母线保护

母差保护原理介绍主要内容•母线差动保护原理•母联充电保护•母联过流保护•母联失灵保护•母联死区保护•断路器失灵保护•交流电流、交流电压断线检查母线差动保护原理•母线差动保护遇到的主要问题•电流互感器饱和问题•自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护•常规比率差动保护•母线运行方式变化时的自适应调整•各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整•隔离刀闸位置的自检与报警母差保护原理III母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择采用比率制动原理：母线差动保护原理m1jjI动作电流m1jjI制动电流当动作电流与制动电流对应的工作点位于双折线上方，继电器动作。IIKcdzdI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。母线内短路时母线差动保护应快速跳闸。而判断电流互感器饱和判据的延时将加长母线内短路时的动作时间。....1TA2TA3TA4TA1I2I3I4I1234母线差动保护遇到的主要问题•负荷电流产生的制动电流将影响重负荷下母线上发生高阻接地时，差动保护的灵敏度。希望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。电流互感器饱和问题•电磁式电流互感器是一个铁芯元件。它是一个非线性元件。当一次电流很大时、当一次电流中含有较大直流分量时、当铁芯有很大剩磁时、当二次负载电阻很大时，它的工作点将进入磁化曲线的饱和部份，励磁电流急剧增大。将造成区外短路时差动保护因不平衡电流增大而误动。•为避免差动保护误动而设立的电流互感器饱和的判据又往往造成母线内短路时差动保护的延缓动作。电流互感器饱和问题•由电流互感器生产厂家，用生产一次电流互感器相同的材料做一个截面积小的电流互感器。通过大量的试验得到电流互感器饱和特性的大量数据。经过定量的分析得到一些有意义的结论。关于电流互感器饱和的一些有用的结论1.由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于10％，它所引起的差电流也往往会大于一次电流的10％。2.即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次电流也不会为零。3.当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较长时，在暂态过程中，尤其是在起始的2～3个周波之内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的差电流。4.短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和，一、二次总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于2ms。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国内外首创的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•工频变化量比率差动继电器()cdzdTm1jjDIDIIm1jjm1jjIKI大差可整定，小差该继电器在母线内部短路时可快速、灵敏地动作；母线外短路TA不饱和时能可靠不动。IIKcdzdDIBLCDK75.0K•工频变化量阻抗继电器()工频变化量阻抗继电器(）实际使用时留有一定裕度。该继电器在母线内部短路时可快速、灵敏地动作；母线外短路TA不饱和时能可靠不动。Z1SE2SE3SE1SZ1SZ2SZ2SZ3SZ3SZgRgRiuFUZCDZDNIUIU•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槛：固定门槛无论是母线内、母线外故障，元件都会自适应地开放。UUNTUUU05.0UTUNU05.0U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闸命令。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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。并将权值和的阈值略抬高。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（8～12ms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常规比率差动继电器cdzdm1jjIIm1jjm1jjIKI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、投单母时及刀闸双跨时取高值。、两小差的值取高值。、、的IIKcdzdIDBLC1DBLC2DBLC2.0KBLCD1BLCD2BLCDKK常规比率差动保护TA饱和的判别•由谐波制动原理构成TA饱和检测元件。这种原理利用了TA饱和时差流波形发生畸变谐波含量增大和每周波内仍然存在一定的线性传变区的特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生饱和。以此原理实现的TA饱和检测元件同样具有很强抗TA饱和能力，而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除母线故障。母线外短路电流互感器深度饱和时保护不误动-40-20020406080100120-1000100A相(A)-40-20020406080100120-1000100B相(A)-40-20020406080100120-1000100C相(A)t(ms)母线内短路电流互感器深度饱和时保护10ms快速出口（包括出口继电器时间5ms）△BLCD△U1加权算法BLCD'&BLCD1'&UbsBLCDBLCD1&≥1&跳I母谐波制动开放△U1:I母电压工频变化量元件△Z:工频变化量阻抗元件Icd:差流起动元件△BLCD1:I母工频变化量比率差动元件BLCD':大差比率差动元件（K=0.2）BLCD1':I母比率差动元件（K=0.2）BLCD:大差比率差动元件BLCD1:I母比率差动元件Ubs:I母电压闭锁元件△Z&△BLCD1母线差动保护母线运行方式变化时的自适应调整•利用各连接元件隔离刀闸的辅助接点作为开入量输入装置。装置根据该开入量的情况，将该连接元件的电流自动切换到相应的小差的电流计算中去。所以当母线运行方式变化时不必在二次回路中进行任何工作，装置能自动调整。当母线上发生短路时只切除故障母线。隔离刀闸位置的自检与报警•由于隔离刀闸辅助接点的位置直接影响小差计算的正确性。因此RCS-915保护对隔离刀闸的位置有周密的自检和报警功能。•当隔离刀闸的辅助接点变位或发现隔离刀闸位置异常时发刀闸位置报警信号。•如果是隔离刀闸的辅助接点变位发的报警信号，在检查无误后按屏上的‘刀闸位置确认’按钮复归信号。如果是隔离刀闸位置异常发的刀闸位置报警信号，可利用模拟盘上的强制开关的接点代替刀闸的辅助接点作为开入量输入保护装置，并按‘刀闸位置确认’按钮，让保护装置读取正确的刀闸位置，这样在检修刀闸的辅助接点期间不会影响母线保护的正确工作。模拟盘的原理I母II母I母刀闸强制接通自动强制断开II母刀闸强制接通自动强制断开模拟盘的原理•‘自动’状态。断开、闭合，用刀闸的辅助接点位置作为开入量。•‘强制接通’状态。闭合、断开，用闭合的接点作为开入量。•‘强制断开’状态。、都断开，开入量是断开的。1S1S1S2S2S2SS1刀闸辅助触点S2＋220VRCS－915开入LEDD1各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整•各连接元件电流互感器变比不一致时装置在软件中将模数转换后的数值乘不同的系数进行自动调整。不必再加辅助变流器。•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接线母线差动保护接线规模母联充电保护•当一条母线由未运行状态（例如母线检修）恢复到运行状态时，先合母联断路器对该母线充电。如果该母线没有故障，再将某些连接元件倒到该母线上。但如果该母线有故障，在合母联断路器后保护应再次切除母联断路器，以使原运行母线继续正常运行，这个保护称做母联充电保护。母联充电保护•母联充电保护满足下述条件（与）发跳母联断路器的命令：①母联充电保护投入压板投入。②母联充电保护投退控制字置‘1’。③母联充电保护的起动元件起动。(母联任一相电流大于0.04倍TA二次额定电流)④当母联断路器的TWJ由“1”变为“0”,或母联断路器的TWJ虽然为‘1’但母联任一相有电流(大于0.04倍TA二次额定电流)，或两母线均有电压状态时(上述三个条件满足任一个条件时说明母联断路器已合闸)开放充电保护300ms。⑤在充电保护300ms的开放期间，若母联任一相电流大于充电保护整定电流。•母联充电保护不经复合电压闭锁。•母联充电保护动作是否需闭锁母差保护可由控制字选择chgI母联过流保护•在有些特殊情况下，例如母联断路器经某一母线带一条输电线路运行（母联代路）时，需用母联断路器的母联过流保护临时作为输电线路的保护，当线路上有故障时由母联过流保护跳母联断路器切除故障。母联过流保护•母联过流保护满足下述条件（与）发跳母联断路器的命令：①母联过流保护的起动元件起动。②任一相母联电流一直大于过流整定值，或母联三倍零序电流一直大于零序过流整定值。③达到母联过流整定延时。•母联过流保护不经复合电压元件闭锁。glIgl0IglT母联失灵保护1TA2TA3TA4TA5TA12345*****ⅠⅡ•Ⅰ母故障，Ⅰ母的差动保护跳母联及Ⅰ母上的所有断路器。如果母联断路器失灵希望母联失灵保护跳Ⅱ母上的所有断路器。•母联失灵保护由下述几部分构成：①保护动作跳母联开关同时起动失灵保护。②母联任一相仍一直有电流（大于母联失灵电流定值）。③同时满足上述两条件的时间大于整定的时间（母联失灵延时时间）。④再经两个母线电压闭锁（与）后切除两母线上的所有连接元件。mslImslT母联失灵保护•一般情况下只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护，如果需要母联过流保护或外部其它保护起动母联失灵保护时一定要在定值单中将相应的控制字置‘1’。母联死区保护1TA2TA3TA4TA5TA12345*****ⅠⅡ•死区内故障Ⅱ母各断路器跳闸后故障并未切除，Ⅰ母各断路器由母联失灵保护动作时间又太长，希望由母联死区保护去切除。•母联死区保护在满足下述条件（与）时发另一母线的跳闸命令：①母线差动保护发过某母线的跳令。②母联开关已跳开（TWJ由0→1）。③母联TA任一相仍有电流。④大差比率差动元件及跳闸母线侧的小差比率差动元件动作后一直不返回。⑤达到死区动作延时。sqT母联死区保护•为防止双母线分列运行（母联断路器在跳位）情况下在死区范围内发生故障时，由于母差保护和母联死区保护动作造成两条母线全切除的严重后果，当检测到母联断路器在跳位()且两条母线均有电压时，母联电流不再计入两条母线小差的计算内。此时如果在死区范围内发生故障，大差及TA侧小差能动作跳TA侧母线，断路器侧由于小差不动不会跳闸，保留了断路器侧母线的正常工作。1TWJ断路器失灵保护原理•如果变压器内故障3断路器失灵，假如没有断路器失灵保护，2、9线路保护Ⅱ段或Ⅲ段跳闸，变压器后备保护动作跳变压器。加长了故障切除时间并造成变电站全停。•用断路器失灵保护切除5、8断路器可保留Ⅰ母继