母线保护

• 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）。
5ms）
母线差动保护
△BLCD
△BLCD1
加权
△Z
算法
△U1
BLCD'
&
&
BLCD1'
谐波制动开放
&
BLCD
&
BLCD1
△U1 : △Z : Icd : △BLCD1: BLCD' : BLCD1' : BLCD : BLCD1 : Ubs :
I母电压工频变化量元件 工频变化量阻抗元件 差流起动元件 I母工频变化量比率差动元件 大差比率差动元件（K=0.2） I母比率差动元件（K=0.2） 大差比率差动元件 I母比率差动元件 I母电压闭锁元件
• 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。
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
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
的。
D1
＋220V
S1
刀闸辅助触点 S2
RCS－915开入
LED
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。
母线差动保护接线规模
• 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
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。
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。
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。
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。
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
ZS1
ZS2 ZS3
Rg
ES1 ES 2 ES3
工频变化量阻抗继电器( ）Z
UI
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 )
模拟盘的原理
强制 接通
自动
强制 断开
I母刀闸
强制
强制
断开 自动 接通
II母刀闸
I母 II母
模拟盘的原理
• ‘自动’状态S。1 断开、S2 闭合，用刀闸的辅助接点 位置作为开入量。
• ‘强制接通’状态S1。 闭合S、2 断开，用闭合的接 点作为开入量。
• ‘强制断开’状态S1。S、2 都断开，开入量是断开
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
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。
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
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。
• 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
*
TA3
*
TA4
定的时间（母联失灵延时时间 ）。
④ 再经Tms两l 个母线电压闭锁（与）后切
除两母线上的所有连接元件。
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
• 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
• 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。
电压开放元件（U）：
U UT 0.05UN
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
无论是母线内、母线外故障， 元U件都会自适
应地开放。
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D Z 元
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
• 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。
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
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
•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)