变电站主变压器高压侧的非全相保护断路器处于非全相状态时，系统会出现零序、负序分量，故障线路的断路器处于非全相状态。如果断路器三相不一致，保护动作时间过短，将导致无法完成重合闸动作，扩大事故的影响，因此，非全相保护宜采用就地断路器实现。

    1 现有非全相保护现场运行方式调查
    国网宁夏石嘴山供电公司的部分220 kV变电站，依然使用断路器保护装置的非全相保护，新改造和新建的220 kV变电站已经在断路器机构使用非全相时间继电器。石嘴山全年随时会出现强风沙天气，若发生断路器误动、拒动，会对石嘴山电网造成巨大影响。
    2 现状调查
    利用镇朔变电站扩建3,4号主变压器，镇朔220kV变电站全站停电的机会，对镇朔7条220 kV线路和3,4号主变压器高压侧的非全相保护进行测试，同时测量非全相时间继电器的功能是否合格，数据如表1所示。
    从表1可以看出，45213步朔甲线和45216凤朔乙线整定时间和动作时间差值大，易发生误动作，时间继电器正确动作率为78.80%，主要原因是非全相时间继电器旋钮拨齿未正确到位，所以非全相时间继电器未经延时就瞬时出口是造成误动的主要原因。

    3 目标值设定
    设计新型非全相时间继电器装置，该时间继电器准确动作率达到100%，能准确显示整定时间，有自检功能，有动作灯、告警灯，实现零误差。

    4 提出方案并确定最佳方案
    方案1采用PLC式非全相时间继电器；方案2采用ARM式非全相时间继电器；方案3采用单片机式非全相时间继电器。
    对三种方案比较分析发现，方案1设计电路简单，只需加装电子显示器就可以，但输出接点少，程序设计复杂，体积大，不利于现场调试、安装，并且安装按钮式数字拨码盘不便利；方案2采用AVR单片机，较51单片机更复杂、价格更高，且经市场调查，51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，它的处理对象不是字或字节而是位；方案3由于单片机上层空间大，便于在单片机式非全相时间继电器加装电子显示器，也利于加装按钮拨盘，下载程序，进行测试、调试，能够实现所需功能。
    5 制定对策
    根据三种方案效果比较，确定采用方案3。针对方案3，制定如表2所示对策。

    6 方案实施
    设计人员对方案3的单片机式非全相时间继电保护器硬件进行设计，绘制软件流程图，在单片机硬件上加装LED、按钮式拨轮、动作灯、告警灯等。硬件测试完成后，印刷电路板，按照非全相时间继电器组件规则进行调试分析。
    7 确认效果
    对单片机式非全相时间继电保护器正确动作进行统计，当单片机损坏或第一组整定时间和第二组整定时间不一致时，告警灯变亮进行提示。数据如表3所示。

    在整套装置制作完成后，小组成员对继电器正确动作进行试验统计，以检查装置的正确动作率。经试验证明全部实现了自检功能，有动作灯、告警灯信息四大功能，准确率达100%，装置告警率达到100%，能够准确显示整定时间值。
    8 效果检查
    2016年5月16日，将新型非全相时间继电器应用于两个变电站中的主变压器高压侧的非全相保护范围，能准确显示整定时间，有自检功能，有动作灯、告警灯功能，解决了整定时间与动作时间误动问题，提高了非全相保护正确动作率，克服了以往时间继电器无数字显示、无自检功能、无法直接显示整定时间的缺点，给工作带来了很大便利，实现时间继电器正确动作率100%。
    9 下一步打算
    下一步将此成果向国网宁夏电力公司申请推广应用，会继续在此成果的基础上，将新型非全相时间继电器的告警信号接入后台机，使监视新型非全相时间继电器正确工作成为可能。