变电运行母差保护

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1、母差保护的原理及运行注意事项,母差保护的原理,为什么要装设母差保护？母线是一个变电所众多电力设备和输电线路的公共电气连接点，是系统中汇集和分配电能的枢纽，虽然母线上发生故障的概率较小，但是如果母线上发生故障并且不能及时切除，这将给整个电力系统带来严重的后果，甚至危及到系统的稳定运行，因此要装设母差保护。,母差保护的原理,根据规程的规定，通常在下列情况应考虑装设专用的母差保护：1）基于系统稳定的要求，当母线发生故障必须快速切除时；2）当母线残余电压小于（0.5-0.6)Ue时，为保证用户用电质量；3）对于具有分段断路器的双母线，由于其供电可靠性要求高，若采用供电元件的后备保护作为母线保护，可能无

2、选择性或切除母线故障时间太长，不能满足运行上的需要；4）对于固定连接的母线和元件由双断路器连接的母线；5）在变电所中，为减少短路容量；,母差保护的原理,母线差动保护实现的依据： 1）连接在母线上的各支路电流，在正常运行 和区外故障时，满足基尔霍夫定律： I=I1+I2+I3+I4=0 2）母线上发生故障，有源元件都向故障点供应 短路电流，无源元件无流，可得： I=I1+I2+I3+I4=Id 3）连接在母线上的各支路电流，在正常运行 和区外故障时，至少有一路电流与其他连接元件 电流相反，区内故障时，除电流为零的元件以外， 有源元件的电流有相同的相位，特别情况除外。,母线,I1,I2,I3,I4

3、,Id,母差保护的原理,根据上述原理常用的母线保护有下列几种： 1）电流差动保护（微机差动保护） 2）电压差动保护 3）电流比相差动保护 4）比率制动中阻抗差动保护 目前我省较常用的差动保护有： 1）微机差动保护（深圳南瑞BP-2B、南京南瑞RCS-915AB） 2）中阻抗母差保护（ABB公司REB-103、PMH-150）,BP-2B母差保护原理简介,保护配置1）母线差动保护2）断路器失灵保护3）母联充电保护4）母联过流保护5）母联失灵、死区保护,BP-2B母差保护原理简介,BP-2B以电流差动为原理，采用一次穿越电流作为制动电流，以克服区外故障时CT误差产生的差动不平衡电流。 制动电流 I

4、r=l Ij l ，所有连接元件电流绝对值之和 差动电流 Id=l Ij l ，所有连接元件电流向量之和的绝对值 比率差动元件的动作判据：Id Idset (1)IdKr（ Ir- Id） (2) Idset为差动保护门槛定值， Kr为差动保护复式比率系数（制动系数） 同时满足上述（1）、（2）的要求，差动保护动作，在制动方程中引入了差动电流，所以母线区外故障有及极强的制动，区内故障时无制动，从而做到区外故障可靠不动，区内故障可靠动作。,BP-2B母差保护原理简介,复式比率差动元件的动作特性,Id,Ir-Id,Kr（高、低）,Idset（高、低）,上述阴影部分是动作区，同时满足前面的动作方程，

5、在母联开关合上时采用大差动的高值启动值和高比率制动系数，在母联开关分开时采用大差动的低值启动值和低比率制动系数，小差的启动值与比率系数均采用高值，母联CT的极性在II母侧。母联开关的位置接点采用双位置接点全引入，对分相断路器，要求三相常开接点并联引入母差保护的合位开入端，三相常闭接点串联引入母差保护的跳位开入端，,BP-2B母差保护原理简介,电压闭锁元件作用：防止以电流为判据的差动保护误动，配合使用，以提高母差保护整体的可靠性。 判据：（1） UabUset或UbcUset或UcaUset（2） 3U0U0set（3） U2U2setUab、Ubc、Uca为母线线电压；3U0为母线3倍零序电压

6、；U2为母线负序电压；Uset、U0set、U2set为各序电压闭锁定值。三个判据任一个满足，电压闭锁元件开放，该接点串在差动元件接点一起出口跳闸，失灵元件的开放也要经过电压闭锁元件的把关。,BP-2B母差保护原理简介,对于双母线配置的母差保护，差动保护采用大差比率差动元件作为区内故障判别元件，采用小差比率差动元件作为故障母线的选择元件，大差元件是否动作，用于判断区分母线区外故障还是区内故障，小差元件是否动作，用于判断哪段母线故障。 计算公式：大差元件电流：Id=I1+I2+-In (不计算母联电流）I母小差元件电流：Id1=I1*S11+I2*S12+-In *S1nIlK*SlKII母小差

7、元件电流：Id1=I1*S21+I2*S22+-In *S2n+IlK*SlK各元件说明：I1、I2-In为各支路电流；Ilk为母联电流；S11、S12-S1n为各支路I母闸刀辅助接点； S22-S2n为各支路II母闸刀辅助接点；SlK为母联位置接点；各支路CT极性必须一致，母联CT的极性与II母元件的极性一致。（为什么？）,BP-2B母差保护原理简介,双母线接线,S11 S21 S12 S22 S13 S23 S14 S24,母,II母,L1 L2 L3 L4,BP-2B母差保护原理简介,母联兼旁路形式双母线接线此时装置需引入母联到旁母的闸刀位置，以Spl表示。如果该闸刀断开时，断路器作为母

8、联开关使用，这时参考双母线接线。a）以II母带旁路母线，母联开关作旁路开关用，CT安装在I母侧，CT极性与II母上的元件一致，差流回路切换成：大差电流 Id = I1 + I2 + - + In + IlkI母小差电流 Id1 = I1 * S11+ I2* S12 + - + In* S1nII母小差电流 Id2 = I1 * S21+ I2* S22 + - + In* S2n+ I1kb）以I母带旁路，母联开关作旁路开关用， CT安装在II母侧，CT极性与II母上的元件一致，差流回路切换成：大差电流 Id = I1 + I2 + - + In IlkI母小差电流 Id1 = I1 * S

9、11+ I2* S12 + - + In* S1n IlkII母小差电流 Id2 = I1 * S21+ I2* S22 + - + In* S2n,BP-2B母差保护原理简介,母联兼旁路的双母接线L1 L2 S11 S12 S21 S22,母,II母,Spl,BP-2B母差保护原理简介,旁路代母联形式双母线接线定义第4单元为旁路单元，旁母到I母（或II母）有跨条，装置引入跨条闸刀位置，以SKT表示。 a）若跨条接于I母，当跨条闸刀和旁路单元的II母闸刀处于合位时，旁路单元作为母联用：大差电流 Id = I1 + I2 +I4 - + In I4I母小差电流 Id1 = I1 * S11+ I

10、2* S12 + -I4- + In* S1nII母小差电流 Id2 = I1 * S21+ I2* S22 + -+I4- + In* S2nb）若跨条接于II母，当跨条闸刀和旁路单元的I母闸刀处于合位时，旁路单元作为母联用：大差电流 Id = I1 + I2 +I4 - + In I4I母小差电流 Id1 = I1 * S11+ I2* S12 + -+I4- + In* S1nII母小差电流 Id2 = I1 * S21+ I2* S22 + -I4- + In* S2n,BP-2B母差保护原理简介,旁路兼母联的双母接线L1 L2 S11 S12 S21 S22,母,II母,SKT,L4

11、,BP-2B母差保护原理简介,母联失灵和死区保护母联开关并列运行，当I母上发生故障，I母差动保护向I母上所有开关包括母联开关发出跳闸令，经整定时间延时后，如果母联CT仍然有电流，母联失灵保护封母联CT， 使得II母小差元件能可靠动作，最后 跳开II母上所有元件。当母联CT与开关之间发生故障，采用死区保护封母联CT，I、II母差均能可靠动作切除故障。,Slk,BP-2B母差保护原理简介,死区保护经过延时将母联CT封住，而失灵保护需经过一个可以整定的延时，主要是为了考虑母联开关跳开后的灭弧时间。 母联充电保护（目前我省基本是退出的），其用途：在用母联开关充空母线时，若有故障可以快速切除故障，其判据

12、 （1）母联充电保护投入；（2）其中一母线失压，母联开关已断开；（3）母联电流从无到有；充电保护投入的时间为200ms。,BP-2B母差保护原理简介,母联过流保护母线解列保护，也可以作为线路的临时保护。 电流回路断线闭锁：防止在CT断线过程中母差保护误动，判据为差流大于CT断线定值，延时9秒钟发CT断线告警信号，并闭锁母差保护。电流正常后，0.9秒钟自动恢复正常。 母联CT回路断线后，并不会影响保护对区内、区外故障的判别，只是会失去对故障母线的选择性，自动转入互连，形成单差，母联CT断线恢复后，需手动复归恢复母差保护正常运行。,BP-2B母差保护原理简介,电压回路断线告警：某一段非空母线失去电

13、压，延时9秒钟发PT断线告警信号，该段母线复合序电压元件将一直动作。 母线运行方式的电流校验：双母线方式运行时，各元件的闸刀经常切换，BP-2B母差保护能自动适应现场的运行方式，并采用该支路的电流来判断闸刀的辅助接点是否接触良好。当发现闸刀的辅助接点与实际不符时，发出“开入异常”信号，在状态确定的情况下自动修正错误的闸刀接点，包括两段母线经两把闸刀双跨（母线互连）。闸刀辅助接点恢复正确后，需要复归信号才能解除修正。当有多把闸刀的接点均不好时，装置不能全部修正，需要运行人员操作“运行方式设置”菜单进行强制设定，直到闸刀辅助接点恢复正常。,BP-2B母差保护原理简介,断路器失灵保护当母线所连某断路

14、器失灵时，该线路或元件失灵启动装置提供一副接点给本装置。本母差保护检测到该接点开入，启动所连母线失灵出口逻辑，经过失灵复合电压闭锁，第一时限跳开母联开关，第二时限跳开该母线上所有开关。 主变开关失灵解除电压闭锁“主变失灵解闭锁”开入，主要是为了防止在主变内部或低压侧发生故障同时高压侧开关失灵，因主变短路电抗偏大，高压侧电压变化不大，可能复合电压闭锁元件不能可靠开放，失灵保护不能出口，从而加装了该功能。,BP-2B母差保护装置操作简介,装置指示灯说明： 保护电源： 保护元件使用的5V、15V电平正常。 保护运行： 保护主机正常上电、开始运行保护软件。 保护通信： 保护主机与管理机进行通信。 保护

15、复位： 内藏按钮、按下使保护主机复位。 闭锁电源： 闭锁元件使用的5V、15V电平正常。 闭锁运行： 闭锁主机正常上电、开始运行保护软件。,闭锁复位： 内藏按钮、按下使保护主机复位。 管理电源： 管理机与液晶显示使用的5V电平正常。 操作电源： 操作回路使用的+24V电平正常。 对比度：内藏旋钮，调节液晶显示对比度。 管理复位：内藏按钮，按下复位管理机。,BP-2B母差保护装置操作简介,操作键盘说明：键盘由6个按键组成：上、下、左、右、确认和取消键。其中，上、下、左、右键只在本层界面内改变显示内容。各层界面之间的切换要通过确认键和取消键完成。装置上电后，液晶显示主界面。按“确认”键进入一级界面，再按“确认”键可进入二级界面；此时，按“取消”键退回一级界面，再按“取消”键退至主界面。,