500KV母线保护
一起500kV母线失灵保护误动作分析
文 章编 号 ：１ ０ ０ ６ — ７ ３ ４ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ － ０ ０ ８ ９ － ０ ２
１ 主 接 线 方式
某 电厂 两 台 ３ ０ ０ ＭＷ 发 电机 ，采 用 发 变 组 单 元 接线 分别 接 人 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 系统 。５ ０ ０ ｋ Ｖ 升 压 站 采 用 ３ ／ ２接 线 方 式 。５ ０ ０ ｋ Ｖ 出线 一 回 ，其 主 接 线 图 见
５ ０ ０ Ｋ Ｖ １ １ 母一 Ｂ套失灵保护动作时 ，５ ０ ０ ｋ Ｖ电流、 电压没有变化 ，５ ０ ０ Ｋ ＶⅡ 母一 Ａ套保护装置也没有 出口动作信号 ， ５ ９ １ ３ 、 ５ ９ ２ ３断路器失灵保护并未
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ １ — ２ ８
８ ９
２ ０ １ ３年第 ３期
能 ：一是母 差 保 护 功 能 ，二 是 失灵 直 跳 功 能 。每
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第４ １卷 ２ ０ １ ３年 ６月
云
南
电
力
技
术
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． ３
ＹＵＮＮＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
一
起 ５ Ｏ ０ ｋ Ｖ母 线 失 灵 保 护 误 动 作 分 析
邓 涛
（ 大唐 水 电 开发有 限公 司 ，云 南 开远 ６ ６ １ ０ ０ ０ ）
云南 电 力技术
一起母差保护动作分析及检查处理
一起母差保护动作分析及检查处理针对一起500kV母线差动保护的动作情况，分析其动作原因、故障点位置及现场检查过程，供同行借鉴、参考。
标签：母线差动保护；开关间短引线保护；绝缘电阻1 概述某水电站500kV系统采用一台半断路器接线方式（主接线如图1所示），GIS 设备采用型号为ZF-550的成套设备。
500kV母线保护双重化配置，第一套采用RCS-915GD母差保护装置，第二套采用SGB-750系列母差保护装置。
T区开关间短引线保护双重化配置，均采用PSL608U短引线保护装置。
母差保护与开关间短引线保护交叉配置，无保护死区。
2012年4月19日6时23分，500kV #2M 母差保护、5032和5033开关间短引线保护动作跳闸，跳开5013、5023、5033、5032开关。
2 保护及自动装置数据分析保护动作情况发生后，保护人员到现场检查核对装置动作情况，查看装置动作报文及录波文件，首先排除了装置误动作的可能性，保护及自动装置数据简述如下：（1）500kV #2M母差保护A套动作报告显示：2010-04-19 06：23：00：362保护启动，经5ms后变化量差动动作，选相B，发5013、5023、5033开关跳闸令，经21ms后稳态量差动动作，选相B，装置检测最大差动电流为2.81A。
（2）500kV #2母差保护B套动作报告显示：2012年4月19日6时23分0秒保护启动，经12ms母差B相差动动作，装置检测B相差动电流为2.761A，制动电流为2.771A。
装置录波波形简图如图2所示。
（3）#4机保护A套（GIS侧）短引线保护动作报告显示：2012年4月19日6时23分0秒365毫秒保护启动，经5ms短引线差动保护动作并出口，检测到B相差流为0.891A，58ms后保护动作返回。
（4）#4機保护B套（GIS侧）短引线保护动作报告显示：2012年4月19日6时23分0秒365毫秒保护启动，经3ms短引线差动保护动作并出口，检测到B相差流为0.723A，57ms后保护动作返回。
国网技术培训_500kV线路保护
短引线保护的引入
线路检修
505101510111 5011
5021
505201215021
505510012122 5012
5022
505202252022
505150301133 5013
5023
550025230323
短引线保护的工作原理
线路转检修后应 投入短引线保护
线路投运前必须 退出短引线保护
光纤电流差动保护原理
当线路外部发生短路
动作电流：
制动电流：
因为
继电器不动。
凡是穿越性的电流不产生动作电 流，只产生制动电流。
电流差动保护的逻辑回路
前面从计算原理上对电流差动保护进行了讲解，那么在发 生事故时，保护中的各元件是如何反应和动作的呢？
TA断线对电流差动保护的影响
TA断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作， 但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信 号，从而保证纵联差动不会误动。TA断线时发生故障或系 统扰动导致起动元件动作，若“TA断线闭锁差动”整定为 “1”，则闭锁电流差动保护；若“TA 断线闭锁差动”整 定为“0”，且该相差流大于“TA 断线差流定值”，仍开 放电流差动保护。
母保线护开保等护等关、。保发护电机？保护、安电控容系器保统护？、电抗器
继电保护分类（按保护地位）
主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速 度有选择性的切除电力设备及输电线路故障的保护。
对于220kV以上线路,要求主保护全线速动，则其主保护为 高频方向，高频距离,光纤差动，距离保护不是主保护。
2） 500kV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合 环 ，需加短引线保护。
3）并联电抗器保护需跳对侧开关,需加远方跳闸保护。
500KV线路保护二次回路介绍
500KV线路保护二次回路介绍以500KV石岗线为例。
石岗线的保护配置为：第一套保护为L90光纤差动保护，屏内包括L90差动保护装置、LPS后备保护装置、WGQ-871过压远跳装置；第二套保护为WXH-802A高频保护，屏内包括WXH-802A保护装置及WGQ-871过压远跳装置。
断路器保护配置为RCS-921A保护装置，短引线保护配置为RCS-922保护装置。
一、TA二次电流回路500KV系统一般为一个半断路器接线，接入线路保护的电流为边开关（5043）TA与中开关（5042）TA相应二次绕组的和电流，如图（一）所示，5043TA的第一组二次绕组与5042TA 的第一组二次绕组电流分别从各自TA端子箱引入到第一套保护屏，相同相别接入保护屏的同一端子，进行矢量和后提供给L90主保护、LPS后备保护、871过压远跳装置、5043断路器保护屏内的922A短引线保护、稳控A屏，路最在故障录波屏短接。
对第二套线路保护，交流电流回路为5043与5042TA的第二组二次绕组分别从各自TA端子箱引人到WXH-802A 保护屏，相同相别回路接入到保护屏的同一端子，进行矢量和后进入WXH-802A保护保护装置、5043保护屏内的第二套短引线保护装置，最后电流回路的末断在稳控B屏内短接。
1n WXH-802A20nWGQ-871 500KV石岗线交流电流WXH -8001nL902nLPS20nWGQ-871图（一）注意事项同220KVTA二次回路，特别注意其N回路唯一的接地点设在L90保护屏N回路和电流处。
二、TV二次电压回路在500KV 系统中，设置线路专用三相CVT ，不同于220KV 系统的母线上所有出线均共用母线CVT 二次电压的模式。
500KV 母线只设A 相CVT ，其二次电压回路主要用于测量及同期。
图（二）为石岗线第一套保护CVT 二次交流电压连接图，由图可知， CVT 二次回路连接情况为：线路TV 端子箱——保护屏，经交流快分开关4ZKK 、5ZKK 、6ZKK 后分别提供给L90、LPS 、WGQ-871保护装置。
500KV变电站保护配置
500KV变电站继电保护的配置一、500KV变电站的特点：1）容量大、一般装750MVA主变1-2台，容量为220KV变电站5-8倍。
2）出线回路数多一般500KV出线4-10回220KV出线6-14回3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2×120MAR）4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。
其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。
5）500KV系统容量大，一次系统时常数增大（50-200ms）。
保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT。
6）500KV变电站，电压高、电磁场强、电磁干扰严重，包括对一些仪器仪表工作的干扰。
二、500KV变电站主设备继电保护的要求1）500KV主变、线路、220KV线路，500KV‘220KV母线均采用双重化配置。
2）近后备原则3) 复用通道（包用复用截波通道，微波通道，光纤通道）。
三、500KV线路保护的配置1、500KV线路的特点a)长距离200-300km ，重负荷可达100万千瓦。
使短路电流接近负荷电流，甚至可能小于负荷电流例：平式初期：姚双线在双河侧做人工短路试验。
姚侧故障相电流仅1200多A。
送100万瓦千负荷电流=1300Ab)500KV线路有许多同杆并架双回线，因其输送容易大，发生区内异名相跨线故障时，不允许将两回线同时切除。
否则将影响系统的安全运行,线路末端跨线故障时，首端距离保护，会看成相间故障。
c)500KV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合环，需加短线保护。
d)线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定，要求保护动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。
保护动作时间一般要≤50ms。
（全线故障）e)线路分布电容大500KV线路、相间距离为13m、线分裂距离45cm、正四角分裂、相对地距离12m。
线路空投时，未端电压高。
要加并联电抗器,并联电抗器保护需跳对侧开关,需加远方跳闸保护。
f)500KV线路一般采用单相重合闸，为限制潜供电流，中性点要加小电抗器2、配置原则：1）500KV线路保护配置原则：设置两套完整、独立的全线速动保护，其功能满足：每一套保护对全线路内部发生的各种故障（单相接地、相间短路，两相接地、三相短路、非全相再故障及转移故障）应能正确反映每套保护具有独立的选相相功能，实现分相和三相跳闸，当一套停用时，不影响另一套运行。
500kV母线保护
05年继电保护岗位培训讲义－母差保护部分1概述 1．1概述母线保护的基本原理：母线正常运行时：01=∑=mj j I母线发生故障时：I I OP m j j ≥∑=1母线保护的要求● 区外故障绝对不允许误动 ● 区内故障必须快速动作 1．2母差保护现中阻抗母差保护● 优点：1、动作速度快2、抗TA 饱和能力强 ● 缺点：1、需辅助变流器 2、调试、维护复杂3、不适应综合自动化的要求 微机母差保护目前普遍采用的是比率差动继电器制动系数K 直接影响到其抗TA 饱和能力。
为提高抗饱和能力必须提高K 值，而提高K 值势必降低保护在区内故障时的灵敏度，尤其在重负荷下故障或经过渡电阻故障时矛盾更为突出。
1．3母差保护的难点母差保护的难点在于如何兼顾区外故障时的安全性与区内故障时的灵敏度问题。
因此有必要研制一种全新的、不完全依赖于制动系数的抗TA 饱和判据，以根本上解决了安全性与灵敏度矛盾的问题。
1．4电流互感器饱和的研究 1．4．1电流互感器饱和的研究 结论１由于电流互感器存在角差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于10％，它所引起的差流也往往会大于一次电流的10％。
结论２一次电流越大，其饱和时波形畸变得越厉害，因而在差动保护中所引起的差电流越大；但即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次 电流也不会为零。
结论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，即使稳态电流倍数满足10％误差曲线，但在暂态过程中，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。
结论4故障起始电流互感器总有一段正确传变时间，一般情况下大于2ms。
图1.4.1为动模实验室实录的母线区内、外故障波形。
图1.4.2为区外故障，短路支路电流互感器极度饱和的情况下，差动保护也不会误动。
图1.4.3为区内故障伴随电流互感器深度饱和，保护10ms 快速出口（包括出口继电器时间5ms）。
图1.4.4为电流20In，时间常数180ms（89°），电流互感器的波形图1.4.1动模实验室实录的母线区外发生ABC 三相故障时TA 饱和波形图1.4.2 区外故障伴随电流互感器饱和的电流波形图1.4.3 区内短路波形伴随电流互感器饱和的动作波形1．4．2抗电流互感器饱和判据1．4．2．1 RCS-915判据１：反应工频变化量的自适应阻抗加权式差动保护（专利技术）自适应阻抗加权式差动保护：即利用电压工频变化量起动元件自适应地开放加权算法。
500KV母线保护
500KV母线保护运行规程一．保护配置兆光二期工程的主接线方式采用3/2接线，靠近发变组侧为I母，远离发变组侧为II母。
每组母线按配置两套母线保护，即：南瑞公司生产PRC15E-509型母线保护柜一面，深圳南瑞公司生产的BP-2B微机母线差动保护柜一面。
PRC15E-509型母线保护柜包括：RCS-915E母线保护装置和打印机。
BP-2B微机母线差动保护柜包括：BP-2B微机母线差动保护装置和打印机。
I母第一套母线保护：PRC15E-509型母线保护（B0ARM11）I母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM12）II母第一套母线保护：PRC15E-509型母线保护（B0ARM21）II母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM22）二．装置的具体配置1．PRC15E-509型母线保护柜的构成：1.1 装置的外观结构装置正面自上而下为：RCS-915E母线保护装置，打印机层，保护压板层，右列为按钮。
装置的背面自上而下为：空气开关层，RCS-915E母线保护装置，打印机层。
1.2装置的保护压板、按钮、电源开关及信号说明：1.2.1装置的按钮、电源开关说明:1.2.2装置的信号说明：“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；“母差动作”灯为红色，母差保护动作跳母线时点亮；“失灵动作”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；“断线报警”灯为黄色，当发生交流回路异常时点亮；“报警”灯为黄色，当发生装置其它异常情况时点亮。
1.2.3装置的保护压板说明：（1）I母PRC15E-509型母线保护柜（B0ARM11）2. BP-2B微机母线差动保护柜构成：2.1 装置外观结构装置正面自上而下为：模拟盘、液晶显示屏、打印机层、保护投退压板装置背面自上而下为：空气开关层、防雷器、模拟盘、保护插件、打印机层、交流电源空开和插座、接地铜牌。
2.2装置的保护压板、按钮、电源开关及信号说明：2.2.1装置的按钮、电源开关说明：2.2.3装置面板信号2.2.4装置的保护压板说明：（1）I母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM12）（2）II母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM22）三．保护退出运行操作步骤：1.一般情况下整套保护退出运行，只需将装置的所有出口压板退出即可。
500kVⅠ母线停电操作
返回
500千伏母线由运行转为检修
杨登桂 沈勇 朱日成 董明
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500kV#1母线由运行转为检修
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500kV#1母线由运行转为检修
母线停电时
• 母线停电操作：先拉开开关，然后拉开Ⅰ母线侧刀 闸、在拉开线路（或变压器）侧刀闸的顺序操作。
(同双母线的停役有所不同）
• 因为如果发生带负荷拉刀闸事故发生在母线侧，母 线上所有开关跳闸切除故障点，可以保证线路（或 变压器）正常运行；如果发生带负荷拉刀闸事故发 生在线路（或变压器）侧，两侧开关跳闸，将造成 线路或变压器停电事故，危及电网安全运行。
真检查母线上的所有回路）
10. 合上500kV #1母线CVT测量电压开关 11. 合上500kV #1母线CVT二次开关 12. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）济泰线切换开关切至“ 26 正常”位置
典型操作票
13. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）#2主变切换开关切至 “正常 ”位置 14. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）郓泰Ⅱ线切换开关切 至“正常 ”位置 15. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）上泰Ⅰ线切换开关切 至“正常”位置 16. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）川泰Ⅱ线切换开关切 至“正常”位置 17. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）济泰线切换开关切至 “正常”位置 18. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）#2主变切换开关切至 “正常”位置 19. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）郓泰Ⅱ线切换开关切 至“正常”位置 20. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）上泰Ⅰ线切换开关切 27 至“正常”位置
19
典型操作票
61. 62. 63. 64. 65. 合上上泰Ⅰ线50512刀闸操作电源 拉开上泰Ⅰ线50512刀闸 检查上泰Ⅰ线50512刀闸三相确己拉 开拉开上泰Ⅰ线50512刀闸操作电源 拉开500kV #1母线CVT测量电压开关（区别在500千伏母线压变是一相仅做测量和
有关500kV变电站的母线微机保护误动讨论
有关500kV变电站的母线微机保护误动讨论在电力系统中，母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。
因此，设置动作可靠、性能良好的母线保护，使之能迅速检测出母线故障所在，并及时有选择性的切除故障是非常必要的。
基于此，本文就某500kV变电站一起母线微机保护误动的原因进行分析，并提出整改措施。
标签：500kV;误动;母线微机保护一、500kV变电站的母线微机保护误动事故概况某变电站500kV、220kV电气主接线图如图l所示。
某日，500kV该变站内除5012、5022、5052断路器保持运行外，其余10台断路器均跳闸，500kVI.1I 母线失压，#3主变发过负荷信号。
二、500kV变电站的母线微机保护误动事故分析该变电站500kVI、II母线均配置BP一2A母线保护;断路器配置的保护为CSI一121A和LFP-921A。
事故后对保护动作报文、故障录波进行调取：①BP 一2A母线保护无任何报文，装置上“失灵保护动作”出口板上“出口1～16”灯全亮。
由此可知，母差保护未动，失灵保护动作。
②CSI-121A保护报文为SLCDCK，即失灵重动出口;LFP-92lA保护报文为LTST，即三相联跳出口。
这些都不是断路器保护本身的动作，事故时保护装置模拟量均无异常。
③除各开关变位、BP_2A 失灵保护动作报文外，还报“2007一08—12T19-54-24-444#3主变I、II套保护风冷启动（n58）！”、“2007-08-12T19-54—27—567#3主变油流异常（n43）！”、“2007-08-12T19-54-27-967#3主变油流异常（n43）！复归”、“2007-08-12T19-54—31-29#3主变冷却器电机故障（n37）！”，而这4个信号只有在#3主变风冷启动时才会出现。
通过分析保护、监控系统SOE报文，可作出以下判断：①排除工作人员“三误”的可能性;②排除一次系统故障的可能性（联系中调、地调，事故前电网运行稳定）;③BP一2A母线失灵保护动作出口，跳开500kVI、II母线上lO台断路器;④确认此次事故是由直流系统干扰引起，并针对“#3主变油流异常”信号多次出现的现象把#3主变风冷控制系统作为重点检查对象。
500kV母线保护及失灵保护
500kV母线保护及失灵保护第一部分500kV母线保护第一节保护的配置500kV母线采用两套RADSS/S型中阻抗差动母线保护和两套BP-2AE型复式比率差动母线保护。
RADSS/S型的工作原理是将高阻抗特性和比率制动两者结合，从而显著降低了差动回路的负载阻值。
此保护是一种高速、灵敏、中阻抗的、以电流瞬时值作测量比较的电流差动保护。
在母线外部故障时，不管电流互感器饱和与否，差动，差动继电器均可靠不动作；但当母线内部故障时，差动继电器动作且动作速度极快，约1～3ms。
两套保护分别由两组直流电源供电，分别作用于断路器跳闸线圈1、2。
BP-2AE型的工作原理是在制动量的计算中引入了差动电流，使得在区内故障时无制动，而在区外故障时则有极强的制动特性，因此更能明确地区别区内故障和区外故障。
500kV 1M、2M母线保护各有两套。
1M母线保护对应1M母差一保护屏的RADSS/S和1M、2M母差二保护屏的BP-2A（I）；2M母线保护对应2M母差一保护屏的RADSS/S和1M、2M母差二保护屏的BP-2A （Ⅱ）。
1M母差保护Ⅰ、Ⅱ动作跳5011、5021、5031、5041、5051开关；2M母差保护Ⅰ、Ⅱ动作跳5013、5023、5033、5043、5053开关。
第二节保护的投入和退出编号压板名称正常方式备注1LP 5011三跳出口Ⅰ投入2LP 5021三跳出口Ⅰ投入3LP 5031三跳出口Ⅰ投入4LP 5041三跳出口Ⅰ投入5LP 5051三跳出口Ⅰ投入7LP 5011三跳出口Ⅱ投入8LP 5021三跳出口Ⅱ投入9LP 5031三跳出口Ⅱ投入10LP 5041三跳出口Ⅱ投入19LP A相差动电流连片投入始终保持在投入位置20LP B相差动电流连片投入21LP C相差动电流连片投入22LP 差动电流总连片投入1.2.1．保护压板表:1. 1M母差一保护屏压板投退2．2M母差一保护屏压板投退编号压板名称正常方式备注1LP 5013三跳出口Ⅰ投入2LP 5023三跳出口Ⅰ投入3LP 5033三跳出口Ⅰ投入4LP 5043三跳出口Ⅰ投入5LP 5053三跳出口Ⅰ投入7LP 5013三跳出口Ⅱ投入8LP 5023三跳出口Ⅱ投入9LP 5033三跳出口Ⅱ投入10LP 5043三跳出口Ⅱ投入19LP A相差动电流连片投入始终保持在投入位置20LP B相差动电流连片投入21LP C相差动电流连片投入22LP 差动电流总连片投入3．1M、2M母差二保护屏压板投退编号压板名称正常方式备注LP1 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5011三跳出口Ⅱ投入退出1M母差保护时退出LP2 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5021三跳出口Ⅱ投入LP3 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5031三跳出口Ⅱ投入LP4 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5041三跳出口Ⅱ投入LP5 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5051三跳出口Ⅱ投入LP11 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5011三跳出口I 投入LP12 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5021三跳出口I 投入LP13 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5031三跳出口I 投入LP14 (Ⅰ母差动Ⅱ) 5041三跳出口I 投入LP1 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5013三跳出口Ⅱ投入退出2M母差保护时退出LP2 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5023三跳出口Ⅱ投入LP3 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5033三跳出口Ⅱ投入LP4 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5043三跳出口Ⅱ投入LP5 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5053三跳出口Ⅱ投入LP11 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5013三跳出口I 投入LP12 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5023三跳出口I 投入LP13 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5033三跳出口I 投入LP14 (Ⅱ母差动Ⅱ) 5043三跳出口I 投入1.2.2．保护投退步骤1．1M母差保护退出（1）在1M母差一保护屏退出所有跳闸出口压板；（2）在1M、2M母差二保护屏退出Ⅰ母差动Ⅱ跳闸出口压板。
500KV母线保护
.
.
π
可见该差动元件采用绝对值之和的制动方式
差动电压
上一张
在 N 接点上有电流关系
. . . .
原理图
动作电流
I d = I 1 + I 2 + + I m = ∑ Ij
j =1
m .
Id经过 D变换后，得IC3，在RD3上形成动作电压 UD 经过T 变换后，
UD =
=
KDR的动作方程
2 2
故：动作量 < 制动量
继电器可靠不动作
外部故障系统分析图
上一张
II
.
L1 TA1
.
. L2 III IM TA2
F Lm TAm
T1
T2
Tm
KSR TD
IC2 IC3 RD3
IR1 UD
.
I1
.
V3
I2 V5
Im
.
N L V7 RD11 Id Ir RS2 RS1
V2
KDR UR
V4
V6
V8 K
外部故障等值电路图
极小
(a)
(b)
极大
动作行为分析
上一张 系统图 等值图
母线外发生故障，TA不饱和 母线外发生故障，TA不饱和
Id =
∑I
j =1Biblioteka m .j≈ 0，Ir = ，
m j =1
∑I
.
j
很大,判据不成立，继电器不动作 判据不成立，
母线上发生故障，TA不饱和 母线上发生故障，TA不饱和 连接元件的电流同相，Id=Ir,判据成立，继电器可靠动作 连接元件的电流同相， 判据成立， 母线外发生故障，故障支路TA严重饱和 母线外发生故障，故障支路TA严重饱和 TA
500kV变电站母差失灵保护原理及回路特点的分析 王汉军
500kV变电站母差失灵保护原理及回路特点的分析王汉军摘要：变电站是电力供应的重要环节，如果任意一个环节出现失误，都会影响供电的稳定，而500kV的变电站更是重中之重中，500kV的变电站会把电力调整为多个电压等级，通过输电线路向外传输。
但若是线路中出现故障，而线路断路器拒动，无法迅速隔离故障，导致停电范围扩大及影响线路电路输送的稳定，故我们可根据电网继电保护提出的要求，设置母差失灵保护，在断路器失灵时，保证保护装置迅速切除故障，从而让500kV变电站保持稳定的运行。
关键词：500kV变电站母差失灵保护；回路特点；一次接线引言：500kV变电站内有多个电压等级，依据不同电压等级的一次设备，其使用的母差失灵保护形成的二次回路等有很多不同，故对比不同电压母差失灵保护后的原理，可以为优化500kV变电站母压失灵保护的操作提供理论支持。
1.500kV的母差保护失灵1.1原理500kV母线的发生故障后，母线保护判断为区内故障，具体的保护动作是跳开母线上所有的断路器。
因为500kV为三分之二接线方式，母线上某个断路器断开后，电力系统可以正常供电，但其必须保证的前提是，线路上所有的断路器都可以正常使用，并处于运行状态，故为简化回路的操作，让保护动作更加安全、可靠，在500kV母差失灵保护的逻辑中，没有了有压闭锁的条件。
当500kV断路器失灵后，出现故障区域的断路器会被切除，而其他区域可以继续运行。
比如某500kV变电站使用的5012断路器，该断路器保护装置的型号是RCS-921，它进行失灵保护时，会跳5011、5013两个相邻开关的两组线圈。
1.2回路500kV变电站有特殊的接线方式，比如一次接线，它使用的是三分之二的断路器接线，设置在1M、2M的保护上。
母线任意一段的保护都设置了两套装置，用于母线的主保护及断路器的后备保护，要求两套保护为不同的厂家配置及两套保护为完全独立，没有任何联系，即任一套保护故障不影响另一套保护的正常运行。
500KV母线保护1.25
.
I1
.
V3
I2
IL RD11
Id
V4
V6
V8 K
RS2
UR
Ir
中阻抗TA饱和原理
• 区外故障：TA不饱和时内阻很大，比差回路阻抗大很 多，其他TA二次电流不会流经不饱和TA的二次，饱和 时内阻大大降低，由于差动继电器差回路电阻大，使 非饱和TA二次电流的流经发生了变化，不再经差动继 电器，而是经饱和TA二次形成回路，故使差动继电器 的差流很小，保护不动作 • 区内故障：中阻抗的特点是动作速度快，内部故障后 3-5ms内动作元件已经动作并保持，从而使母差保护可 靠跳闸 • 分析表明：若区外故障TA处于浅饱和状态或TA二次与 辅助TA之间的联系阻抗较大时，差动保护有可能误动
母线外部故障时为0；在母线内部故障时为各短路电流之和
• 电流互感器严重饱和时，其二次回路阻抗极小（小电阻）， 二次输出电流为0（a图） • 对母线内部故障，空载线路的电流互感器阻抗极大（b图）
I1 一次 Z1 I
极大
Z2 I2=0 Z 二次
I1=0 Z1 一次
Z2 I2=0 Z 二次
极小
正半周时： T1 V4 K RS2 RD11 TD KSR N
负半周时： T1 V3 L RS1 RD11 TD KSR N
所以，在RS1+RS2上形成全波整流电压，即为制动电压UR
（四）动作行为分析 该保护原理基于以下准则
上一张
原理图
• 在电流互感器不饱和时，测量回路各单元电流之和在正常及
差动保护
•
•
•
•
母差保护按差动回路中的电阻大小分类可分为低阻抗型、中 阻抗型和高阻抗型母线差动保护。 传统的母线差动保护及微机型母线保护大多是低阻抗型。接 于差流回路的电流继电器阻抗很小，在内部短路时，电流互 感器的负担小，二次电压低，因而饱和度小，误差小。需要 解决区外故障不平衡电流问题、饱和问题及非周期分量问题。 中阻抗型母线差动保护的差电流回路电阻介于高阻抗型和低 阻抗型之间，其差动回路总电阻约有200欧姆左右，因而也 可大大减小外部短路时进入继电器的不平衡电流，并与制动 回路相配合，可以保证保护动作的选择性。 现在的微机型母线保护均是低阻抗型母线保护，通过相关软 件算法解决饱和及非周期分量等影响，是以后的发展趋势。 中阻抗母线保护在国外应用较多，国内应用于超高压变电站 较多，但由于其需要相关辅助变流器，整定复杂等原因现在 已较少采用了。
南方电网500kV母线保护技术规范-QCSG 110007-2011
7 技术要求
7.1 母线差动保护采用比率制动特性。 7.2 在保护区内发生各种接地和相间故障或区外转区内的故障时，母线保护应能正确、快速动作；在 发生各种区外故障时，母线保护不应误动作。 7.3 对 CT 特性无特殊要求，并允许各支路使用不同特性及变比的保护用 CT。 7.4 在交流电流回路不正常或断线时应不误动,并能闭锁母线保护及发出告警信号。 7.5 在互感器暂态过程中以及 CT 饱和情况下,母线保护应能正确动作。CT 饱和检测时间应不大于 3ms。 7.6 母线差动保护基准 CT 变比可整定，所有支路电流定值均按此基准 CT 变比折算。各支路按实际 CT 变比输入，母线保护自动换算。 7.7 母线保护具有断路器失灵保护的输入接点，可通过母差保护跳开相关断路器。母线保护的边断路 器失灵输入回路采用强电开入，开入应按间隔分别设置。 7.8 为提高边断路器失灵保护动作后经母线保护跳闸的可靠性，母线保护应充分考虑交直流窜扰。 7.9 按间隔独立接入的断路器失灵联跳接点采用双开入接入方式，下列任一条件满足，失灵经母差保 护出口： 7.9.1 间隔双开入同时存在时，经 30ms 短延时跳母线所有断路器； 7.9.2 间隔仅单开入存在，同时本间隔相电流条件满足，经 30ms 短延时跳母线所有断路器； 7.9.3 间隔仅单开入存在，首先经较短延时跟跳本间隔，若本间隔持续有流，再经较长延时跳母线所 有断路器。 7.10 保护整组动作时间（含出口继电器时间）：差流大于等于 2 倍整定值时不大于 25ms；差流大于 1.2 倍整定值时应不大于 35ms。 7.11 保护装置的校验码应由保护装置根据软、硬件实际情况自动生成，与软件版本号一一对应。
3.2 失灵联跳 接收边断路器失灵出口信号后，通过母线保护实现跳母线上所有断路器。
华东电网500kV保护介绍
华东电⽹500kV保护介绍华东电⽹500kV保护介绍⼀、基本概念1、主保护：满⾜系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除故障的保护。
2、后备保护：当主保护或开关拒动时，⽤以切除故障的保护。
分近后备和远后备。
近后备：故障元件⾃⾝的后备保护动作切除故障。
（失灵保护）远后备：相邻元件的保护动作切除故障。
3、辅助保护：补充主保护和后备保护性能，或当主保护和后备保护退出时⽤以切除故障的保护。
（短线保护、开关临时过流保护）⼆、3/2接线的特点（针对保护）1、⼀条出线对应两个开关线路保护CT采⽤和电流有重合闸优先问题中间开关同时和两条出线（主变）有关联2、线路⽐母线重要（母线采⽤单相PT、线路采⽤三相）线路保护所需电压⽆需进⾏电压切换3、母差故障不能直接发信跳对侧开关，必须检测到有开关失灵才发远跳使对侧相应开关跳闸4、有出线闸⼑的接线需配置短线保护。
三、500kV线路、开关保护介绍（⼀）保护配置1、对线路保护的总体要求a. 保护范围内任何故障保护能正确动作，具体故障类型：简单故障：单相接地、两相短路、两相接地、三相短路振荡过程中故障⾮全相运⾏时故障转换性故障重合于（后）故障⾦属性故障带较⼤过渡电阻故障（300Ω）b. 全线速动保护（与通道配合）要求0.1s内切除故障，出⼝故障或电⽹薄弱处尽可能更快；c. 出⼝故障，应能正确动作；d. 振荡时保护不能误动；e. 重负荷、长线路短路电流与负荷⽔平很接近，保护既要能躲过最⼤负荷，⼜要能在经较⼤过渡电阻接地故障时正确动作；f. 超⾼压长线路故障时暂态过程长，尤其直流分量影响较⼤，保护应正确动作。
（TPY）2、保护具体配置*a. 主保护双重化⽬前华东电⽹主保护的配置情况：分相电流差动ABB : REL561 RED670GE : L90AREVA : LFCB102 P544 P546NARI : RCS-931D(M)⾼频距离ABB : REL521 REL531GE : DLP ALPS TLSAREVA : LFZP111 LFZR111 P443SEL : SEL-321ASEA：RAZFE⽅向⾼频NARI : RCS-901D LFP-901D*b. 阶段式后备距离双重化（包括三段式相间距离和三段式接地距离）*c. 反时限⽅向零流双重化(⾼阻接地、灵敏度⾼、延时较长)灵敏度很⾼，启动电流定值≤300A（⼀次值）；动作时间较长t≥1秒。
南方电网500kV母线保护保护定检作业指导书
ICS
备案号：
Q/CSG
中国南方电网有限责任公司企业标准
南方电网500kV 母线保护定检作业指导书
500kV母线保护定检作业指导书
（本作业指导书不适用数字化变电站定检）
二、作业过程
装置的定检时，应对保护装置具备的所有功能（依据厂家提供资料）及其开入、开出量进行校验；对于实际使用情况与保护装置说明书不同及不能使用的保护功能，应在保护装置上和定检报告中详细注明，并报相应调度机构备案。
1）软件版本检查
2）逆变电源检验
3）电流、电压采样精度
4）保护开入量检验
5）保护开出量检验
6）对时检查
7）功能检验（使用时视具体保护型号填写）
装置定值及功能校验内容，一般情况下，可结合有关回路的检验验证保护功能，可不进行定值校验；在定检周期内进行过软硬件升级，未进行过完整试验的，或结合定检进行软硬件升级时，定检时应逐项检验，确保功能正常。
三、作业终结。
2024版220kV、500kV母线保护装置培训
跟踪学员在实际工作中的表现，观 察培训成果的应用情况，评估培训 效果。
28
对未来工作的展望与建议
完善培训体系
针对不同层次、不同需求的学员，制定个 性化的培训计划，形成完善的培训体系。
加强实践环节
在后续的培训中，增加更多的实践 环节，如模拟故障处理、保护装置 实操等，提高学员的实际操作能力。
大容量传输
高电压等级的母线通常用于大容量电 力传输，因此母线保护的灵敏度和速 动性至关重要。
2024/1/29
5
装置的主要功能及性能指标
2024/1/29
故障检测与切除
实时监测母线电压、电流等电气量， 判断母线是否发生故障，并在故障 发生时迅速切除故障部分。
故障定位
通过故障录波、测距等功能，准确 定位故障点，为故障处理提供便利。
采用多核处理器，满足母线保护 快速、可靠的动作要求。
高精度AD转换器
实现母线电压、电流的高精度采 样，提高故障判断的准确性。 2024/1/29
高速光耦
用于装置开入开出量的隔离传输， 提高装置的抗干扰能力。
大容量存储器
存储装置配置、定值、动作报告 等关键信息，方便事故分析和处
理。 12
硬件结构特点与优势
A
B
C
D
强化安全意识
在培训过程中，注重安全意识的灌输和培 养，使学员在实际工作中能够严格遵守安 全规定，确保电网安全稳定运行。
加强新技术学习
随着电力技术的发展，母线保护技术也在 不断更新，建议加强新技术、新设备的学 习和培训，保持与时俱进。
2024/1/29
29
THANKS FOR WATCHING
运行维护与操作
讲解了母线保护装置的日常巡视、定期维护、异常处理等运行维护要 求，以及倒闸操作、定值更改等操作规范。
500kV母线保护的改进
（ （
图１ ＭＢ Ｐ — Ａ型 母 线 差 动 保 护 的 电 路 图
几乎为 ０ 当区外发生故障时． 继电器上的最大电压可
达 到 十 ） ， 要 想 使 继 电 器 可靠 不 动作 ， 可 以通 过 设 定 来 实 现 ： 当 区 内发 生 故 障 时 ， 继 电 器 上 的 电 压 等 于 两端 电压 的 叠加 ， 其 大 于 。 继 电器 可 以可 靠 动作 ＿ ｌ ＿ 。
变
ｉ ｌ 差 动 判 别 元 件
— 一 相 角 判 别 元 件
－
【 一
Байду номын сангаас
逻
换 器
｝ 一 与 辑
Ｉ 第 ＝ 测 量 元 件
图 ２ 继 电器 逻 辑 图
作者简介 ： 吕辉 锋 （ １ ９ ７ ６ － ） ， 从事 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 电 网设 备 检 修 及
ｃ ａ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ５ ０ ０ ｋ Ｖ； ｂ ｕ ｓ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｂ ｙ ｂ ｕ ｓ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｔ ｉｐ ｒ ｓ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
１原 集 成 电 路 ５ ０ ０ ｋ Ｖ母 线 保 护
某 电站 共 有 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 母 线 两 条 ，分 别 采 用 ３ ／ ２ 、 ４ ／ ３
接 线 方 式 两 条 母 线 均 采 用 双 重 化 配 置 ． 分 别 为 ＭＢ Ｐ — Ａ 型母 线差 动保 护装 置 、 ＭＢ Ｐ — Ｃ型 母 线 差 动 保 护 装
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.
II
L1
.III L2
.IM Lm
TA1
TA2
TAm
上一张
其中 RS1=RS2
T1
.
.
I1
I2
V3
T2
.
Im V5
V4
V6
分析
制动
差动
行为
Tm KSR TD
N
IC2
IR1
IC3
UD
RD3
V2
L V7
V8 Ir
K
RS1 RD11
Id
UR
RS2
KDR V1
▪ TA1~Tam—电流互感器，其变比为nTA ▪ T1~Tm —辅助变流器，其变比为 k ▪ TD —中间变流器，其变比为kd ▪ KDR —差动继电器的执行元件， ▪ KSR —起动继电器 ▪ 综合变比 n =k / nTA
I Z
二次
极大
极小
(a)
500KV母线
上一张
原理图
… TAm
I1 I2
Im=0 负荷支路
I1=0 Z1 一次
Z2 I2=0
Z
二次
(b)
极大
500KV母线保护
母线外发生故障，TA不饱和
上一张 系统图 等值图
m.
m.
Id I j 0，Ir I j 很大,判据不成立，继电器不动作
j1
j1
母线上发生故障，TA不饱和
• 电流互感器严重饱和时，其二次回路阻抗极小（小电阻），
二次输出电流为0（a图）
• 对母线内部故障，空载线路的电流互感器阻抗极大（b图）
I1 Z1
Z2 I2=0
I1=0 Z1
Z2 I2=0
一次
I Z
二次
一次
Z
二次
极大
极小
(a)
(b)
极大
500KV母线
… Im TAm I1 I2
I1 Z1
Z2 I2=0
制动系数
• 所有支路中最大电流：最大制动方式 • 各支路电流的绝对值之和：绝对值之和制动方式 • 制动电流中含有差动电流：复合制动方式
500KV母线保护
上一张
绝对值之和制动方式讨论
0.3~0.8
返回
设其判据为
Id K Ir + I0
其中
差动电流
制动电流
m.
Id I j
j1
m.
Ir I j
UD 2
2 kdIdRD3
2
2 nkdRD3
m
.
Ij
j1
KDR的动作方程
KDR的动作电压
UD UR U0
500KV母线保护 上一张
判据
UD UR U0
即：
2 2
m.
nkdRD3 I j
j1
22
m.
- nRS( I j )
j1
U0
m.
Ij
j1
-
RS
m
(
kdRD3 j1
.
I j)
• 无倒闸操作，无需运行方式的识别
• 无充电保护 • 无互联状态 • 无需电压闭锁元件
上一张
500KV母线保护
设3/2接线的母线上有m个串，即m个连接元件
m个连接元件的电流和的绝对值即为差动电流：
差动电流
m.
Id I j
j1
500KV母线I
…
设各电流的方向指向母线为正，理想下：
正常及外部故障：
上一张
原理图
500KV母线保护
上一张
原理图
▪ T1~Tm为辅助变流器，其输出电流I1~ Im分别正比于连接
元件电流II~ IM。即I1 = n II , … Im = nIM，n为综合变比
▪ 电流I1~ Im分别经二极管V3、V4和V5、V6及V7、V8全波
整流，在RS1+RS2 = RS上形成制动电压UR
I1 I2
ImΒιβλιοθήκη 流出母线的电流（为负）与流入母线的电流（为正）相等
母线故障故障：
所有电流同相
故 Id = 0
故 Id = Ik （故障点的短路电流）
500KV母线保护
动作判据 不带制动特性 带制动特性
差动定值
Id ID Id K Ir + I0
上一张
制动电流 最小动作值
制动电流 Ir 选取：
或 Id K Ir Id I0
• 比率制动特性母线差动保护和断路器失灵保护
• 可反映相间和接地故障
• 差动保护的动作定值较低，灵敏性好
• 动作速度快，从故障到输出跳闸脉冲约6-9ms
• 外部故障TA饱和时，可靠不误动
• 可以使用不同变比和特性的TA
•适用于不同的主接线方式，最大可达9个间隔
50
上一张
0K
V
母
线
保
护
500KV母线保护
因有
.
.
.
I 1 n I 1 ，I 2 n I 2 ，… I m n I m
故有
UR22nRS(I.1I. 2I. m)
22
m.
nRS I j
j1
可见该差动元件采用绝对值之和的制动方式
500KV母
线保护
上一张
在 N 接点上有电流关系
原理图
.
..
.
m.
动作电流 IdI1I2Im I j
j1
Id经过TD变换后，得IC3，在RD3上形成动作电压 UD
动作区
Id
无制动
ID
I0= 0
I0
制动区
0
Ir
j1
正常及外部故障时：
各电流必然有正有负 ， Id = 0 ， Ir »Id，判据不成立
母线上发生故障时：
各电流均为正(同相) ， Id = Ir， I0很小，合理选取制动系数K
可使判据成立，保护动作
500KV母线保
上一张
护
• 可作为母线保护装置的一部分，也可以作为单独装置
+
母差1出口
母差1出口
跳圈Y1
+ - 直流I
上一张
500KV母线保护
• 区外故障不动作 • 区内故障灵敏性和快速性好 • 与其它自动装置配合可靠
一般选择带制动特性的母差保护
模拟式 数字式
500KV母线保护
上一张
500KV母线与220KV母线保护比较 500Kv一般3/2接线，220Kv以双母线类型较多
▪ 以电流I1为例
n = k / nTA
正半周时： T1 V4 K RS2 RD11 TD KSR N
负半周时： T1 V3 L RS1 RD11 TD KSR N
所以，在RS1+RS2上形成全波整流电压，即为制动电压UR
500KV母
线保护
上一张
制动电压用平均电压表示为
原理图
UR22RS(1II2Im)
连接元件的电流同相，Id=Ir,判据成立，继电器可靠动作
母线外发生故障，故障支路TA严重饱和
设 m支路外部 F点故障，TAm饱和，Im=0， Tm 二次看其等 值阻抗极小，用 Rm表示
2
U0
2nkdRD3/
Id K I r I0
制动系数 K RS kdRD3
I0
U0
2 2nkdRD3/
若忽略执行元件的门槛 值U0，则 I0 = 0
500KV母线保护 该保护原理基于以下准则
上一张
原理图
• 在电流互感器不饱和时，测量回路各单元电流之和在正常及
母线外部故障时为0；在母线内部故障时为各短路电流之和
500KV母线保护
上一张
500KV母线保护
• 3/2接线的两段母线分别装设保护 • 每段母线保护双重化 • 配置差动保护 • 一般不装设闭锁装置 • 配有断路器失灵保护
500KV母线I
直流II+
跳圈Y2
母差2出口
失
灵
保
护
失
灵
保
母差2出口
护
直流I+I -
跳圈Y2
500KV母线II
跳圈Y1
上一张
-
直流I