华北电力大学母线保护学习提纲

WMH-500微机式母线保护装置

3.2 保护工作原理

3.2.1 母线差动保护

3.2.1.1 起动元件

（a）电压工频变化量元件，当两段母线任一相工频变化量大于门槛（由浮动门槛和固定门槛构成）时电压工频变化量元件动作，其判据为：

Δu(k)?1.25?Δu(k?N)?0.1?Ue （3-1） 其中Δu(k?N)?u(k?N)?u(k?2N)是浮动门槛，而Δu(k)?u(k)?u(k?N)，Ue为二次额定电压。

（b）差流变化量元件，当任一相差动电流变化量大于差动电流起动定值时，差流变化量元件动作，其判据为：

Δid(k)?Idif （3-2） 其中Δid(k)?id(k)?id(k?N)，Idif为差动电流起动定值。

（c）支路电流变化量元件，当任一支路电流变化量大于支路电流起动定值时，支路电流变化量元件起动，其判据为：

Δij(k)?Ili （3-3） 其中Δij(k)?ij(k)?ij(k?N)是第j条支路的电流变化量，Ili为支路电流起动定值。

（d）起动元件返回判据，起动元件起动之后，展宽20ms，再根据起动元件返回判据决定何时返回。当任一相差电流小于差动电流起动定值的95%，并且任一条支路三相电流均小于支路电流起动定值时，起动元件返回。其表达式为：

Id?0.95?Idif （3-4）

Ij?Ili （3-5）

其中Id为大差相电流，Ij为第j条支路的相电流，Idif为差动电流起动定值，Ili为支路电流起动定值。

3.2.1.2 差动元件

母线保护差动元件由常规比率差动元件和工频变化量比率差动元件构成。

（a）常规比率差动元件 动作判据为：

?Ij?1mmj?Idif （3-6） ?K?Ij （3-7）

j?1m?Ij?1j其中：K为比率制动系数定值；Ij为第j条支路的相电流；Idif为差动电流起动定值。

1

WMH-500微机式母线保护装置

其动作特性曲线如图所示：

?Ijj?1m?Ij?1mj??Ijj?1m?I动作区j?1mj?K?Ijj?1mIcd制动区?Ij?1mj图3.2 比率差动元件动作特性曲线

为防止在母联开关断开的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够，大差比率差动元件的比率制动系数有高低两个定值。母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。

小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。

（b）工频变化量比率差动元件

为提高保护抗过渡电阻能力，减少保护性能受故障前系统功角关系的影响，本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外，还采用工频变化量电流构成了比率差动元件，与制动系数固定为0.2的常规比率差动元件相配合。其动作判据为：

?ΔI(k)?1.25?ΔI(k?N)?0.2?Ijjj?1j?1mme （3-8）

?ΔI(k)?K?ΔI(k) （3-9）

jjj?1j?1mm其中：K为比率制动系数定值，Ie为二次额定电流，ΔIj(k)?Ij(k)?Ij(k?N)是第j条支路的工频变化量电流，ΔIj(k?N)?Ij(k?N)?Ij(k?2N)。

3.2.1.3 TA饱和检测元件

为防止母线保护在母线近端发生区外故障TA严重饱和的情况下发生误动，本装置根据TA饱和波形特点设置了两个TA饱和检测元件，用以判别差动电流是否由区外故障TA饱和引起，如果是则闭锁差动保护出口，否则开放保护出口。

（a）TA饱和检测元件一：

采用首半波同步识别法。区外故障TA饱和将产生差动电流，但即使最严重的TA饱和，在故障刚发生的2-3mS内TA并不会饱和，在此区间内差动电流为零，过了此区间就会产生差动电流。利用此特点，设置了首半波同步识别TA饱和法。动作判据为：

?Ij?1mj?Kmin?Ij （3-10）

j?1m其中：Kmin为小比率制动系数，低于比率制动系数定值；Ij为第j条支路的相电流。

如果起动元件起动之后t?tn的时间内，式（3-10）满足，那么为母线区内故障，开放差动

2

WMH-500微机式母线保护装置

保护；如果起动元件起动之后式（3-10）满足是在t?tn，那么判为区外故障TA饱和，闭锁差动保护。tn值的选取决定TA饱和深度（拐点），tn取２－３mS，可满足区内故障快速动作，区外故障TA饱和的可靠识别。 由于此判据充分利用了区外故障发生TA饱和时差流不同于区内故障时差流的特点，具有极强的抗TA饱和能力，可识别２ｍＳ后TA严重饱和。首半波同步识别法只适用故障发生后的第一个周波，其后采用谐波制动闭锁法。

（b）TA饱和检测元件二：

谐波制动闭锁法。当故障发生后差动保护没有动作时，进入谐波制动闭锁判别。当TA饱和时，差流波形出现缺损和畸变，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生了饱和。动作判据为：

Id2I?K2b 或 d3?K3b （3-11） IdId其中：Id、Id2、Id3分别为差流基波、二次谐波、三次谐波的有效值，K2b、K3b分别为二次、

三次谐波制动系数。

当式（3-11）满足的时候，判为母线区外故障TA饱和，闭锁差动保护；当式（3-11）不满足的时候，谐波制动闭锁开放。

（c）转换性故障判别

区外故障转换区内故障时，在半个周波内Xn次满足式（3-10），且Xm次满足式（3-7）并且谐波制动闭锁开放，那么开放差动保护。

3.2.1.4 电压闭锁元件

其判据为：

Uph?Ubl （3-12）

3U0?U0bl （3-13）

其中Uph为相电压，3U0为三倍零序电压，Ubl 为相电压闭锁值，U0bl为零序电压闭锁

值。以上两个判据任一个动作时，电压闭锁元件开放。在动作于故障母线跳闸时必须经相应的母线电压闭锁元件闭锁。

当用于中性点不接地系统时，将“投中性点不接地系统”控制字投入，此时电压闭锁元件为Ul?Ubl，其中Ul为线电压，Ubl为线电压闭锁值。

3.2.1.5 故障母线选择逻辑

差动回路包括母线大差回路和各段小差回路。母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。

对于固定连接式分段母线，如单母分段、3/2断路器等主接线，由于各个元件固定连接在一段母线上，不在母线段之间切换，因此大差只作为起动条件之一，各段母线的小差比率差动元件既是区内故障判别元件，也是故障母线选择元件。

对于存在倒闸操作的双母线、双母分段等主接线，差动保护使用大差比率差动元件作为区内故障判别元件；使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件。当大差比率差动元件和小差比率差动元件同时开放时，母差动作跳开相应母线。

当双母线按单母线方式运行不需进行故障母线的选择时可投入单母线方式压板。当元件在倒闸操作过程中两条母线经刀闸双跨，则装置自动识别为单母线运行方式。这两种情况都不进行故障母线的选择，当母线发生故障时将所有母线同时切除。

3

WMH-500微机式母线保护装置

综上所述，双母线母差保护的逻辑框图，如图3.3所示：

Ⅰ母电压闭锁开放Ⅰ母小差选择元件动作母线差动保护投入大差比率差动元件动作区外故障TA饱和Ⅱ母小差选择元件动作Ⅱ母电压闭锁开放&跳Ⅰ母&&跳Ⅱ母

3.2.2 母联充电保护

当任一组母线检修后在投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护切除故障。 母联充电保护的起动有两个判据：（1）一段母线有压而另一段母线无压；（2）母联电流从无到有。任何一个判据满足，开放母联充电保护。

充电保护一旦开放自动展宽300ms后退出。在充电保护开放期间，当母联任一相电流大于充电保护电流定值，则将母联开关切除，不经复合电压闭锁。

充电保护开放期间是否闭锁差动保护可通过设置保护控制字“投充电闭锁母差”进行选择。

母联充电保护的逻辑框图，如图3.4所示： 一段母线正常运行&另一段母线停运母联电流从无到有母联充电保护投入母联电流越限图4.3 母联充电保护逻辑图图3.4 母联充电保护逻辑

&跳母联≥1充电保护开放自动展宽300ms充电闭锁母差控制字投入&闭锁母差图4.2 双母线方式的保护出口逻辑图3.3 双母线方式的保护出口逻辑

3.2.3 母联过流保护

当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。 瞬时段母联过流保护和延时段母联过流保护均有独立的投退控制字，均不经复合电压闭锁。 瞬时段母联过流保护投入后，当母联任一相电流大于母联过流电流定值，或母联零序电流大于母联过流零序定值时，跳开母联开关。

延时段母联过流保护投入后，当母联任一相电流大于母联过流电流定值，或母联零序电流大于母联过流零序定值时，经可整定延时跳开母联开关。

3.2.4 母联失灵保护

4

WMH-500微机式母线保护装置

在双母线运行方式下，当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件。通常情况下，只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。当投入“母联过流起动失灵”控制字时，母联过流保护也可以起动母联失灵保护。

母联失灵保护的逻辑框图，如图3.5所示： 母差保护动作充电保护动作过流起动失灵控制字投入母联过流保护动作母联电流越限Ⅰ母复合电压闭锁&Ⅱ母复合电压闭锁图4.4 母联失灵保护逻辑图&母联失灵保护投入≥1&母联失灵延时跳两段母线图3.5 母联失灵保护逻辑图

3.2.5 母联死区保护

母联死区保护投入母联开关已跳开母联电流越限母差跳Ⅰ母Ⅰ母小差元件动作大差元件动作Ⅱ母小差元件动作母差跳Ⅱ母&&母联死区延时跳Ⅰ母&&母联死区延时跳Ⅱ母&图3.6 母联死区保护逻辑图

图4.5 母联死区保护逻辑图

对于双母线，在母联单元上只安装一组TA情况下，母联TA与母联断路器之间故障称为死区故障。死区故障时，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，为了提高保护动作速度，专设了母联死区保护。本装置的母联死区保护在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联TA仍有电流，且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下，经死区延时跳开另一条母线上所连的所有断路器。

母联死区保护逻辑框图，如图3.6所示。

3.2.6 母联非全相保护

5

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库华北电力大学母线保护学习提纲在线全文阅读。