2004.04CSC-150數(shù)字式母線保護(hù)一、概述二、產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)三、安全性與可靠性設(shè)計(jì)四、保護(hù)原理1、電氣主接線的定義：發(fā)電廠和變電站的一次設(shè)備按照一定的要求和順序連成的電路，又稱(chēng)為一次接線。2、電力系統(tǒng)的接線形式分為有母線和無(wú)母線形式。母線，又叫匯流排，是電廠、電站匯集電能和分配電能的電氣連接設(shè)備。它把各電源送來(lái)的電能匯集起來(lái)，并分配給各個(gè)用戶(hù)，表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用、設(shè)備之間的連接方式以及在電力系統(tǒng)中的連接情況。一、概述

1）有母線：此類(lèi)接線方式又可以分為單母線和雙母線形式等。幾種常見(jiàn)的母線接線形式：?jiǎn)文妇€Ia母Ib母FD1G2G單母分段旁母Ia母Ib母FD1G2G4G3G單母分段兼旁路I母II母母聯(lián)雙母線I母旁母II母旁母刀雙母線母聯(lián)兼旁路I母II母旁母跨條刀雙母線旁路兼母聯(lián)II母Ia母Ib母ML1ML2ML3雙母線單分段母聯(lián)母聯(lián)I母II母II母分段III母分段I雙母線雙分段

2）無(wú)母線：常見(jiàn)的有單元接線、橋形接線以及多角形接線等。3、母線保護(hù)的重要性母線是電力系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備，其可靠運(yùn)行直接影響到電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，而母線故障是最嚴(yán)重的電氣故障之一，因?yàn)樗c各個(gè)電氣元件相聯(lián)，所以裝設(shè)必要的母線保護(hù)裝置能夠正確迅速切除母線故障，它的拒動(dòng)或誤動(dòng)將給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害。CSC150母線保護(hù)適用范圍：

適用于750kV及以下各種電壓等級(jí)的變電站和發(fā)電廠，最大容量24個(gè)連接單元（包括線路、元件、母聯(lián)及分段開(kāi)關(guān)），主接線包括單母線、單母分段、雙母線、雙母單分段、一個(gè)半斷路器接線等等，雙母雙分段按兩個(gè)雙母線考慮。二、產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)主要功能：快速虛擬電流比相突變量保護(hù)常規(guī)比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)斷路器失靈保護(hù)母聯(lián)失靈及死區(qū)保護(hù)

PT斷線判別功能

CT斷線判別功能結(jié)合了前插拔和后插拔的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)弱電分離，維護(hù)方便。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小板子豎插，有效減輕積灰、印制板變形和增強(qiáng)散熱效果；前插拔，維護(hù)方便；主CPU完全屏蔽，抗干擾能力強(qiáng)，散熱效果好。雙A/D采集和互檢，提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性；監(jiān)測(cè)裝置電源的全部輸出電壓，并有狀態(tài)預(yù)告；開(kāi)入量全面自檢；對(duì)于全部開(kāi)出量，在線自檢到繼電器線圈，并可以監(jiān)視跳閘接點(diǎn)和跳閘回路。越來(lái)越趨向于做到：“只要不報(bào)警，裝置就是完好的”。4、全面、實(shí)時(shí)的自檢通過(guò)記錄動(dòng)作行為的中間過(guò)程和計(jì)算值，將保護(hù)內(nèi)部的測(cè)量元件、動(dòng)作行為和邏輯過(guò)程完整地記錄下來(lái)，使動(dòng)作過(guò)程“透明化”，十分有利于事故的分析，克服了原有微機(jī)保護(hù)只能知道模擬量和最終動(dòng)作結(jié)果的弊端。5、動(dòng)作過(guò)程“透明化”保護(hù)CPU故障錄波數(shù)據(jù)可以打印輸出，也可以用COMTRADE兼容格式輸出至串口或以太網(wǎng)接口。大容量的故障錄波，記錄故障前2周和故障后8周采樣數(shù)據(jù)。動(dòng)作過(guò)程“透明化”—錄波分析動(dòng)作過(guò)程“透明化”—行為節(jié)點(diǎn)漢化操作菜單簡(jiǎn)單易用并提供四個(gè)快捷鍵，可以實(shí)現(xiàn)“一鍵操作”功能，如：按一個(gè)鍵即可打印報(bào)告。人機(jī)對(duì)話(huà)界面循環(huán)顯示運(yùn)行時(shí)母線電壓和各相差流，以及投入的功能壓板，方便直觀。6、用戶(hù)界面人性化7、控制字使用人性化（既可以16進(jìn)制輸入，也可以2進(jìn)制輸入），按位顯示所選功能的漢語(yǔ)解釋。雙CPU雙A/D雙出口硬件冗余設(shè)計(jì)

可靠防止硬件元器件損壞導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。并滿(mǎn)足硬件電壓閉鎖設(shè)計(jì)規(guī)范。2.模擬通道監(jiān)測(cè)模擬通道自檢與互檢，有效防止保護(hù)誤動(dòng)作。三、安全性與可靠性3.電源電壓異常監(jiān)視

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明,裝置電源是比較容易損壞的模塊對(duì)直流電源各輸出電壓進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)，防止電源電壓異常造成保護(hù)誤動(dòng)監(jiān)視電源電壓瞬時(shí)跌落，防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作監(jiān)視電源電壓長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，異常狀態(tài)預(yù)告

母線的作用是匯集和分配電能，在電力系統(tǒng)中，如果把母線看成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫電流定律，流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流等于流出節(jié)點(diǎn)的電流，這就是母線保護(hù)的保護(hù)原理。所謂的差流，是指流進(jìn)母線的電流和流出母線的電流之差。

基爾霍夫電流定律就是母線保護(hù)的基本工作原理。四、保護(hù)原理大差檢測(cè)元件小差選擇元件大差及小差各自的范圍：比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)原理∣i1+i2+…+in∣≥i0

式中i1、i2、…in為支路電流，K為制動(dòng)系數(shù)，i0為差動(dòng)電流門(mén)坎值。

∣i1+i2+…+in∣≥K·(∣i1∣+∣i2∣+…+∣in∣)比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)原理動(dòng)作區(qū)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作曲線id

id=if

if

id=Kif

I母電壓閉鎖開(kāi)放I母小差動(dòng)作母線大差動(dòng)作II母電壓閉鎖開(kāi)放II母小差動(dòng)作&&跳I母跳II母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯

為了防止由于差動(dòng)以及失靈出口回路的誤碰或出口繼電器損壞等原因而導(dǎo)致母線連接元件的誤跳閘，母線保護(hù)裝置都配有電壓閉鎖功能。電壓閉鎖元件含母線各相低電壓，負(fù)序電壓，零序電壓元件，各元件并行工作，構(gòu)成或門(mén)關(guān)系。電壓閉鎖功能完善的電壓閉鎖解決方案本裝置的電壓閉鎖功能采取復(fù)合電壓開(kāi)放邏輯，當(dāng)任意相電壓低于低電壓定值、負(fù)序電壓高于負(fù)序電壓定值、零序電壓高于零序電壓定值或者PT斷線時(shí)開(kāi)放電壓閉鎖元件，電壓閉鎖開(kāi)放。+電壓閉鎖開(kāi)放低電壓負(fù)序電壓零序電壓電壓斷線比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)及斷路器失靈保護(hù)，均采用復(fù)壓閉鎖功能（定值單獨(dú)整定）。雙母線（分段母線）接線方式在母線并列運(yùn)行或其它支路刀閘雙跨互聯(lián)運(yùn)行時(shí)，若某段母線TV出現(xiàn)異常時(shí)，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)TV切換。完善的電壓閉鎖解決方案虛擬電流比相突變量保護(hù)原理

我們把同一時(shí)刻所有電流正之和虛擬成流入電流，所有電流負(fù)之和虛擬成流出電流，利用虛擬電流的的比例關(guān)系，可以明顯的區(qū)分母線的運(yùn)行狀態(tài)。虛擬電流比相突變量保護(hù)正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，正負(fù)電流相位相反,每一采樣時(shí)刻均滿(mǎn)足虛擬流入電流等于虛擬流出電流，虛擬電流的突變量|ΔI1|=|ΔI2|虛擬電流比相突變量保護(hù)虛擬流入電流虛擬流出電流母線內(nèi)部故障時(shí)，正負(fù)電流相位相同，虛擬電流的突變量|ΔI1|、|ΔI2|不再平衡。TA飽和判別原理

理論分析和試驗(yàn)結(jié)果表明，母線故障和區(qū)外故障TA飽和雖然都產(chǎn)生差動(dòng)電流，但即使最嚴(yán)重的TA飽和，在故障初始階段和電流過(guò)零點(diǎn)，仍存在線性傳變區(qū)，在該傳變區(qū)內(nèi)差動(dòng)電流為零，過(guò)了該區(qū)才會(huì)出現(xiàn)差動(dòng)電流。TA變比的自動(dòng)調(diào)整

母線保護(hù)因所連接的支路負(fù)載情況不同所選TA也不盡相同，母線保護(hù)根據(jù)用戶(hù)整定的一次TA變比自動(dòng)進(jìn)行換算（取最大支路變比為基準(zhǔn)）使得二次電流滿(mǎn)足基爾霍夫定理。差動(dòng)電流和制動(dòng)電流是基于變換后的TA二次相對(duì)變比而得的。

母聯(lián)失靈示意圖如右圖所示，I母線內(nèi)部故障，I母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳母聯(lián)及I母所有連接元件，若母聯(lián)斷路器失靈，故障依然存在，延時(shí)（延時(shí)可整定，躲母聯(lián)斷路器跳閘時(shí)間），若母聯(lián)電流越限則跳開(kāi)非故障母線上所有連接元件，最終切除故障。母線保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)動(dòng)作時(shí)均啟動(dòng)母聯(lián)失靈保護(hù)。母聯(lián)失靈保護(hù)I母故障跳母聯(lián)母聯(lián)有流跳II母＆II母故障跳母聯(lián)跳I母＆跳母聯(lián)延時(shí)tml母聯(lián)失靈保護(hù)邏輯圖

母聯(lián)死區(qū)保護(hù)根據(jù)母聯(lián)TA的不同布置分以下情況：當(dāng)母聯(lián)斷路器兩側(cè)裝設(shè)兩組TA，交叉接線，死區(qū)故障兩條母線同時(shí)跳閘，母線保護(hù)不裝設(shè)死區(qū)保護(hù)；由于一次的投資情況，大部分地方只在母聯(lián)一側(cè)裝設(shè)TA，如圖所示：母聯(lián)死區(qū)保護(hù)K點(diǎn)發(fā)生故障，對(duì)II母來(lái)說(shuō)是區(qū)外故障，II母差動(dòng)不動(dòng)；對(duì)I母差動(dòng)來(lái)說(shuō)是內(nèi)部故障，I母差動(dòng)動(dòng)作，跳開(kāi)I母所有連接單元和母聯(lián)，但此時(shí)故障仍不能切除，針對(duì)這種情況，裝置采用I母差動(dòng)跳母聯(lián)后檢測(cè)母聯(lián)斷路器跳位開(kāi)入，若有跳位開(kāi)入且母聯(lián)仍有流則發(fā)生的是死區(qū)故障，裝置跳開(kāi)健全段母線上所有連接單元，最終切除故障。

若沒(méi)有把母聯(lián)跳位引入裝置，或保護(hù)沒(méi)有識(shí)別到母聯(lián)跳位開(kāi)入，則母聯(lián)死區(qū)故障時(shí)保護(hù)自動(dòng)按照母聯(lián)失靈來(lái)處理。I母故障跳母聯(lián)MLTWJA母聯(lián)有流跳II母＆II母故障跳母聯(lián)跳I母＆母聯(lián)死區(qū)保護(hù)邏輯圖MLTWJCMLTWJB

在雙母線系統(tǒng)中，根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化的需要，母線山的連接單元需在兩條母線間頻繁的切換，由此可見(jiàn)雙母線的一個(gè)特點(diǎn)是操作靈活、多變，但是運(yùn)行的靈活卻給保護(hù)的配置帶來(lái)了一定的困難，因此保護(hù)通過(guò)引入隔離刀閘輔助觸點(diǎn)的方法來(lái)動(dòng)態(tài)的跟蹤現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行工況。母線運(yùn)行方式字的識(shí)別

IIIG2G1L雙母線運(yùn)行方式示意圖G1G2說(shuō)明00L停運(yùn)01L運(yùn)行在II母10L運(yùn)行在I母11L同時(shí)運(yùn)行在I、II母（倒閘操作）保護(hù)輔助裝置通過(guò)刀閘開(kāi)關(guān)量輸入讀取各支路狀態(tài)，形成母線運(yùn)行方式字，同時(shí)輔以電流校驗(yàn)，實(shí)時(shí)跟蹤母線運(yùn)行方式。裝置在支路有電流但其刀閘輔助觸點(diǎn)信號(hào)因故消失時(shí)可以通過(guò)記憶保持正常狀態(tài)。另外針對(duì)因隔離刀閘輔助觸點(diǎn)工作電源丟失而導(dǎo)致的所有刀閘位置都為0的情況，裝置能夠記憶掉電前的刀閘位置和母線運(yùn)行方式字直到開(kāi)入電源恢復(fù)正常為止，使得母線保護(hù)在該狀態(tài)下仍可以正確跳閘。母線運(yùn)行方式字的識(shí)別

母線運(yùn)行方式模擬裝置

斷路器失靈保護(hù)

本裝置應(yīng)用于110kV以上母線時(shí)配置了兩種斷路器失靈保護(hù)，用戶(hù)可以根據(jù)各自的需要通過(guò)設(shè)置控制字選擇有電流判別模式或無(wú)電流判別模式。斷路器失靈保護(hù)還具有復(fù)合電壓閉鎖功能，對(duì)于元件支路還設(shè)置了解除電壓閉鎖功能。斷路器失靈保護(hù)：無(wú)電流啟動(dòng)模式

無(wú)電流啟動(dòng)的斷路器失靈保護(hù)，該方式的失靈保護(hù)由外部失靈啟動(dòng)裝置啟動(dòng)本裝置失靈保護(hù)，本裝置不進(jìn)行電流判別，保護(hù)本身只完成選擇元件所在的母線段以及復(fù)合電壓閉鎖功能。斷路器失靈保護(hù)檢查有失靈啟動(dòng)開(kāi)入且復(fù)合電壓閉鎖元件開(kāi)放時(shí)按如下邏輯出口：（a）經(jīng)較短的時(shí)間延時(shí)跳開(kāi)母聯(lián)斷路器；（b）經(jīng)較長(zhǎng)的時(shí)間延時(shí)跳開(kāi)與該支路所在同一母線上的所有支路斷路器。斷路器失靈保護(hù)：有電流啟動(dòng)模式

有電流元件的斷路器失靈保護(hù)，該方式的失靈保護(hù)由線路保護(hù)裝置或元件保護(hù)裝置跳閘接點(diǎn)啟動(dòng)本裝置失靈保護(hù)，電流判別及失靈邏輯由本裝置自身完成。該方式斷路器失靈保護(hù)，是由線路保護(hù)（跳A、跳B(niǎo)、跳C）或元件保護(hù)（三跳）出口繼電器動(dòng)作啟動(dòng)的。開(kāi)入持續(xù)有效、跳閘相有故障電流且復(fù)合電壓閉鎖元件開(kāi)放時(shí)，斷路器失靈保護(hù)確定失靈單元、完成選擇失靈單元所在的母線段并按如下邏輯出口：（a）在整定的時(shí)間內(nèi)跟跳本斷路器；（b）若經(jīng)延時(shí)確定故障還未切除，則以較短的時(shí)間跳開(kāi)母聯(lián)斷路器，以較長(zhǎng)的時(shí)間跳開(kāi)與該支路所在同一母線上的所有支路斷路器。TA斷線檢測(cè)和閉鎖方式

TA斷線檢測(cè)分告警段和閉鎖段。

TA斷線閉鎖采用分相、分段閉鎖方式，使得完好相和段仍具有差動(dòng)保護(hù)功能。TV斷線判別

中性點(diǎn)接地系統(tǒng)TV斷線判據(jù)為：（1）三相TV斷線：三相母線電壓均小于8V且運(yùn)行于該母線上的支路電流