母线保护
继电保护原理6—母线保护
第六章母线保护第一节概述一、母线保护的概述母线是发电厂和变电站的重要组成部分。
在母线上连接着电厂和变电所的发动机、变压器、输电线路和调相设备，母线的作用是汇集和分配电能.如果母线的短路故障不能迅速地被切除，将会引起事故扩大,破坏电力系统的稳定运行，造成电力系统的瓦解事故.二、母线的主接线形式单母线；单母分段（专设分段、分段兼旁路、旁路兼分段）；单母多分段；双母线(专设母联、母联兼旁路、旁路兼母联）；双母单分段（专设母联、母联兼旁路)；双母双分段(按两面屏配置）；3/2接线（按两套单母线配置）。
1、单母线图6-1—1 单母线2、单母分段（专设母联）图6-1—2 单母分段（专设母联）3、单母分段（母联兼旁路)图6-1-3 单母分段（母联兼旁路）4、单母分段（旁路兼母联)图6-1—4 单母分段（旁路兼母联）5、单母三分段图6-1-5 单母三分段6、双母线（专设母联）图6—1-6 双母线（专设母联）7、双母线（母联兼旁路)图6-1—7 双母线（母联兼旁路) 8、双母线(旁路兼母联）图6-1-8 双母线（旁路兼母联) 9、双母线单分段（专设母联）图6-1—3 双母单分段（专设母联) 10、双母线单分段（母联兼旁路）图6-1—10 双母单分段（母联兼旁路）11、双母双分段图6—1-11 双母双分段三、母线保护的硬件组成1、标准配置1.1 保护箱图6—1-12 保护箱（一)插件布置图（后视图）1。
1。
1交流变换插件(NJL-801/NJL—818）:将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。
该插件共有8 路电流通道、6 路电压通道。
1。
1.2交流变换插件（NJL—817/NJL—819):将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号,同时起隔离和抗干扰作用.该插件共有15 路电流通道。
1。
1.3 CPU 插件（NPU—804）：在单块PCB 板上完成数据采集、I/O、保护及控制功能等。
母线保护
母线保护6.1 简介母线是电能集中和分配的重要设备，是电力系统的重要组成元件之一。
母线发生故障，将使接于母线上的所有元件被迫切除，造成大面积停电，电气设备遭到严重破坏，甚至使电力系统稳定运行破坏，导致电力系统瓦解，后果十分严重。
母线故障的原因很多，母线上发生短路故障主要是各种类型的接地和相间短路。
6.2 母线的保护方式母线的保护方式有两种：一种是利用供电元件的保护兼做母线保护；另一种是采用专门的母线保护。
（1）利用变压器过流保护切除低压母线故障。
图6-1对于降压变电所低压侧采用分段母线的系统，正常运行时QF5断开，则K 点故障就可以由变压器下的过流保护使QF1、QF2跳闸予以切除。
（2）专用母线保护（完全电流差动母线保护）工作原理接线图如下：图6-2在正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流；在母线故障时，流入差动继电器的电流为故障点短路电流的二次值，该电流足够使差动继电器动作而起动出口继电器，使断路器QF1、QF2、QF3跳闸。
6.3 双母线同时运行时母线保护双母线同时运行时，要求母线保护具有选择故障母线的能力。
它由三组差动保护组成。
第一组由L1、L2、母联及继电器KD1组成，KD1为I母线故障选择元件。
KD1动作后，作用于断路器QF1、QF2跳闸。
第二组由L3、L4、母联及差动继电器KD2组成。
KD2为∏母线故障选择元件。
KD2动作后，作用于QF3、QF4跳闸。
第三组由L1、L4及差动继电器、KD3组成，反映两组母线上的故障，并作为整个保护的起动元件，KD3起动后作用于母联断路器QF5跳闸。
保护情况说明如下：（1）当元件固定连接方式下外部短路时，流经KD1～KD3的电流均为不平衡电流，保护装置已从整定值上躲过，故保护不会动作。
元件固定连接且Ⅰ母线故障时，KD1,KD3通过短路点全部短路电流而起动，并作用于QF1,QF2,QF5跳闸，切除故障Ⅰ母线。
（2）当元件固定连接破坏后（例如Ⅰ母线上一个元件倒换到Ⅱ母线上运行），发生外部短路时，起动元件中KD3中流过不平衡电流，因此保护不会误动作。
母线保护的主要方式
母线保护的主要方式以母线保护的主要方式为标题，我们将介绍母线保护的几种主要方式。
母线是电力系统中的重要组成部分，负责将电能从发电厂输送到各个用电负荷点。
母线的安全运行对于电力系统的稳定运行至关重要，因此需要采取有效的保护措施。
一、过电流保护过电流保护是母线保护中最常用的一种方式。
当母线发生短路或过负荷故障时，会产生过电流现象。
过电流保护主要通过电流互感器来实现。
当电流超过设定值时，保护装置会发出信号，切断故障部分的电源，保护母线不受损害。
二、差动保护差动保护是一种采用电流差动原理的保护方式，常用于高压母线的保护。
差动保护装置会监测母线两端的电流，并进行比较。
如果电流差超过设定值，说明发生了故障，保护装置会切断故障部分的电源，保护母线不受损害。
三、电压保护电压保护主要用于保护母线的电压稳定。
电压保护装置会监测母线的电压，当电压超过或低于设定范围时，会发出信号，触发相应的保护动作。
电压保护可以避免母线过电压或欠电压引起的故障，保护母线的安全运行。
四、频率保护频率保护主要用于保护母线的频率稳定。
频率保护装置会监测母线的频率，当频率超过或低于设定范围时，会发出信号，触发相应的保护动作。
频率保护可以避免电力系统频率异常引起的故障，保护母线的安全运行。
五、接地保护接地保护用于保护母线的接地故障。
母线的接地故障会导致电流大量通过接地电阻流向地，造成电压不平衡和过热现象。
接地保护装置会监测接地电流，当接地电流超过设定值时，会发出信号，切断故障部分的电源，保护母线不受损害。
六、过温保护过温保护用于保护母线的温度过高。
母线长时间过载运行或存在局部故障时，会导致母线温度升高，可能引发火灾等安全事故。
过温保护装置会监测母线的温度，当温度超过设定值时，会发出信号，触发相应的保护动作，保护母线的安全运行。
母线保护的主要方式包括过电流保护、差动保护、电压保护、频率保护、接地保护和过温保护。
这些保护方式能够及时发现和切断故障部分的电源，保护母线不受损害，确保电力系统的稳定运行。
母线保护
RCS915型号 型号
RCS—915AB型微机母线保护装置，适用于各种电压等级的 型微机母线保护装置， 型微机母线保护装置 单母线、 单母分段、双母线等各种主接线方式， 单母线、 单母分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许 所接的线路与元件数最多为21个 包括母联）， ），并可满足有 所接的线路与元件数最多为 个（包括母联），并可满足有 母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。 母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。 RCS—915CD/CT微机母线保护装置，主要适用于各种电压 微机母线保护装置， 微机母线保护装置 等级的双母单分段主接线方式， 等级的双母单分段主接线方式，母线上允许所接的线路与元件 数最多为18个 不包括母联和分段开关）， ），并可满足有母联 数最多为 个（不包括母联和分段开关），并可满足有母联 兼旁路运行方式主接线系统的要求。其中CT型保护可以满足 兼旁路运行方式主接线系统的要求。其中 型保护可以满足 非标准接线方式主接线系统的要求， 非标准接线方式主接线系统的要求，并且可以提供失灵动作联 跳主变其它各侧的接点。 跳主变其它各侧的接点。 当两段短母线上连接元件个数不对称， 当两段短母线上连接元件个数不对称，造成其中一段短母 线上连接元件个数多于9个时 应选用CT型保护 使用CT型 个时， 型保护。 线上连接元件个数多于 个时，应选用 型保护。使用 型 保护， 保护，可以通过整定刀闸位置拓扑控制字灵活地对系统进行配 不但可以适应某条分段母线上连接元件个数多于9个的情 置，不但可以适应某条分段母线上连接元件个数多于 个的情 甚至还可以定义出在两分段母线上进行切换操作的支路。 况，甚至还可以定义出在两分段母线上进行切换操作的支路。
为防止TA断线使差动保护误出口，母差保护一般 均设置出口经复压闭锁的元件，其判据为： Uφ ≤Ubs 3U0≥U0bs U2≥U2bs 其中Uφ为相电压，3U0为三倍零序电压(自 产),U2为负序相电压,Ubs 为相电压闭锁值，U0bs和 U2bs分别为零序、负序电压闭锁值。以上三个判据 任一个动作时，电压闭锁元件开放。 当装置判为TV断线时，电压起动元件退出工作， 工频变化量差动元件改为制动电流变化量大于门槛 起动，同时将差动元件中的∆Z元件退出工作。
8.母线保护
回路中，它的作用是区分两组母线的内部和外部短路故障。 只有在母线发生短路时，启动元件动作后整组母线保护才得 以启动
母联电流比相式母线差动保护
▪ 选择元件KD是一个电流相位比较继电器。它的一个线圈接入除母 联断路器之外其他连接元件的二次电流之和，另一个线圈则接在 母联断路器的电流互感器二次侧。它利用比较母联断路器中电流 与总差动电流的相位作为故障母线的选择元件。这是因为当第I组 母线上故障时，流过母联断路器的短路电流是由母线Ⅱ流向母线 I， 而当第Ⅱ组母线上故障时，流过母联断路器的短路电流则是由母 线I流向母线Ⅱ。
▪ 在这两种故障情况下，母联断路器电流相位变化了180°。而总差 动电流是反应母线故障的总电流，其相位是不变的。因此利用这 两个电流的相位比较，就可以选择出故障母线，并切除选择出的 故障母线上的全部开关。
▪ 基于这种原理，当母线上故障时，不管母线上的元件如何连接， 只要母联断路器中有电流流过，选择元件KD就能正确动作。因此 对母线上的元件就无需提出固定连接的要求。这是母联电流比相 式母线保护的主要优点，该保护用于连接元件切换较多的场合十 分有利。
▪ 而当母线上故障时，流入继电器的电流为：
IKA
n i 1
Isi
1 nTA
n
Ipi
i 1
1 nTA
Ik
• 即为故障点的全部短路电流，此电流足够使差动继电器 动作而驱动出口继电器，从而使所有连接元件的断路器
跳闸。
差动继电器的启动电流
▪ 应按如下条件考虑，并选择其中较大的一个：
• 躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流：
元件固定连线的双母线电流差动保护
继电保护-第8章_母线保护
第八章 母线保护
8.1 母线故障和装设母线保护基本原则 8.2 母线差动保护基本原理 8.3 母线保护的特殊问题及其对策 8.4 断路器失灵保护简介
第八章 母线保护
8.1 母线故障和装设母线保护的基本原则
一、母线故障
母线是集中和分配电能的重要电气设备， 母线发生故障，将造成大面积用户停电，电 气设备遭到严重破坏，甚至使电力系统稳定 运行破坏，导致电力系统瓦解，后果是十分 严重的。
在110kV及以上电压等级的发电厂和变电所中， 当输电线路、变压器或母线发生短路，在保护装置动 作于切除故障时，可能伴随故障元件的断路器拒动， 也即发生了断路器的失灵故障。产生断路器失灵故障 的原因是多方面的，例如:断路器跳闸线圈断线；断 路器的操作机构失灵等。
断路器失灵故障的发生会导致故障切除时间的延 长、事故范围的扩大，其后果是造成电力系统大范围 停电，甚至发生电力系统的瓦解事故。
第八章 母线保护
A
C
1
4
k
2
3
B
5
Ｂ变电所母线
3） 对双侧电源网络（或环形网络）当变电所Ｂ母线故障 时可由保护１和４的Ⅱ段动作于以切除。
第八章 母线保护
（2）装设专用母线保护的原因：
A）利用供电元件的保护装置切 除母线故障的时间较长，威胁 到系统稳定运行、使发电厂厂 用电及重要负荷供电电压低于 允许值。（速动性）
✓ 35～66kV电力网中主要变电所的35～66kV双母线或 分段单母线，在母联或分段断路器上装设解列装置和 其它自动装置后，仍不满足电力系统安全运行的要求 时。
✓ 发电厂和主要变电所的3～10kV分段母线或并列运行 的双母线，须快速地切除一段或一组母线上故障时， 或者线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。
母线保护介绍
思考题
TA1
TA2
QF1
QF2
Ⅰ
Ⅱ
QF3 QF4
TA3
TA4
KD1
TA5
QF5 KD2
KD3
大差元件
由TA1、TA2、TA3 、TA4与KD3组成， 反映是否出现故障
小差元件
由TA1、TA2、TA5、 KD1和TA3、TA4、 TA5、KD2组成，反 映Ⅰ或Ⅱ母故障
思考题
TA1
TA2
QF1
QF2
由相间低电压元件（Uφ）、负序电压元件（U2）及零序电压元件（ 3U0）构成。电压开放条件为或逻辑，即下图中三个判据中的任何一个被满 足，该段母线的电压闭锁元件就会开放，称为复合电压元件动作。
+
TJ（出口接点）
BJ（复合电压闭锁接点）
跳闸
因电压互感器失压或复合电压继电器损坏造成复 合电压闭锁元件长期开放时，母差保护只是少了 一个防误环节，在母线故障时还是能够正确动作， 此时可保持母线保护继续运行。
I1
I2
Ⅰ
I0
Ⅱ
I3
I4
母联开关在分位时，若发生死区故障，短路电流从Ⅰ母流向II母，判 断为II母区内故障，II母各支路跳开以后，大差及II母小差元件一直 不返回，母联死区保护经过延时后又跳开Ⅰ母各支路。
即：大差元件判别母线故障；
母线小差
该小段差母元小线件差相与元连各的件支各选路支刀择路闸故电位障流置母构有线成关的；，差装动置元自
件，包括母联断路器和分段断路器。
动识别，对小差电流实时进行计算。
I母小差 * 电流
*
II母小差 电流
*
*
*
*
* 大差电流 *
第八章母线保护
保护切除又将扩大停电范围并引起严重后果时。
一、断路器失灵保护的基本构成及作用
1、断路器失灵保护的基
本原理图
5QF
Ⅱ
4QF
Ⅰ
3QF 2QF 1QF
+2
+
2KM
+1
+
1KM
+
KT －
+1 +2 +5 3KM －
2、断路器失灵保护的逻辑框图如图
失灵保护延时Ⅰ段 出 线 1保 护 动 作 出 线 1过 流 Ⅰ段母线电压元件动作 失灵保护延时Ⅱ段
电流差动保护单相原理接线图
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 第三组由所有 选择元件。 线路、母联及 差动继电器 KD3组成，作 为整个保护起 第二组由L3、L4、母联及差动继电器 段母线故障选择 II 为 动元件。 KD2组成。KD2 元件。
1.双母线固定连接的差动保护
跳母联或分段断路器
＆
＆
跳Ⅰ段母线所有 有电源的出线断路器
二、断路器失灵保护的动作条件 （1）故障引出线的保护装置出口继电器动作后不
返回；
（2）在保护范围内仍然存在故障（断路器拒动且
故障仍未消除）。当母线上引出线较多时，鉴别
元件采用检查母线电压的低电压元件（或复合电 压元件、或负序过电压元件等）；当母线上引出 线较少时，鉴别元件采用检查故障电流的电流元 件。
单母线保护优缺点
优点：母线分段后，对重要用户，可以从不同段 供电。另外，当一段母线发生故障时，分段断路器 能够自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电。 缺点：当母线故障时，该母线上的回路都要停电， 而且扩建时需要向两个方向均衡扩建。
母线保护
FU
KD3
FU
L1 TA1 QF1 TA6 QF5 TA5 QF3
L2 TA2 QF2
KD2
KM2
K
QF4
Ⅰ Ⅱ
KD3 KD3
KM1-1 KM1-2 KM2-1
KS3 KS4 KS5
跳QF1 跳QF2 跳QF3 跳QF4
KM2-2 KS6
TA3 L3
TA4 L4
KD2
KM3-1 KS7
跳QF5
+WC L1 TA1 QF1 TA6 QF5 TA5 QF3 QF4 L2 TA2 QF2
• 母联死区故 障
Ⅰ
I0
Ⅱ
I3
I4
跳Ⅰ母后，由于故障未切除，大差不返回（I3+I4≠0） 母联分位，经延时后封母联TA •Ⅱ母小差：I3+I4≠0，Ⅱ母小差起动跳Ⅱ母
i 2 i 4 im i 2 i 4 i1 i 3 故障电流
i1 i 2 im i1 i 3 (i1 i 3)
TA6 QF5 TA5
QF1
QF2
Ⅰ Ⅱ
QF3 QF4
KD3
TA3 L3
TA4 L4
KD2
2、发生内部故障时的工作原理
L1 TA1 QF1 TA6 QF5 TA5 L2 TA2 QF2 KD1
K
QF3
QF4
Ⅰ Ⅱ
KD3
TA3
L3 L4
TA4
KD2
+WC
KD1 KD1
-WC KM3
KD1
KM1 KS1 KS2
KD1
FU
KD3
FU
KD2
Ⅰ Ⅱ
KD3 KM1-1 KM1-2
母线保护知识点总结
母线保护知识点总结一、母线保护的重要性母线是电力系统中承担着输送电能和分配电能的重要部件。
母线保护的主要目的是防止母线发生短路故障并保护母线周围的电气设备。
一旦发生母线故障，将会对整个电力系统产生严重的影响，甚至导致电力系统的大面积停电事故。
因此，母线保护对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
二、母线保护的基本原理1.母线保护的基本原理母线保护的基本原理是通过测量母线上的电流和电压信息，判断母线是否发生故障，一旦发现故障，立即采取相应的保护措施，以保护母线和周围的电气设备。
2.母线保护的主要功能（1）过载保护：当母线通常操作时，母线保护应能够检测并保护母线不受过载电流的影响。
（2）短路保护：当母线发生短路故障时，母线保护应能够快速准确地切除故障母线，以防止短路电流对电力系统造成严重损害。
（3）接地保护：母线接地故障会导致系统的零序电流增大，母线保护应能够检测并保护母线不受接地故障的影响。
三、母线保护的类型1.电流保护电流保护是通过测量母线的电流信息，判断母线是否发生故障，从而实现对母线的保护。
根据不同的测量原理和保护功能，电流保护可以分为电流差动保护、电流比率保护、电流限制保护等。
2.电压保护电压保护是通过测量母线的电压信息，结合母线的接线方式，判断母线是否发生故障，从而实现对母线的保护。
电压保护主要包括欠压保护和过压保护。
3.频率保护频率保护是通过测量母线的频率信息，判断母线是否发生故障，从而实现对母线的保护。
频率保护主要包括频率减小保护和频率增大保护。
四、母线保护的特点1.快速性：母线保护应能够快速准确地切除故障母线，以防止短路电流对电力系统造成严重损害。
2.稳定性：母线保护在正常运行条件下应能对母线的过载和接地故障进行稳定准确的保护。
3.可靠性：母线保护的装置和元件应具有较高的可靠性，以保证母线保护系统能够在故障发生时正常可靠地工作。
五、母线保护的技术实现1.电流差动保护技术电流差动保护是母线保护的一种重要技术手段，通过对母线两侧电流进行差动比较，判断母线是否发生故障，并实现对母线的保护。
8.母线保护
母线差动保护基本原理
母线的特点：
• 在母线上一般连接着较多的电气元件。
实现差动保护的基本原则：
• 在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连 接元件中，流入的电流和流出的电流相等； • 当母线上发生故障时，所有与电源母线连接的元件都向 故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流； • 正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相 位和其余元件中的电流相位相反。而当母线故障时，除 电流等于零的元件以外，其它元件中的电流则是接近同 相位的。
具有比率制动特性的中阻抗母线差动保护
将比率制动的电流型差动保护应用于母线，动作判据可为 最大值制动： n Ii Kres Ii I set .0
i 1
n i 1
max
或动作判据为模值和制动：
I
i 1
n
i
I K res I i set .0
• 当母线外部短路而使故障支路的TA严重饱和时，该TA二次电流接 近于零。 • 为了弥补这一缺陷，可在差动回路中适当增加电阻，使得因第n条 故障支路TA严重饱和而使其流向继电器的二次电流为0，该TA的 二次回路仍流过电流，此电流从其他支路流入，起制动作用。 • 这种保护差动回路的电阻高于电流型差动差动保护而低于高阻抗母 线差动保护，故称之为中阻抗式母线差动保护
I r.set Krel I unb.max Krel 0.1I k .max / nTA
• 考虑TA二次回路断线问题影响，动作电流应大于任一 连接元件中最大的负荷电流：
I r.set Krel Il.max / nTA
灵敏系数校验
当保护范围内部故障时，应采用下式校验：
K sen I k .min I r .set nTA
母线保护
1 & 1 n & & & & I j = − (I u1 + I u 2 LL + I un ) = − ∑ I ui n n i =0
因此在正常情况下流入电流差动继电器的的电流为各电流互感器励磁电流之 和。这就是继电器的不平衡电流。 不平衡电流在正常情况下和在外部短路故障时都有，因此整定差动继电器的启动 电流要考虑躲开不平衡电流。
二、母线保护原理
母线大差是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。 母线大差是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。 大差不受母线运行方式影响。 大差不受母线运行方式影响。 各段母线的小差是指该段 各段母线的小差是指该段 母线上所连接的所有支路 （包括母联和分段开关） 包括母联和分段开关） 电流所构成的差动回路。 电流所构成的差动回路。 1CT、2CT、3CT、4CT 和2CJ构成母线大差 1CT、2CT、5CT和1CJ 构成Ⅰ母小差 3CT、4CT、 5CT和3CJ 构成Ⅱ母小差 母线大差跳开的是母联断路器， 小差跳开的是与故障母线连接的断路器。
Title
Ⅰ母小差和大差保护将跳开与Ⅰ母连接 的所有元件和母联断路器。但故障并没 有切除，母线Ⅱ上的供电元件仍向故障 点提供短路电流。
母联死区保护 Ⅰ母差动作后经死区保护延时后检测母 联断路器位置，若母联处于跳位， 联断路器位置，若母联处于跳位，并且 母联电流大于定值时， 母联电流大于定值时，闭锁母联电流互 感器，母联电流不再计算入差动保护， 感器，母联电流不再计算入差动保护， 从而破坏Ⅱ母电流平衡， 从而破坏Ⅱ母电流平衡，使Ⅱ母差动动 最终切除故障。 作，最终切除故障。
i=
& & & I s1 , I s 2 LL I sn
变电站中母线的保护及相关技术
优点：距离保护技术具有选择性好、不受系统运 行方式和负荷变化影响等优点，能够提高母线保 护的可靠性。
综上所述，差动保护技术、过电流保护技术和距 离保护技术是变电站中母线保护的常用技术，它 们各有优缺点，应根据具体场景和需求选择合适 的保护技术，确保电力系统的安全稳定运行。
03
母线保护设备的选型与配置
经济性原则
在满足技术性能要求的前提下，应尽量选择经济合理的设 备，降低变电站的建设和运行成本。
母线保护设备的配置方法
单母线配置
对于规模较小的变电站，可以采用单母线配置方式，即所有设备都连接在同一条母线上。 这种配置方式简单、经济，但母线故障时会影响整个变电站的运行。
双母线配置
对于规模较大的变电站，可以采用双母线配置方式，即设备分别连接在两条母线上。这种 配置方式提高了供电可靠性，当一条母线发生故障时，另一条母线可以继续供电。
工作方式
母线保护一般采用电流互感器采集电流信号，经过处理后进 行比较。当检测到电流差值超过设定阈值时，保护装置会迅 速动作，切断故障母线，确保电力系统的安全。
母线保护在变电站中的角色
01
故障隔离
在变电站中，母线保护承担着故障隔离的重要角色。一旦检测到母线故
障，保护装置能够迅速动作，切断故障源，避免故障扩散到其他设备，
基于大数据的母线保护技术
数据挖掘与分析
利用大数据技术，对母线运行过程中的海量数据进行挖掘和分析，找出潜在的故 障模式和规律，为母线保护提供数据支持。
故障预测
基于大数据分析，建立母线故障预测模型，实现母线故障的提前预警和预防，减 少故障发生的可能性。
未来母线保护技术的挑战与展望
技术挑战
随着电力系统的日益复杂和智能化，母 线保护技术需要应对更多复杂场景和多 源异构数据的挑战，提高保护的可靠性 和适应性。
第七章 母线保护
（2）躲过最大负荷电流
I op K rel I L . max / n TA
灵敏度的校验 K sen
I k . min / n TA I op
2
三、电流比相式母线保护
第七章母线保护?母线故障的保护方式?完全电流差动母线保护?电流比相式母线保护?元件固定连接的母线差动保护?母联相位差动保护?断路器失灵保护一母线故障的保护方式?母线发生故障时将使连接在母线上的所有元件停电从而造成大面积停电事故并可能破坏系统的稳定运行因此母线故障的后果是十分严重的障的后果是十分严重的
六、断路器失灵保护
断路器失灵保护（又称后备接线），是指系统发生故障 时，故障元件的保护动作，但断路器操作机构失灵而拒 绝跳闸时，由故障元件的保护在作用于同一母线所有有 电源的相邻元件断路器使之跳闸切除故障的接线。 如图所示：当K点发生故障时，如果QF5拒动，则装设于 变电所B的断路器失灵保护动作，使QF2、QF3跳闸。
第七章 母线保护
母线故障的保护方式 完全电流差动母线保护 电流比相式母线保护 元件固定连接的母线差动保护 母联相位差动保护 断路器失灵保护
一、母线故障的保护方式
母线发生故障时，将使连接在母线上的所 有元件停电，从而造成大面积停电事故， 并可能破坏系统的稳定运行，因此母线故 障的后果是十分严重的。 母线保故障的保护方式 1、利用供电元件的保护来切除母线故障 2、装设专用母线保护
1、利用供电元件的保护来切除母线故障
一般而言，利用供电元件的保护就可以切除母 线故障，例如：
缺点：切除故障时间较长，当双母线或分段单 母线时，动作无选择性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 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。
1
2
.
I1
TA1
.
I2
TA2
.I3
TA3
3
.I4
TA4
4
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。
•工频变化量比率差动继电器( BLCD )
I
m
Ij
DIT
DI cdzd
j 1
K
DIcdzd
m
Ij
m
K
Ij
j 1
j 1
I
大差 可整定，K小 差
K 0.75
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。
•工频变化量阻抗继电器( Z)
• 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
TA1
*
TA2
*
失灵保护动作时间又太长，希望由 母联死区保护去切除。
*
1
2
• 母联死区保护在满足下述条件（与）
TA5
Ⅰ 时发另一母线的跳闸命令：
Ⅱ ① 母线差动保护发过某母线的跳令。
5
3
4
② 母联开关已跳开（TWJ由0→1）。
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。
I Icdzd
常规比率差动继电器
m
Ij
I cdzd
j 1
m
Ij
K
m
Ij
j 1
j 1
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，
当母联合位、投单母时及刀闸
双跨时取高值。 I BLC、D1 BL两CD小2 差的 值取K高值。
、、的
BLCD BLCD1 BLCD2 K 0.2
Ubs
& ≥1
跳I母
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。
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
• 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。
• 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
TA1
*
TA2
*
母上的所有断路器。 • 母联失灵保护由下述几部分构成：
*
1
2
① 保护动作跳母联开关同时起动失灵
TA5
Ⅰ 保护。
5
Ⅱ ② 母联任一相仍一直有电流（大于母
3
4
联失灵电流定值 ）Im。sl
③ 同时满足上述两条件的时间大于整
• 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。
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 I，gl 或
母联三倍零序电流一直大于零序过流整定 值 。 I0gl ③ 达到母联过流整定延时 。 Tgl • 母联过流保护不经复合电压元件闭锁。
母联失灵保护
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。
• 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
ZS1
ZS2 ZS3
Rg
ES1 ES 2 ES3工频Leabharlann 化量阻抗继电器( ）ZUI
UN I CDZD
ZS1 ZS2 ZS3
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。
•工频变化量电压开放元件( U )
⑤ 在充电保护300mIsch的g 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
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。
母线外短路电流互感器深度饱 和时保护不误动
100
A 相(A)
0
-100
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120
100
B 相(A)
0
-100
-40 -20
0
20
40
60
80
100 120
100
C 相(A)
0
-100
-40 -20
0
20
40
60
80
100 120
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
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。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 BLCD 和 Z 元件一开始不动
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
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。
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。
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
I Icdzd
母线差动保护原理
动作电流
m
Ij
j 1
制动电流
m
Ij
j 1
K
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 I 器动作。
母线差动保护遇到的主要问题
常规比率差动保护TA饱和的判别