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1、保护原理简介-功能概述,BP-2B微机母线保护装置，适用于500kV及以下电压等级，包括单母线、单母分段、双母线、双母分段以及3/2接线在内的各种主接线方式， 3相CT最大主接线规模为24个间隔 ,2相CT最大主接线规模为36个间隔 。 实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵保护、母联死区保护、母联非全相以及断路器失灵保护等功能。,GO TOP,1,保护原理简介-差动保护综述,GO TOP,2,综述 各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说，仍以按电流差动原理构成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器，采用一次的穿越电流
2、作为制动电流，以克服区外故障时由于电流互感器误差而产生的差动不平衡电流，在高压电网中得到了较为广泛的应用。 BP系列母差保护以此为基础，结合微机数字处理的特点，发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案。,保护原理简介差动起动元件,GO TOP,3,和电流及差电流定义 和电流: 是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和 ,公式如下: 差电流: 是指所有连接元件电流和的绝对值 ,公式如下: 差电流与和电流计算特点: 计算与刀闸开入无关，但需考虑CT变比折算。 分相计算。,保护原理简介差动起动元件,GO TOP,4,起动判据 和电流突变量判据:当任一相的和电流突变量大于突变量门坎
3、时，该相起动元件动作,表达式如下: 差电流越限判据 :当任一相的差电流大于差电流门坎定值时，该相起动元件动作,表达式如下: 起动元件返回判据 :当任一相差电流小于差电流门坎定值的75%时 ，该相起动元件返回。 注意事项: 起动元件分相起动，分相返回。 任一起动判据满足条件,差动起动条件满足,另一起动判据不再判断. 和电流起动返回仍需判差流.,保护原理简介差动动作元件,GO TOP,5,复式比率差动判据动作表达式：,Id,Ir-Id,Idset,Kr,注意事项: 比率制动斜率过原点。 差动2个判据同时满足认为动作条件满足。 任一起动条件满足进入此逻辑判断。,保护原理简介差动动作元件,GO TOP
4、,6,故障分量复式比率差动判据：,作用:有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响,进一步减少故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响,提高保护切除经过渡电阻接地故障的能力. 表达式,判据说明: 故障分量 为当前电流采样值减一周波前的采样值。 故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后投入。 由于电流故障分量的暂态特性,投入时间仅为起动后一个周波。,保护原理简介差动动作元件,GO TOP,7,影响KR值的2个因素：,理想状态区内故障计算: Id = 常量； Ir = Id; Id Kr*(Ir Id) 区内无制动。 理想状态区外故障计算: Id = 0； Ir =常量; Id kr 例：母线分
5、列运行或故障电流经近距离双回线流出。,保护原理简介差动动作元件,GO TOP,8,影响KR值的2个因素：,考虑区外故障时故障支路一次与二次的传变误差 故障支路的CT误差达到，而其余支路的CT误差忽略不计 /(1+1-)=/(2-2)kr 若令总流入电流为1， 则总流出电流为1-， 差电流为,保护原理简介差动动作元件,GO TOP,9,差回路构成： 差动回路是由大差动和几个各段母线小差动所组成的； 大差比率差动元件作为区内故障判别元件； 小差比率差动元件作为故障母线选择元件； 大差与小差区别 大差比率差动差电流与和电流计算与刀闸无关. 大差比率差动差电流与和电流计算不计母联电流.,保护原理简介差
6、动动作元件,GO TOP,10,故障母线选择逻辑：,故障分量复式比率差动,Ir： 和电流突变量 Id： 差电流突变量 Id： 差电流起动元件 Ir： 和电流突变起动元件 Kr： 大差突变量比率差动元件 Kr： 大差复式比率差动元件,Kr1： I母突变量比率差动元件 Kr1： I母复式比率差动元件 Kz： 大差比率制动系数 Kz： 小差比率制动系数,复式比率差动,起动元件,保护原理简介差动动作元件,全波饱和检测： 在区外故障时，流过最大穿越性电流的CT可能会严重饱和。但是，在故障发生的初始和线路电流过零点附近存在一个线性传交区，在这线性传变区内，差动保护不会动作。这说明，差动保护动作与实际故障在
7、时间上是不同步的，差动保护动作滞后一个时间。 区外故障TA饱和： 区外故障发生TA饱和情况下 元件与 元件的动作时序截然不同于区内故障，通过判断差动动作与故障发生是否同步就可识别饱和情况。 区外故障转区内故障，考虑到CT饱和后，在每周波中存在至少一个线性传交区，因此对饱和的闭锁应该是周期性的。在判出CT饱和后，差动保护先闭锁一周期，随后开放，这样即使出现故障发展，差动保护仍能可靠地快速动作，以满足系统稳定要求。,保护原理简介运行方式分析,母联开关状态： 将DL的常开接点和常闭接点同时引入装置，相互校验。 对分相断路器，要求将三相常开接点并联，将三相常闭接点串联。 常开接点：与母联一次开关分合状
8、态相同。 常闭结点：与母联一次开关分合状态相反。 常开常闭结点的4种状态： 常开合，常闭断： 母联开关合状态。 常开断，常闭合： 母联开关分状态。 常开合，常闭合： 母联开关合状态，报开入异常信号。 常开断，常闭断： 母联开关合状态，报开入异常信号。,保护原理简介运行方式分析,并列运行： 母联开关合状态。 无互联及分列压板投入。 大差比率差动元件采用比率制动系数高值。 分列运行： 分列压板投入或母联开关分状态。 大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值。 封母联CT，母联电流不计入小差。 倒闸操作： 可预先投互联压板； 可预先设定保护控制字中的“强制母线互联”软压板； 依靠刀闸辅助接点自适应倒
9、闸操作。 小差比率差动元件自动退出，一旦发生故障同时切除两段母线。,保护原理简介母联失灵及母联死区,GO TOP,14,母联死区延时,保护原理简介母联保护分析,母联死区分析： 并列运行时母联死区动作时间: 母联开关灭弧时间50ms+差动动作时间。 分列运行时母联死区故障。 分列运行时母联开关位置错误（合位）时死区故障考虑。 母联失灵分析： 差动动作或充电动作起动母联失灵。 母联失灵条件动作满足后通过封母联CT后差动满足动作条件跳闸。,保护原理简介充电保护,有流门坎为 0.04In Ika： 母联A相电流 Ikb： 母联B相电流 Ikc： 母联C相电流 Ic ： 充电保护电流定值,GO TOP,
10、16,保护原理简介母联保护分析,充电逻辑分析： 母联电流由无至有:母联电流由小于0.04In至大于0.04In的过程。 母联开关辅助结点不为合：在母联电流由无至有前，母联辅助接点不在正常合状态。 任一段母线无压：在母联电流由无至有前， 有一段母线电压不正常(电压不正常判据为差动电压闭锁定值）。 4. 投入200ms即退出。 充电保护相关问题： 充电保护投退差动保护。 充电预投逻辑。,保护原理简介过流保护,Ika： 母联A相电流 Ikc： 母联C相电流 3Ik0：母联零序电流 Ik ： 母联过流定值 3I0k：母联零序过流定值,母联（分段）过流保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路（变压器）的
11、临时应急保护。 母联（分段）过流保护压板投入后，当母联任一相电流大于母联过流定值，或母联零序电流大于母联零序过流定值时，经可整延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。,GO TOP,18,电流回路断线闭锁,Ida：A相大差电流 Idb：B相大差电流 Idc：C相大差电流 Id-ct：TA断线定值,TA断线逻辑框图,联络断路器TA断线逻辑框图,母联（分段）电流回路断线，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。因此，联络开关电流回路断线不需闭锁差动保护，只需转入母线互联（单母方式）即可。母联（分段）电流回路正常后，需手动复归恢复正常运行。由于联络开关的电流不计入大差，母联（
12、分段）电流回路断线时上一判据并不会满足。而此时与该联络开关相连的两段母线小差电流都会越限，且大小相等、方向相反。,GO TOP,19,电压回路断线告警,某一段非空母线失去电压，延时9秒发TV断线告警信号。除了该段母线的复合电压元件将一直动作外，对保护没有其他影响。,GO TOP,20,母线运行方式的电流校验,本装置引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应。同时用各支路电流和电流分布来校验刀闸辅助接点的正确性。当发现刀闸辅助接点状态与实际不符，即发出开入异常告警信号，在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点，包括两段母线经两把刀闸双跨（母线互联）。刀闸辅助接点恢复正确后需复归信号才能解除
13、修正。 由于大差电流与刀闸辅助接点无关，以及装置具有运行方式电流校验功能，因此双母线倒排操作期间，装置不需运行人员手动干预，可以正确切除故障；刀闸辅助接点出错检修期间不需退出保护；带电拉刀闸，保护可以正确快速动作。,GO TOP,21,断路器失灵保护出口,1、与失灵起动装置配合,GO TOP,22,断路器失灵保护出口,2、自带电流检测元件方式,GO TOP,23,失灵的电压闭锁元件，与差动的电压闭锁类似，也是以低电压（线电压）、负序电压和3倍零序电压构成的复合电压元件。只是使用的定值与差动保护不同，需要满足线路末端故障时的灵敏度。同样失灵出口动作，需要相应母线段的失灵复合电压元件动作。 对于变
14、压器或发变组间隔，设置“主变失灵解闭锁”的开入接点。当该支路失灵保护起动接点和“主变失灵解闭锁”的开入接点同时动作，实现解除该支路所在母线的失灵保护电压闭锁。,失灵电压闭锁元件及 主变失灵解除电压闭锁,GO TOP,24,防止电力生产重大事故的二十五项重点要求继电保护实施细则 （2002年2月） 5.4 为解决变压器断路器失灵保护因保护灵敏度不足而不能投运的问题，对变压器和发电机变压器组的断路器失灵保护可采取以下措施： 1) 采用“零序或负序电流”动作，配合“保护动作”和“断路器合闸位置”三个条件组成的与逻辑，经第一时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁回路。 2) 同时再采用“相电流”、“零
15、序或负序电流”动作，配合“断路器合闸位置”两个条件组成的与逻辑经第二时限去启动断路器失灵保护并发出“启动断路器失灵保护”中央信号。 3) 采用主变保护中由主变各侧“复合电压闭锁元件”（或逻辑）动作解除断路器失灵保护的复合电压闭锁元件，当采用微机变压器保护时，应具备主变“各侧复合电压闭锁动作”信号输出的空接点。,主变失灵解除电压闭锁,GO TOP,25,主变失灵解除电压闭锁,GO TOP,26,母联非全相保护,GO TOP,27,End of this Chapter,硬件概述,BP-2B母线保护由保护元件、闭锁元件和管理元件三大系统构成。保护元件主要完成各间隔模拟量、开关量的采集，各保护功能的
16、逻辑判别并出口至TJ；闭锁元件主要完成各电压量的采集，各段母线的闭锁逻辑并出口至BJ；管理元件的工作是实现人机交互、记录管理和后台通讯。各系统独立工作，相互配合。保护元件和闭锁元件的主机模件、光耦模件完全相同，可互换使用。由于是按母线间隔进行插件设计，因此维护扩展极为方便。其强弱电分离的走线连接和独立的电源分配，再加上滤波、屏蔽等环节，使各模件工作于稳定的环境中，充分保证了装置的电磁兼容性能。,GO TOP,28,机箱正面图,GO TOP,29,机箱背面图-1,GO TOP,30,机箱背面图-2,GO TOP,31,机箱背面图-3,GO TOP,32,主界面,GO TOP,33,一级界面,GO TOP,34,硬件概述 主机插件 BP320,作为保护元件和闭锁元件的通用CPU插件，该模
