1、南瑞微機(jī)母線保護(hù)裝置原理培訓(xùn)講義(上)南瑞微機(jī)母線保護(hù)裝置原理培訓(xùn)講義(上)BP-2B微機(jī)母線保護(hù)裝置特點(diǎn)介紹復(fù)式比率差動(dòng)原理母線的其他保護(hù)配置硬件概述主接線形式定值整定4/19/20223產(chǎn)品應(yīng)用專業(yè)從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售以及相關(guān)的工程設(shè)計(jì)與服務(wù)國(guó)內(nèi)最先通過(guò)省部級(jí)鑒定的BP系列微機(jī)母線保護(hù)裝置，在35KV500KV電壓等級(jí)應(yīng)用中具有最優(yōu)異的運(yùn)行業(yè)績(jī)， BP系列微機(jī)母線保護(hù)裝置應(yīng)用5000余套ISA系列變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最早、最成熟的綜自產(chǎn)品之一，并被列為全國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造重點(diǎn)推薦產(chǎn)品新產(chǎn)品PRS系列超高壓成套變壓器保護(hù)、成套線路保護(hù)匯集了國(guó)內(nèi)目前最先進(jìn)的控

2、制與通訊技術(shù)所有產(chǎn)品均擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，先后通過(guò)了國(guó)家電力部、廣東省組織的成果鑒定，多次獲電力部科技進(jìn)步獎(jiǎng) GO TOP4/19/20224研制背景oBP-2B型微機(jī)母線保護(hù)是深圳南瑞科技研制開(kāi)型微機(jī)母線保護(hù)是深圳南瑞科技研制開(kāi)發(fā)的，是發(fā)的，是BP-2A型微機(jī)母線保護(hù)的升級(jí)產(chǎn)品。型微機(jī)母線保護(hù)的升級(jí)產(chǎn)品。BP型微機(jī)母線保護(hù)在國(guó)內(nèi)運(yùn)行超過(guò)五千套。型微機(jī)母線保護(hù)在國(guó)內(nèi)運(yùn)行超過(guò)五千套。運(yùn)行情況良好。運(yùn)行情況良好。BP-2B型微機(jī)母線保護(hù)繼承了型微機(jī)母線保護(hù)繼承了原有的保護(hù)原理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在裝置硬件和機(jī)原有的保護(hù)原理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在裝置硬件和機(jī)柜結(jié)構(gòu)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)。柜結(jié)構(gòu)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)。GO T

3、OP4/19/20225適用范圍nBP-2B微機(jī)母線保護(hù)裝置，適用于500kV及以下電壓等級(jí)，包括單母線、單母分段、雙母線、雙母分段以及3/2接線在內(nèi)的各種主接線方式，最大主接線規(guī)模為36個(gè)間隔 。n實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)過(guò)流保護(hù)、母聯(lián)失靈（或死區(qū)）保護(hù)、母聯(lián)非全相以及斷路器失靈保護(hù)出口等功能。GO TOP4/19/20226特點(diǎn)介紹n母線保護(hù)差動(dòng)元件由分相復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)和分相突變量復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)構(gòu)成。n復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)由于在制動(dòng)量的計(jì)算中引入了差電流，使其在母線區(qū)外故障時(shí)有很強(qiáng)的制動(dòng)特性，在母線區(qū)內(nèi)故障時(shí)無(wú)制動(dòng)，因此能更明確的區(qū)分區(qū)外故障和區(qū)內(nèi)故障。GO TOP4/19/2

4、0227特點(diǎn)介紹o差動(dòng)元件差動(dòng)元件n本裝置采用電流故障分量分相差動(dòng)構(gòu)成復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)。為有效減少負(fù)荷電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)靈敏度的影響，進(jìn)一步減少故障前系統(tǒng)電源功角關(guān)系對(duì)保護(hù)動(dòng)作特性的影響，提高保護(hù)切除過(guò)渡電阻接地故障的能力，故障分量為當(dāng)前電流采樣值減一周波前的采樣值。故障分量復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)僅在故障啟動(dòng)后的第一周波內(nèi)投入，并受低制動(dòng)系數(shù)的復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)閉鎖。GO TOP4/19/20228特點(diǎn)介紹o母線運(yùn)行方式的電流校驗(yàn)?zāi)妇€運(yùn)行方式的電流校驗(yàn)n本裝置引入隔離刀閘的輔助接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)母線運(yùn)行方式的自適應(yīng)。同時(shí)用各支路電流和電流分布來(lái)校驗(yàn)刀閘輔助接點(diǎn)的正確性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)刀閘輔助接點(diǎn)狀態(tài)與實(shí)際不符，即發(fā)出“開(kāi)

5、入異常”告警信號(hào)，在狀態(tài)確定的情況下自動(dòng)修正錯(cuò)誤的刀閘接點(diǎn)。GO TOP4/19/20229特點(diǎn)介紹o抗抗TA飽和飽和n為防止母線差動(dòng)保護(hù)在母線近端發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，由于TA嚴(yán)重飽和出現(xiàn)差電流的情況下誤動(dòng)作，本裝置根據(jù)TA飽和發(fā)生的機(jī)理、以及TA飽和后二次電流波形的特點(diǎn)設(shè)置了TA飽和檢測(cè)元件，用來(lái)判別差電流的產(chǎn)生是否由區(qū)外故障TA飽和引起。n該飽和檢測(cè)元件可以稱之為自適應(yīng)全波暫態(tài)監(jiān)視器。該監(jiān)視器判別區(qū)內(nèi)故障情況下截然不同于區(qū)外故障發(fā)生TA飽和情況下Id元件與Ir元件的動(dòng)作時(shí)序，以及利用了TA飽和時(shí)差電流波形畸變和每周波都存在線形傳變區(qū)等特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確檢測(cè)出飽和發(fā)生的時(shí)刻，具有極強(qiáng)的抗TA飽和能力

6、。 GO TOP4/19/202210特點(diǎn)介紹o母線分列運(yùn)行的考慮母線分列運(yùn)行的考慮n故障時(shí)有較大電流流出時(shí)，大差比率系數(shù)采用比率系數(shù)低值定值，提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。n封母聯(lián)CT，以保證死區(qū)故障的速動(dòng)性和可靠性。GO TOP4/19/202211特點(diǎn)介紹o裝置硬件配置裝置硬件配置n裝置采用標(biāo)準(zhǔn)整體機(jī)箱，分三層固定，整體面板。n強(qiáng)電機(jī)箱后面連接。n弱電在機(jī)箱前面布置。n插件按母線上的元件設(shè)計(jì)，配置靈活，易于擴(kuò)展。n插件互換性強(qiáng)，各主要插件可完全互換，調(diào)試及維護(hù)方便。n各電源模塊完全獨(dú)立。n獨(dú)立的電壓閉鎖元件。GO TOP4/19/202212特點(diǎn)介紹o輔助功能輔助功能n液晶屏幕大，320240點(diǎn)

7、陣，顯示內(nèi)容豐富，可以顯示菜單窗口、事件記錄、主接線圖、錄波波形、自檢信息等內(nèi)容；n標(biāo)配兩個(gè)485，103規(guī)約；最多支持三個(gè)以太網(wǎng)，61850通訊；n提供GPS接點(diǎn)、差分方式校時(shí)接口。GO TOP4/19/202213技術(shù)參數(shù)o保護(hù)整組動(dòng)作時(shí)間小于保護(hù)整組動(dòng)作時(shí)間小于15ms。o介質(zhì)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)介質(zhì)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，級(jí)級(jí)o沖擊電壓實(shí)驗(yàn)沖擊電壓實(shí)驗(yàn) ，級(jí)級(jí)o輻射電磁場(chǎng)干擾輻射電磁場(chǎng)干擾，級(jí)級(jí)o快速瞬變干擾快速瞬變干擾 ，級(jí)級(jí)o脈沖群干擾實(shí)驗(yàn)脈沖群干擾實(shí)驗(yàn)，級(jí)級(jí)o靜電放電實(shí)驗(yàn)靜電放電實(shí)驗(yàn)，級(jí)級(jí)End of this ChapterGO TOP4/19/202214母線差動(dòng)保護(hù) 各種類型的母線保護(hù)就其對(duì)母線接線

8、方式、電網(wǎng)運(yùn)行方式、故障類各種類型的母線保護(hù)就其對(duì)母線接線方式、電網(wǎng)運(yùn)行方式、故障類型以及故障點(diǎn)過(guò)渡電阻等方面的適應(yīng)性來(lái)說(shuō)，仍以按電流差動(dòng)原型以及故障點(diǎn)過(guò)渡電阻等方面的適應(yīng)性來(lái)說(shuō)，仍以按電流差動(dòng)原理構(gòu)成的母線保護(hù)為最佳。帶制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器（亦即比率理構(gòu)成的母線保護(hù)為最佳。帶制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器（亦即比率差動(dòng)繼電器），采用一次的穿越電流作為制動(dòng)電流，以克服區(qū)外差動(dòng)繼電器），采用一次的穿越電流作為制動(dòng)電流，以克服區(qū)外故障時(shí)由于電流互感器（以下稱故障時(shí)由于電流互感器（以下稱TATA）誤差而產(chǎn)生的差動(dòng)不平衡電）誤差而產(chǎn)生的差動(dòng)不平衡電流，在高壓電網(wǎng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。流，在高壓電網(wǎng)中得到了較為

9、廣泛的應(yīng)用。BPBP系列母差保護(hù)以此系列母差保護(hù)以此為基礎(chǔ)，結(jié)合微機(jī)數(shù)字處理的特點(diǎn)，發(fā)展出以分相瞬時(shí)值復(fù)式比為基礎(chǔ)，結(jié)合微機(jī)數(shù)字處理的特點(diǎn)，發(fā)展出以分相瞬時(shí)值復(fù)式比率差動(dòng)元件為主的一整套電流差動(dòng)保護(hù)方案。率差動(dòng)元件為主的一整套電流差動(dòng)保護(hù)方案。GO TOP4/19/202215“和電流”與“差電流”o和電流和電流o差電流差電流GO TOP4/19/202216起動(dòng)元件1、和電流突變量判據(jù)：2、差電流越限判據(jù)：3、起動(dòng)元件返回判據(jù)：GO TOP4/19/202217差動(dòng)元件o復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)動(dòng)作表達(dá)式：復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)動(dòng)作表達(dá)式：) 1 (IdsetId )2()(IdIrKrIdIdIr-Id

10、IdsetKr其中Id為母線上各元件的矢量和，即差電流。 Ir為母線上各元件的標(biāo)量和，即和電流。 Idset為差電流門坎定值； Kr為復(fù)式比率系數(shù)（制動(dòng)系數(shù)）若忽略CT誤差和流出電流的影響，在區(qū)外故障時(shí)，Id = 0，0/Ir為0；在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，Id = Ir，Id/0為。由此可見(jiàn)，復(fù)式比率差動(dòng)繼電器能非常明確地區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，Kr值的選取范圍達(dá)到最大，即從0到 。GO TOP4/19/202218復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)o若考慮區(qū)內(nèi)故障時(shí)有若考慮區(qū)內(nèi)故障時(shí)有Ext%Ext%的總故障電流流出母線，則此時(shí)的總故障電流流出母線，則此時(shí)的比率制動(dòng)系數(shù)為：的比率制動(dòng)系數(shù)為： Kr=Id / ( Kr=Id

11、 / ( Id+Ext%Id+Ext%IdId+Ext%Id+Ext%Id-Id )=1/(2Ext%)-Id )=1/(2Ext%) IdExt%IdId+Ext%IdGO TOP4/19/202219復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)o若考慮區(qū)外故障時(shí)故障支路的若考慮區(qū)外故障時(shí)故障支路的CTCT誤差達(dá)到誤差達(dá)到，而其余支路的而其余支路的CTCT誤差忽略不計(jì)，則此時(shí)的比率制動(dòng)系數(shù)為誤差忽略不計(jì)，則此時(shí)的比率制動(dòng)系數(shù)為: Kr=/(: Kr=/(1+1-1+1-)=/(2-2)-)=/(2-2) 若令總流入電流為1，則 總流出電流為1， 差電流為 1-1GO TOP4/19/202220復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)o復(fù)式比

12、率系數(shù)復(fù)式比率系數(shù)KrKr和故障支路誤差和故障支路誤差、區(qū)內(nèi)故障時(shí)流出母線電流占總故障、區(qū)內(nèi)故障時(shí)流出母線電流占總故障電流的比例電流的比例Ext%Ext%之間的關(guān)系表：之間的關(guān)系表： KrExt%14067220803158541288該表含義是，Kr與Ext成反比，即Kr選值越大在區(qū)內(nèi)故障時(shí)允許流出母線的電流占總故障電流的份額越小；Kr選值越大在區(qū)外故障時(shí)允許故障支路的最大CT誤差越大。當(dāng)Kr整定為2時(shí)，在區(qū)外故障時(shí)允許故障支路的最大CT誤差為80%而母差不會(huì)誤動(dòng)，在區(qū)內(nèi)故障時(shí)允許20%以下的總故障電流流出母線而母差不會(huì)拒動(dòng)。其余類推。GO TOP4/19/202221TA(電流互感器)飽和

13、檢測(cè)元件 o為防止母線差動(dòng)保護(hù)在母線近端發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，由于TA嚴(yán)重飽和出現(xiàn)差電流的情況下誤動(dòng)作，本裝置根據(jù)TA飽和發(fā)生的機(jī)理、以及TA飽和后二次電流波形的特點(diǎn)設(shè)置了TA飽和檢測(cè)元件，用來(lái)判別差電流的產(chǎn)生是否由區(qū)外故障TA飽和引起。o該飽和檢測(cè)元件可以稱之為自適應(yīng)全波暫態(tài)監(jiān)視器。該監(jiān)視器判別區(qū)內(nèi)故障情況下截然不同于區(qū)外故障發(fā)生TA飽和情況下Id元件與Ir元件的動(dòng)作時(shí)序，以及利用了TA飽和時(shí)差電流波形畸變和每周波都存在線形傳變區(qū)等特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確檢測(cè)出飽和發(fā)生的時(shí)刻，具有極強(qiáng)的抗TA飽和能力。 GO TOP4/19/202222電壓閉鎖元件式中Uab、Ubc、Uca為母線線電壓，3U0為母線三倍零

14、序電壓，U2為母線負(fù)序電壓，Uset、U0set、U2set分別為各電壓閉鎖定值。三個(gè)判據(jù)中的任何一個(gè)被滿足，該段母線的電壓閉鎖元件就會(huì)動(dòng)作，稱為復(fù)合電壓元件動(dòng)作復(fù)合電壓元件動(dòng)作。本元件瞬時(shí)動(dòng)作，動(dòng)作后自動(dòng)展寬40ms再返回。差動(dòng)元件與失靈元件動(dòng)作出口經(jīng)相應(yīng)母線段的相關(guān)復(fù)合電壓元件閉鎖。 GO TOP4/19/202223故障母線選擇邏輯 o差動(dòng)保護(hù)使用大差比率差動(dòng)元件作為區(qū)內(nèi)故障判別元件；使用小差比率差動(dòng)元件作為故障母線選擇元件。o母線分列運(yùn)行：大差比率差動(dòng)元件自動(dòng)轉(zhuǎn)用比率制動(dòng)系數(shù)低值o母線互聯(lián)運(yùn)行：小差比率差動(dòng)元件自動(dòng)退出保護(hù)不進(jìn)行故障母線的選擇，一旦發(fā)生故障同時(shí)切除兩段母線。F&

15、Q：互聯(lián)運(yùn)行方式下，母線保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖取哪一段母線：互聯(lián)運(yùn)行方式下，母線保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖取哪一段母線電壓？電壓？GO TOP4/19/202224故障母線選擇邏輯與與與或與與 全波飽和檢測(cè)或I母差動(dòng)復(fù)合電壓動(dòng)作與 I母出口KzKr 5 . 0KrzKKr15 . 01KrIdsetIrIdsetId KzKr zKKr1Ir：和電流突變量Id：差電流突變量Id：差電流起動(dòng)元件Ir：和電流突變起動(dòng)元件Kr：大差突變量比率差動(dòng)元件Kr：大差復(fù)式比率差動(dòng)元件Kr1：I母突變量比率差動(dòng)元件Kr1：I母復(fù)式比率差動(dòng)元件Kz：大差比率制動(dòng)系數(shù)Kz：小差比率制動(dòng)系數(shù)故障分量復(fù)式比率差動(dòng)復(fù)式比率差動(dòng)起動(dòng)元件

16、僅在和電流突變起動(dòng)后的第一個(gè)周波投入GO TOP4/19/202225差回路的構(gòu)成o差動(dòng)回路是由一個(gè)母線大差動(dòng)和幾個(gè)各段母線小差動(dòng)所組成的；差動(dòng)回路是由一個(gè)母線大差動(dòng)和幾個(gè)各段母線小差動(dòng)所組成的；o大差動(dòng)是指除母聯(lián)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)以外的母線上所有其余支路電流大差動(dòng)是指除母聯(lián)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)以外的母線上所有其余支路電流所構(gòu)成的差動(dòng)回路；所構(gòu)成的差動(dòng)回路；o某某段母線小差動(dòng)是指與該段母線相連接的各支路電流構(gòu)成的差動(dòng)回路，其中包段母線小差動(dòng)是指與該段母線相連接的各支路電流構(gòu)成的差動(dòng)回路，其中包括了與該段母線相關(guān)聯(lián)的母聯(lián)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)；括了與該段母線相關(guān)聯(lián)的母聯(lián)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)；o母線上所有元件極性相同，母

17、聯(lián)母線上所有元件極性相同，母聯(lián)CTCT極性同極性同IIII母線上元件極性；母線上元件極性；o大差動(dòng)判別母線故障，小差動(dòng)判別故障母線。大差動(dòng)判別母線故障，小差動(dòng)判別故障母線。GO TOP4/19/202226差回路的構(gòu)成o并列運(yùn)行時(shí)倒閘操作：并列運(yùn)行時(shí)倒閘操作：n可預(yù)先投互聯(lián)壓板；n可預(yù)先設(shè)定保護(hù)控制字中的“強(qiáng)制母線互聯(lián)”軟壓板，強(qiáng)制母線互聯(lián)；n依靠刀閘輔助接點(diǎn)自適應(yīng)倒閘操作；n此時(shí)差動(dòng)回路改為一個(gè)母線大差動(dòng)。GO TOP4/19/202227差回路的構(gòu)成o母線分列運(yùn)行時(shí)：母線分列運(yùn)行時(shí)：n可分列運(yùn)行后投分列壓板強(qiáng)制（注意預(yù)合母聯(lián)開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將壓板退出）；n依靠母聯(lián)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)自適應(yīng)分列運(yùn)行操作（僅常

18、閉接點(diǎn)合，常開(kāi)接點(diǎn)斷，裝置認(rèn)為母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）；n此時(shí)母聯(lián)電流退出小差動(dòng)回路；n大差比率制動(dòng)系數(shù)降為低值；GO TOP4/19/202228母線分列運(yùn)行的說(shuō)明 (1)o如圖所示，母線分列運(yùn)行時(shí)，母故障，母上的負(fù)荷電流仍然可能流出母線。特別是在、母線分別接大，小電源或者母線上有近距離雙回線時(shí)，電流流出母線的現(xiàn)象特別嚴(yán)重。此時(shí)，大差靈敏度下降。因此，裝置的大差比率元件采用2個(gè)定值，母線并列運(yùn)行時(shí)，用比率系數(shù)高值；母線分列運(yùn)行時(shí)，用比率系數(shù)低值。裝置根據(jù)母線運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)切換定值。 GO TOP4/19/202229母線分列運(yùn)行的說(shuō)明 (2)o母線分列運(yùn)行時(shí)，死區(qū)故障，故障點(diǎn)位于母聯(lián)的開(kāi)關(guān)和TA之間。此時(shí)，按差電流回路，母差動(dòng)動(dòng)作，然后啟動(dòng)母聯(lián)失靈跳母，如果兩母線的復(fù)合電壓閉鎖均開(kāi)放，則造成母線完全退出運(yùn)行。如果故障時(shí)母復(fù)合電壓閉鎖不開(kāi)放（故障點(diǎn)在母），母復(fù)合電壓閉鎖開(kāi)放，會(huì)造成保護(hù)拒動(dòng)。因此，在母線分列運(yùn)行時(shí)，裝置封母聯(lián)TA，若發(fā)生圖所示故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)直接出口跳母。n裝置通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式判別母線是并列運(yùn)行還是分列運(yùn)行。自動(dòng)方式是將母聯(lián)（分?jǐn)啵╅_(kāi)關(guān)的常開(kāi)和常閉輔助接點(diǎn)引入裝置的端子，若開(kāi)關(guān)的常開(kāi)和常閉接點(diǎn)不對(duì)應(yīng)，