220kV母线保护

适用范围

BP-2B微机母线保护装置，适用于500kV及以下电压等 级，包括单母线、单母分段、双母线、双母分段以及 3/2接线在内的各种主接线方式，最大主接线规模为 36 个间隔 。

实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母 联失灵（或死区）保护、母联非全相以及断路器失灵保 护出口等功能。
ir Idset
Id Idset
Id 0.75 Idset
差动元件

复式比率差动判据动作表达式：
Id
Id Idset Id Kr ( Ir Id )
其中Id为母线上各元件的矢量和，即差电流。 Ir为母线上各元件的标量和，即和电流。 Idset为差电流门坎定值； Kr为复式比率系数（制动系数）

电压回路
一次设备具备条件的双重化配置保护装置，交流 相电压也应分别取自电压互感器互相独立的绕组。 双母线接线的母线保护，应设有电压闭锁元件。 对数字式母线保护装置，可在起动出口继电器的 逻辑中设置电压闭锁回路，而不在跳闸出口接点 回路上串接电压闭锁触点 为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电 器造成母线保护误动作,故采用电压闭锁元件。实 践表明，电压闭锁元件是一种有效的防误措施。
BP-2B微机母线保护装置

特点介绍 复式比率差动原理


母线的其他保护配置
硬件概述


主接线形式
定值整定

装置调试
研制背景

BP-2B型微机母线保护是深圳南瑞科技有限公 司研制开发，是BP-2A型微机母线保护的升级 产品。 BP型微机母线保护在国内运行超过二千套。
BP-2B型微机母线保护继承了原有的保护原理 和运行经验，在装置硬件和结构上做了进一步 的改进。

220kV母线保护知识
母线保护的二次回路 BP-2B微机母线保护装置
微机母线保护的二次回路
直流电源（110VDC、220VDC） 模拟量开入（电流、电压） 数字量开入（开关量，包括压板、把手、开关、 刀闸位置） 开出（跳闸、启动录波、后台信号） 其他（通讯、对时、交流设备等）

数字量开入
用于母线差动保护的断路器和隔离刀闸的辅助接 点、切换回路、辅助变流器以及与其他保护配合 的相关回路亦应遵循相互独立的原则按双重化配 置。 微机型母线保护的判别母线运行方式的开关量输 入接点采用开关场地母线刀闸和开关的辅助接点， 不采用经过重动的电压切换接点和跳闸位置TWJ 接点，开关量电源采用直流220V或110V。
220kV母线保护知识
母线保护的重要性
母线保护对系统安全、稳定运行至关重要。 一旦投入运行后，就很难有全面停电的机会进行 检验。因此，对母线差动保护在设计、安装、调 试和运行的各个阶段都应加强质量管理和技术监 督，无论在新建工程，还是扩建和技改工程中都 应保证母线差动保护不留隐患地投入运行。特别 是设备投产前的验收与交接试验工作，其中带断 路器传动的出口跳闸回路准确性校验尤为重要。 母线差动的跳断路器的试验，允许用导通方法分 别证实到每个断路器接线的正确性。
动判据

为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响


进一步减少故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响
提高保护切除经过渡电阻接地故障的能力 故障分量为当前电流采样值减一周波前的采样值。故障分量复式比 率差动判据仅在故障启动后的第一周波内投入。并受低制动系数的 复式比率差动判据闭锁
特点介绍
母线运行方式的电流校验




判别母线运行方式的开关量输入接点采用开关场地母线刀 闸和开关的辅助接点，不采用经过重动的电压切换接点和 跳闸位置TWJ接点，一方面可防止重动继电器及其辅助接 点发生故障时导致母差或失灵保护发生误动，另一方面可 有效简化母差保护外部回路，提高双重化配置的两套母差 保护之间回路的独立性。 从开关场地引母线刀闸和开关的辅助接点到控制室保护屏 是一个长距离的电气传输过程，为抗电磁干扰，使用强电 源（直流220V或110V）作为开关量电源。 运行经验表明，采用电压切换回路判别母线运行方式的做 法由于回路复杂，增大了运行、调试中的风险。系统中也 曾多次发生由此间接引起的误动事故。
+KM1 -KM1
+KM2 -KM2
主I保护 母差I 失灵I 操作箱 第一组跳 第二组跳 闸线圈 闸线圈
主II保护 母差II 失灵II
电流回路
每套母差的交流电流应分别取自电流互感器互相 独立的绕组，其保护范围应交叉重叠，避免死区。 为防止主保护存在动作死区，两个相邻设备保护 （线路保护、变压器保护、母线保护、断路器失 灵保护等）之间的保护范围应完全交叉；同时应 注意避免当一套保护停用时，出现被保护区内故 障时的保护动作死区。

该饱和检测元件可以称之为自适应全波暂态监视器。该监视器判别区 内故障情况下截然不同于区外故障发生 TA饱和情况下Δ Id元件与Δ Ir 元件的动作时序，以及利用了TA饱和时差电流波形畸变和每周波都存 在线形传变区等特点，可以准确检测出饱和发生的时刻，具有极强的 抗TA饱和能力。
特点介绍
母线分列运行的考虑
辐射电磁场干扰 GB14598.9，Ⅲ级 快速瞬变干扰 GB14598.10，Ⅳ级


脉冲群干扰实验 GB14598.13，Ⅲ级
静电放电实验 GB14598.14，Ⅲ级
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“和电流”与“差电流”

和电流
Ir Ij
j 1
m

差电流
Id
Ij
j 1
m
起动元件
1、和电流突变量判据： 2、差电流越限判据： 3、起动元件返回判据：
开出

每套母差保护出口各作用于一个跳圈，简化了二 次回路，保证回路间的相互独立，有效避免寄生 回路的产生，可靠性没有降低。
母差启动运跳

母线发生故障（除一个半断路器接线外），母差保护动作 后，对于不带分支且有纵联保护的线路，应利用线路纵联 保护促使对侧跳闸（闭锁式纵联保护采用母差保护动作停 信；允许式纵联保护采用母差保护动作发信；光纤纵差保 护采用母差保护动作直跳对侧或强制本侧电流置零）。对 于该母线上的变压器，除利用母差保护动作接点跳本侧断 路器外，还应将另一副母差保护动作接点开入失灵保护， 实现主变断路器失灵跳各侧。
若令总流入电流为1，则 总流出电流为1－δ ， 差电流为δ
1
复式比率差动判据

复式比率系数Kr和故障支路误差δ 、区内故障时流出母线电流占总 故障电流的比例Ext%之间的关系表： 该表含义是，Kr与Ext成反比，即Kr选值越 大在区内故障时允许流出母线的电流占总 故障电流的份额越小； Kr 选值越大在区外 故障时允许故障支路的最大CT误差越大。 当Kr整定为2时，在区外故障时允许故障支 路的最大CT误差为80%而母差不会误动，在 区内故障时允许20%以下的总故障电流流出 母线而母差不会拒动。其余类推。

直流电源


双重化配置保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电 的直流母线段。 双重化配置的两套保护与断路器的两组跳闸线圈一一对应 时，其保护电源和控制电源必须取自同一组直流电源。 双重化配置的两套保护与断路器的两组跳闸线圈一一对应， 如主I保护对应第一组跳闸线圈，主II保护对应第二组跳闸 线圈，主I保护和第一组跳闸线圈应取自同一组直流电源， 主II保护和第二组跳闸线圈应取自另一组直流电源。若出 现保护电源和控制电源交叉情况，第一组直流电源失压时 造成主I保护和断路器第二组跳闸线圈均无电源，则保护 无法动作切除故障。
Kr=Id / ( Id+Ext%Id+Ext%Id-Id )=1/(2Ext%)
Ext%Id
Id Id+Ext%Id
复式比率差动判据

若考虑区外故障时故障支路的CT误差达到δ ， 而其余支路的CT误差忽略不计，则此时的比率 制动系数为 Kr=δ /(1+1-δ -δ )=δ /(2-2δ )
1-δ
特点介绍

母线保护差动元件由分相复式比率差动判 据和分相突变量复式比率差动判据构成。

复式比率差动判据由于在制动量的计算中 引入了差电流，使其在母线区外故障时有 很强的制动特性，在母线区内故障时无制 动，因此能更明确的区分区外故障和区内 故障。
特点介绍
差动元件采用电流故障分量分相差动构成复式比率差


各电源模块完全独立。
独立的电压闭锁元件。
特点介绍
辅助功能
大液晶屏幕，320×240点阵，显示内容丰富
• • • • •
菜单窗口
事件记录
主接线图 录波波形 自检信息
提供两个通讯口，103规约 提供GPS校时接口
技术参数

保护整组动作时间小于15ms。 介质强度实验 冲击电压实验 GB14598.11，Ⅲ级 GB14598.12，Ⅲ级

第一句的反措是为了发生母线故障，母线保护动作但有断 路器失灵时，除本侧母线失灵保护动作使本侧系统脱离故 障点外，可通过该失灵断路器所在线路的纵联保护采取措 施（闭锁式采用母差保护动作停信；允许式采用母差保护 动作发信；纵差采用母差保护动作直跳对侧或强制本侧电 流置零），使对侧纵联保护跳闸，快速切除故障。另外， 也保证以下情况保护正确切除故障：当母线故障发生在线 路的电流互感器和断路器之间时（如下图故障点F1所示）， 对于故障侧线路纵联保护来说是反向故障，母线保护虽然 正确动作（如图跳开2202开关），但故障点依然存在， 此时，依靠母线保护动作接点通知线路纵联保护采取措施 （闭锁式采用母差保护动作停信；允许式采用母差保护动 作发信；纵差采用母差保护动作直跳对侧或强制本侧电流 置零），使对侧保护动作切除故障。

母线保护双重化
为确保母线差动保护检修时母线不至失去
保护、防止母线差动保护拒动而危及系统 稳定和事故扩大，在220kV及以上母线应 采用双重化保护配置。每条母线应采用两 套含失灵保护功能的母线差动保护，并安 装在各自的屏柜内。
保护双重化的涵义
继电保护双重化配置是防止因保护装置拒动而导 致系统事故的有效措施，同时又可大大减少由于 保护装置异常、检修等原因造成的一次设备停运 现象，但继电保护的双重化配置也增加了保护误 动的机率。因此，在考虑保护双重化配置时，应 选用安全性高的继电保护装置，并遵循相互独立 的原则 每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的 所有类型的故障。两套保护之间不应有任何电气 联系，充分考虑到运行和检修时的安全性，当一 套保护退出时不应影响另一套保护的运行。

本装置引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应。 同时用各支路电流和电流分布来校验刀闸辅助接点的正确性


当发现刀闸辅助接点状态与实际不符，即发出“开入异常”告警信号
在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点
特点介绍
抗CT饱和

为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时，由于TA严重饱和出 现差电流的情况下误动作，本装置根据TA饱和发生的机理、以及TA饱 和后二次电流波形的特点设置了 TA饱和检测元件，用来判别差电流的 产生是否由区外故障TA饱和引起。
(1) (2)
Idset
Kr
Ir-Id
若忽略 CT 误差和流出电流的影响，在区外故障时， Id = 0 ， 0/Ir为0；在区内故障时，Id = Ir，Id/0为∞。由此可见，复 式比率差动继电器能非常明确地区分区内和区外故障，Kr值的 选取范围达到最大，即从0到∞ 。
复式比率差动判据

若考虑区内故障时有 Ext% 的总故障电流流出母 线，则此时的比率制动系数为：
Kr 1
Ext % 40
δ % 67
2
3 4
20
15 12
80
85 88
故障分量复式比率差动判据
i(k ) i(k ) i(k N )
Id
Ij
j 1
m
Ir Ij
j 1
m
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故障分量复式比率差动判据动作表达式为：
Id Idset Id Kr ( Ir Id ) Id Idset Id 0.5 ( Ir Id ) (1) (2) (3) (4)

故障时有较大电流流出时，大差比率系数采用比率系 数低值定值，提高差动保护的灵敏度。 封母联CT，以保证死区故障的速动性和可靠性。

特点介绍
装置硬件配置

装置采用标准整体机箱，分三层固定，整体面板。 强电机箱后面连接。 弱电在机箱前面布置。 插件按母线上的元件设计，配置灵活，易于扩展。 插件互换性强，各主要插件可完全互换，调试及维护方便。