母线保护PPT课件
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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。
10
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
3
母差保护原理
采用比率制动原理：
母线大差比
率差动用于
I
判别母线区
内和区外故
II
障，小差比
率差动用于
故障母线的
选择
4
母线差动保护原理
动 作 电 流m Ij j1
I
m
制动电流
I j
j1
K
当动作电流与制动电流对应的
Icdzd
工作点位于双折线上方，继电
I 器动作。
5
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。
无论是母线内、母线外故障， 元U件都会自适
应地开放。
14
自适应加权算法
S S
0
加权算法
t
0
t
等权算法
• 以 U元件动作为基准时间，U元件动作后 BLC和DZ 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
• 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。
7
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。
1
2
.
I1
TA1
.
I2
TA2
.I3
TA3
.I4
TA4
3
4
6
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。
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。
11
•工频变化量比率差动继电器( BLC)D
I
mIj DIT DIcdzd
j1
K
DIcdzd
m Ij
m
KI j
j1
j1
I
大差 可整定，K小 差
K0.75
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。
12
•工频变化量阻抗继电器( Z)
Z S1
ZS2 ZS3
Rg
ES1 ES2 ES3
母差保护原理介绍
1
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
2
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
• 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。
8
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。
9
关于电流互感器饱和的一些有用的结论
16
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
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。U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 BLC 和 D Z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。
15
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。
• 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。
17
常规比率差动继电器
m
I
j
I cdzd
j 1
I
m Ij
m
KIj
j1
j1
BLC的D 值K有高、低两个定值。当
K
双母线分列运行时取低值，
Icdzd
当母联合位、投单母时及刀闸
双跨时取高值。
I BLC、D1 BL两C小D2 差的 值取K高值。
、、的
BLD C BLCD1 BLCD2 K0.2
18
常规比率差动保护TA饱和的判别
工频变化量阻抗继电器( ）Z
U I
UN I CDZD
Z S1 Z S2 Z S3
Rg
i u
U F
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。
13
•工频变化量电压开放元件( U)
电压开放元件（U）：
UUT0பைடு நூலகம்0U 5N
U：母线电压工频变化量瞬时值 U：T 母线电压工频变化量浮动门槛 0.05U：N固定门槛
10
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
3
母差保护原理
采用比率制动原理：
母线大差比
率差动用于
I
判别母线区
内和区外故
II
障，小差比
率差动用于
故障母线的
选择
4
母线差动保护原理
动 作 电 流m Ij j1
I
m
制动电流
I j
j1
K
当动作电流与制动电流对应的
Icdzd
工作点位于双折线上方，继电
I 器动作。
5
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。
无论是母线内、母线外故障， 元U件都会自适
应地开放。
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自适应加权算法
S S
0
加权算法
t
0
t
等权算法
• 以 U元件动作为基准时间，U元件动作后 BLC和DZ 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
• 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。
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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。
1
2
.
I1
TA1
.
I2
TA2
.I3
TA3
.I4
TA4
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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。
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。
11
•工频变化量比率差动继电器( BLC)D
I
mIj DIT DIcdzd
j1
K
DIcdzd
m Ij
m
KI j
j1
j1
I
大差 可整定，K小 差
K0.75
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。
12
•工频变化量阻抗继电器( Z)
Z S1
ZS2 ZS3
Rg
ES1 ES2 ES3
母差保护原理介绍
1
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
2
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
• 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。
8
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。
9
关于电流互感器饱和的一些有用的结论
16
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
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。U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 BLC 和 D Z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。
15
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。
• 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。
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常规比率差动继电器
m
I
j
I cdzd
j 1
I
m Ij
m
KIj
j1
j1
BLC的D 值K有高、低两个定值。当
K
双母线分列运行时取低值，
Icdzd
当母联合位、投单母时及刀闸
双跨时取高值。
I BLC、D1 BL两C小D2 差的 值取K高值。
、、的
BLD C BLCD1 BLCD2 K0.2
18
常规比率差动保护TA饱和的判别
工频变化量阻抗继电器( ）Z
U I
UN I CDZD
Z S1 Z S2 Z S3
Rg
i u
U F
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。
13
•工频变化量电压开放元件( U)
电压开放元件（U）：
UUT0பைடு நூலகம்0U 5N
U：母线电压工频变化量瞬时值 U：T 母线电压工频变化量浮动门槛 0.05U：N固定门槛