变电站继电保护、母线保护

安徽省电力公司培训中心第一部分母线保护概述安徽省电力公司培训中心母线故障对于系统的危害性－－为什么要配置母线保护母线是电力传输的重要组成部分.母线保护的稳定、安全、可靠直接关系到电力系统的稳定性及供电的可靠性。据资料统计按发生事故原因分：设备老化、雷击、误操作列前三按电气设备故障分：隔离刀闸、断路器、互感器列前三安徽省电力公司培训中心GB/T14285-2006《继电保护和电网安全自动装置技术规程》对110kV双母线、220kV、550kV母线，应装设快速有选择地切除母线的保护：110kV单母线、重要发电厂或110kV以上重要变电所的35kV～66kV母线，需要快速切除母线上的故障时35kV～66kV电力网中，主要变电所的35kV一66kV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电。对发电厂和主要变电所的3kV～lOkV分段母线及并列运行的双母线，在下列情况下，应装设专用母线保护：a)须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时；b)当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。安徽省电力公司培训中心母线差动保护同其它差动保护一样，其动作原理是建立在基尔霍夫电流定律的基础之上。从电流幅值来看：正常运行及外部故障：ΣI=0内部故障：ΣI=IΣ注意外部故障支路的电流！！安徽省电力公司培训中心双母线同时运行时的母线保护在电厂以及变电所重要的高压母线上，为了提高供电可靠性，一般采用双母线运行的方式。要求：母线保护应具有选择故障母线能力、有选择地切除故障的母线。安徽省电力公司培训中心保护组成第一组由L1、L2、母联及差动继电器KD1组成。KD1为I组母线故障选择元件。第二组由L3、L4、母联及差动继电器KD2组成。KD2为段母线故障选择元件。II第三组由所有线路及差动继电器KD3组成，作为整个保护起动元件。安徽省电力公司培训中心完全差动保护•母线大差(总差动)回路：指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。母线大差比率差动是故障判别元件，用于判别母线区内和区外故障；（就可以不经闸刀回路，这是无延时切除母线故障的条件。）•母线小差(分差动)回路：某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联开关和分段开关）电流所构成的差动回路。是选择元件，用于故障母线的选择；母线总差动动作后根据母线分差动的动作有选择性地切除故障母线安徽省电力公司培训中心大差和小差大差：I母和II母上的所有支路的电流相量和，大差是判区内还是区外故障小差：I母的小差是I母上所有支路的电流和母联电流的相量和II母的小差是II母上所有支路的电流和母联电流的相量和小差选故障母线！I母II母I1I2I3I4IML安徽省电力公司培训中心对电流互感器变比和极性的要求3#母联**I母II母4#*2#*1#*所有单元电流的总传变变比相同、极性一致当主TA变比不一致时，可通过键盘整定差动判据中的各单元电流通道平衡系数，使所有单元电流的总传变变比相同。对双母线或单母线分段，母联单元视为I母上的普通单元，即母联TA极性必须与I母上其它单元的TA极性相同电流差动保护判据的计算采用电流瞬时值（采样值）算法安徽省电力公司培训中心调整系数•TA调整系数：TA调整系数是专为母线上各连接支路TA变比不同的情况而设，一般取多数相同TA变比为基准变比，TA调整系数整定为1，没有用到的支路TA调整系数整定为0。•例如母线上连接有3个支路，TA变比分别为600：5，600：5，1200：5，则将“支路01TA调整系数”整定为1，“支路02TA调整系数”也整定为1，而将“支路03TA调整系数”整定为2，其余各TA调整系数均整定为0。•如果各连接支路TA二次额定电流不同，订货时应特别声明。此时TA调整系数应反映各支路TA一次额定电流之比。•例如母线上连接有3个支路，TA变比分别为600：1，600：5，1200：5，则应将TA二次额定电流整定为5A，将“支路01TA调整系数”整定为1（此时装置内支路1的电流变换器额定电流为1A），“支路02TA调整系数”也整定为1，而将“支路03TA调整系数”整定为2，其余各TA调整系数均整定为0。安徽省电力公司培训中心第二部分RCS－915微机保护装置安徽省电力公司培训中心主机机箱安徽省电力公司培训中心装置硬件配置•装置核心部分采用Mortorola公司的32位单片微处理器MC68332，主要完成保护的出口逻辑及后台功能，保护运算采用AD公司的高速数字信号处理（DSP）芯片。装置采样率为每周波24点。••输入电流、电压首先经隔离互感器传变至二次侧，成为小电压信号分别进入CPU板和管理板。CPU板主要完成保护的逻辑及跳闸出口功能，同时完成事件记录及打印、保护部分的后台通讯及与面板CPU的通讯；管理板内设总起动元件，起动后开放出口继电器的正电源，另外，管理板还具有完整的故障录波功能，录波格式与COMTRADE格式兼容，录波数据可单独串口输出或打印输出。交流信号低通滤波A/DDSP1DSP2CPU外部开入串口打印出口继电器CPU板低通滤波A/DDSP1DSP2CPU管理板串口打印+E光隔光隔外部开入QDJCPLDCPLD安徽省电力公司培训中心•最大接线方式为21个单元（包括母联），•允许TA变比不同，无需辅助变流器•最大配置为三段母线•可适应的主接线方式有：单母线、单母线分段、双母线、双母线单分段、母联兼旁路、3/2接线、双母双分段主接线系统RCS-915AB:安徽省电力公司培训中心RCS-915AB保护功能•分相式比率制动完全差动保护•复合电压闭锁（低电压、负序电压、零序电压、突变量电压）•线路断路器失灵保护•母联断路器失灵保护•母联死区保护•母联充电保护•母联过流保护•TA断线告警、闭锁•TV断线告警•母线电压切换安徽省电力公司培训中心母线差动保护遇到的主要问题•母线外短路电流互感器饱和时母线差动保护不能误动。而母线内短路时希望快速动作。•当母线上发生短路时，差动保护的动作应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电阻的影响。•当母线运行方式发生变化时不必进行二次回路的切换，仍然能只切故障母线。•各连接元件电流互感器变比不一致时能自动调整，不必加辅助变流器。安徽省电力公司培训中心常规比例制动完全差动保护•对于每相的差动：取各单元电流之和的绝对值作为差动电流，取各单元电流绝对值之和作为制动电流•启动元件：（Iop：差动动作电流）•动作元件：（Kres：制动系数（Kres1））•同时满足“启动元件”和“动作元件”时，差动保护动作于出口•差动保护动作，其出口跳闸命令保持500ms后返回，以确保各断路器可靠跳闸。若差电流不返回，差动出口命令也不返回IopiNjj1011NjjNjjiKresi安徽省电力公司培训中心电流差动保护制动特性•差动保护制动特性如下图所示，动作区范围与差动动作电流（Iop）及制动系数（Kres）的整定值有关，其动作拐点（Iop/Kres,Iop）。安徽省电力公司培训中心cdzdmjjII1mjjmjjIKI11的值有高、低两个定值。当双母线分列运行时取低值，当母联合位、投单母时及母联双跨时取高值。、两小差的值固定取高值。用谐波制动抗TA饱和。BLCD1BLCD2BLCDKKjIjIcdzdI动作区jjIIjjIKI常规稳态比率差动继电器安徽省电力公司培训中心自适应加权式抗TA饱和的差动保护•除稳态量的比率差动保护外还采用以工频变化量为基础的自适应加权式母差保护的原理。•构成元件：1．工频变化量电压开放元件2．工频变化量比率差动继电器3．工频变化量阻抗继电器4．工频变化量电流标量和开放元件安徽省电力公司培训中心•工频变化量比率差动继电器()cdzdTmjjDIDII1mjjmjjIKI11大差K’可整定，小差K’=0.75IIKBLCD其中K’为工频变化量比例制动系数，母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时取0.75，而当母线分列运行时则自动转用比率制动系数低值，小差则固定取0.75安徽省电力公司培训中心•工频变化量阻抗继电器()工频变化量阻抗继电器(）实际使用时并留有一定裕度。Z1SE2SE3SE1SZ1SZ2SZ2SZ3SZ3SZgRgRiuFUZSZIUcdzdNSIUZ安徽省电力公司培训中心•工频变化量电压开放元件()电压开放元件（）：：母线电压工频变化量瞬时值：母线电压工频变化量浮动门坎：固定门槛无论何种故障，元件都会自适应地开放。UUNTUUU05.0UTUNU05.0U安徽省电力公司培训中心自适应加权算法tS0tS0加权算法等权算法•以元件动作为基准时间，元件动作后和元件动作得越早加的权越大。当权值和达到阈值时发跳值命令。最多只计算半个周波的权值和。•母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大。所以用不了多长时间就可以发跳闸命令。保护动作得很快。•母线外短路且TA饱和。元件短路后立即动作，但由于短路初始阶段TA是不饱和的，所以和元件一开始不动作。到TA饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值和也达不到跳闸的阈值，所以差动保护不动作。UBLCDUUBLCDZZ安徽省电力公司培训中心自适应加权算法•在3/2接线方式，或双母线等接线方式情况下发生电压互感器断线等无母线电压的情况下，此时工频变化量电压开放元件和工频变化量阻抗元件都不能工作，此时将工频变化量电压开放元件改为工频变化量电流标量和开放元件，工频变化量差动继电器动作后即给以加权值。并将权值略抬高。安徽省电力公司培训中心自适应加权差动保护的特点•母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和就可可靠制动）•动作速度快（3～12ms即可发跳闸命令）•灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响小。•灵敏度不受常规制动系数的影响这样从根本上解决了母差保护安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾安徽省电力公司培训中心常规比率差动继电器cdzdmjjII1mjjmjjIKI11、、的DBLC1DBLC2DBLC2.0K此继电器不经谐波制动和工频变化量比例差动构成与门安徽省电力公司培训中心分相式比例制动完全差动保护出口跳I母安徽省电力公司培训中心防拒动措施区外故障转区内故障，加权算法闭锁安徽省电力公司培训中心防拒动措施延时启动•装置在比率差动连续动作500ms后将退出所有的抗饱和措施，仅保留比率差动元件，若其动作仍不返回则跳相应母线。安徽省电力公司培训中心后备保护回路延时250ms动作出口•装置在比率差动连续动作500ms后将退出所有的抗饱和措施，仅保留比率差动元件，若其动作仍不返回则跳相应母线。安徽省电力公司培训中心电压闭锁回路•低电压：低电压实时检测各单相电压量。动作判据：任一单相电压量小于“低电压动作整定值”。当“投中性点不接地系统”控制字投入时改为线电压；•负序电压：负序电压实时检测负序相电压量。当“投中性点不接地系统”控制字投入时改为负序电压闭锁定值；•零序电压：零序电压实时检测自产零序电压量。上述三个电压动作判据经“或”逻辑接入差动失灵保护的出口跳闸回路中，构成开放母线保护出口跳闸闭锁条件。安徽省电力公司培训中心将1QK置于“双母”位置时，同时监测两段母线TV的输入电压量，任一段的电压动作均开放跳母联出口闭锁。电压切换开关安徽省电力公司培训中心母线电压切换•当有一组PT检修或故障时，可利用屏上的电压切换开关进行切换。开关位置有双母，Ⅰ母、Ⅱ母三个位置当置在双母位置，引入装置的电压分别为Ⅰ母、Ⅱ母TV来的电压;当置在Ⅰ母位置，引入装置的电压都为Ⅰ母电压，即UA2=UA1，UB2=UB1，UC2=UC1;当置在Ⅱ母位置，引入装置的电压都为Ⅱ母电压，即UA1=UA2，UB1=UB2，UC1=UC2。安徽省电力公司培训中心注意•当就地操作时由电压切换开关进行切换，请将整定控制字