母线刀闸位置异常对于母线保护的影响和分析

母线刀闸位置异常对于母线保护的影响和分析

随着电力系统的发展，国产微机保护装置成为了电网二次设备的主流。对于不同厂家不同保护装置，其原理和策略均有所不同。对此，本文以目前主流的母线保护装置，针对母线刀闸位置异常对保护功能的影响进行分析探讨。

标签：母线保护；刀闸位置异常；报警和跳闸

一、母线保护的基本原理

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。在母线保护中，最主要的是母差保护。母线差动保护的主要原理依据是基尔霍夫电流定律。对于一个母线系统，母线上有n 条支路。Id = I1 + I2 + I3 + ……+ In，各支路电流的向量和，即母线保护的差动电流。为了保证母差保护的可靠性，引入了复合电压闭锁元件，即低电压、零序电压、负序电压，三个电压只要有一个满足动作条件，该段母线上的闭锁元件就会动作开放母差保护。

二、双母线接线方式刀闸位置的判别

对于常见的110kV及以上双母线接线方式或双母线双（单）分段接线方式，差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。大差是除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差回路，小差指该段所连接的包括母联和分段断路器的所有支路电流构成的差动回路。大差作为母线区内和区外故障判别元件，小差作为故障母线的选择元件。当大差元件动作时，根据各连接元件的刀闸位置开入计算出两条母线的小差电流，构成小差元件，最后由小差元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。母差保护动作逻辑见下图：

双母线运行时，各连接元件经常在两段母线之间切换。母差保护需要正确跟随母线运行方式变化，才能保证母线保護正确动作。微机保护装置引入刀闸辅助触点供保护装置识别双母线一次接线运行方式变化，同时用各支路电流和电流分布校验刀闸辅助接点的正确性。

三、刀闸辅助接点位置异常对母差保护的影响

如某一支路元件母线刀闸辅助接点接触不良或接点粘连造成位置异常，不能正确反映母线运行方式，对于现行不同厂家的保护装置，其影响和跳闸策略是不同的。本文仅针对目前主流的四个厂家的母线保护装置进行分析。

1、深圳南瑞的BP-2B母线保护装置

当某一支路元件母线刀闸辅助接点状态与实际不对应时，即发“开入异常”告警信号，在母线方式没有变化时用支电流和电流分布校验刀闸辅助接点，自动

修正错误的刀闸接点位置。此时母线故障能正确跳开故障段母线。刀闸辅助接点恢复正确后需手动复归信号才能解除修正。

当多个母线刀闸（包括同一连接元件的两个母线刀闸）同时出错时，则装置能可无法全部修正，需要运行人员手动操作“运行方式设置”菜单进行强制设定，直到母线刀闸辅助接点检修完毕取消强制。在未进行“运行方式设置”前，母线故障可能导致保护动作不正确，扩大停电范围。

2、南京南自的SGB-750母线保护装置

当某一支路元件母线刀闸辅助接点状态与实际不对应时，经电流校核，如大差为零，小差中有一个不为零（达到差流判断门槛值），则认为运行方式不正确，保护装置延时发“支路刀闸位置异常”信号。运维人员可以通过配套的模拟盘选择母线刀闸“自动、强合、强分”来实现与现场运行方式对应。

如果刀闸位置异常支路无刀闸合闸信号、有电流，在正常运行时进行修正，故障时按修正计入小差进行跳闸。如果刀闸位置异常支路无刀闸合闸信号、又无电流，在正常运行时不进行修正，故障时也不计入小差进行，故障母线跳闸后，如大差电流仍超过定值，而无刀闸位置信号的连接支路有电流，则经短延时跳闸。

对于无两个刀闸信号、又无电流的支路，在正常运行时不实行纠错，故障时也不计入任一个小差，故障母线跳闸以后，如大差的差电流仍超过电流定值，而无两个刀闸信号的支路有电流（大于纠错的电流门槛），则经短延时跳闸。

当多个母线刀闸同时出错时，对于无刀闸合闸信号、有电流的连接支路有两个以上时，在正常运行时不进行修正，故障时也不计入任一个小差，故障母线跳闸后，如大差电流仍超过定值，而无刀闸位置信号的连接支路有电流，则经短延时跳闸。

在母线处于非互联状态下，如果因母线刀闸位置异常，导致大差无差流、两个小差同时有差流时，此时母线保护装置自动进入强制互联状态，发出互联信号，母线故障时跳开母线所有断路器。如果差流消失，母线保护功能自动返回正常状态。

3、北京四方CSC-150母线保护装置

在正常运行方式时，保护装置通过连接支路母线刀闸的开关量来判别支路状态，形成母线运行方式，同时辅以电流校核，实时跟随母线运行方式变化。在母线电流不平衡时发出告警，提醒运维人员干预。运维人员可以根据现场的运行方式在模拟盘选择自动、强合、强分来干预每个母线刀闸位置信号，使行保护装置运行方式识别准确可靠。保护装置在支路有电流，无母线刀闸位置信号时，可以通过记忆母线刀闸位置信号消失前的刀闸位置和母线运行方式，故障时按记忆运行方式计算小差选择故障母线。

4、南京南瑞PCS-915母线保护装置

当某一支路元件母线刀闸辅助接点状态与实际不对应时，装置会发出刀闸位置报警。运维人员可以通过配套的模拟盘选择母线刀闸“自动、强合、强分”来实现与现场运行方式对应。如果是该支路有电流而无母线刀闸位置时，装置能够记忆原来的刀闸位置，并根据当前系统的电流分布情况校核该支路刀闸位置的正确性。如果是因刀闸位置错误差生小差电流时，装置会根据当前系统电流分布情况计算出该支路的正确位置。为了防止无刀闸位置的支路拒动，当无论哪条母线发生故障时，将切除有流且无刀闸位置的连接支路。当刀闸位置恢复正常后，刀闸位置报警自动复归。

四、结束语

通过对不同厂家的母线保护装置进行分析，当发生母线刀闸位置异常时，装置均会发出报警，运维人员均应及时进行检查并通过运行方式设置或模拟盘选择刀闸位置来实现与现场运行方式校正。如果母线刀闸位置异常未及时发现，同时又发生母线故障，不同保护的跳闸策略可能存在差异，运维人员应熟知保护装置的功能特性，以免造成误判断，延误故障处理。

参考文献：

[1]张保全,尹项根.电力系统继电保护.中国电力出版社

[2]深圳南瑞BP-2B、南京南自SGB-750、北京四方CSC-150、南京南瑞PCS-915母线保护装置说明书