2022年母差保护装置分析及整定.docx

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1、精品学习资源微机母线爱护及其整定运算朱晓华 广东省电力调度中心，广东 广州 510600 在电脑技术高速进展的今日， 微机继电爱护装置在使用中由于有原理先进， 牢靠性高，操作简洁，爱护治理便利等优势，广东省220KV 以上电网继电爱护装置中的线路爱护已基本实现微机化， 元件爱护也正在向全面微机化过渡； 如今广东省变电站和电厂共有220KV 母线爱护约 170 多套，其中各种型号的微机母线爱护约有 90 多套；一 母线爱护的作用母线故障如未装设专用的母线爱护，需靠相邻元件的保 护作为后备， 将延长故障切除时间， 并且往往要扩大停电范畴， 甚至酿成系统性大面积停电； 由于母线爱护涉及开关较多， 误

2、动作后果特殊严峻， 所以要求它比其他爱护具有更高的安全性； 在继电爱护和安全自动装置技术规程 中规定高压电网母线爱护的装设应遵循以下原就：对 220500KV母线，应装设能快速有挑选地切除故障的母线爱护； 对一个半断路器接线， 每组母线宜装设两套母线爱护；二 母线差动爱护的原理母线差动爱护的动作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础上；把母线视为一个节点， 在正常运行和外部故障时流入母线电流之和为零，而内部短路时为总短路电流；假设母线上各引出线电流互感器的变比相同， 二次侧同极性端连接在一起， 依据图一接线就在正常及外部短路时继电器中电流为零；实际上由于电流互感器有误差， 在外部短路时继电器中有不平

3、稳电流显现， 差动爱护的启动电流必需躲开最大的不平稳电流才能保证挑选性；三 微机母差要解决的几个问题1 区外故障电流互感器饱和的问题在外部短欢迎下载精品学习资源路情形下， 该母线的引出线路中， 故障线路电流是全部非故障线路电流之和； 如图一，故障线路电流很大，其电流互感器饱和，二次侧电流很小；此时差动爱护的不平稳电流很大；差动爱护在此情形下应不失去挑选性；由于饱和 CT 有以下两个特点：a. 无论一次电流有多大， 在系统发生故障瞬时， CT 不行能同时发生饱和； 从故障发生到 CT 饱和至有 1/4 周波的时间， CT 能正确传变一次电流；b. CT 进入饱和后 ,二次电流波形显现畸变、缺损，

4、但在一次电流过零点邻近，饱和 CT 二次侧仍有一个线性传变区；1) WMZ-41母线爱护装置使用的抗 CT 饱和方案称为同步识别法，即判别“故障启动” 与“差流越限” 是否同步发生；假设是同步发生， 就认为“差流越限” 是由母线区内故障引起，此时差动爱护在5ms 以内抢在 CT 未发生饱和前快速判别出是区内故障， 发差动出口信号并记忆下来， 以确保各断路器牢靠跳闸；假设先发生“故障启动”，后发生“差流越限”，就认为“差流越限”是由母线区外 故障， CT 饱和引起的；这时母差爱护将闭锁一个周波，在下一周波内判别区外故障是否进展成区内故障； 是就发差动出口命令； 否就连续在随后的每个周波内判别是否

5、有故障进展，直到区外故障消逝； ；2) 2WMH-800母线爱护装置也是利用 CT 饱和时差动爱护动作时间滞后于故欢迎下载精品学习资源障发生时刻的特点来处理这一问题； 即先判定故障的发生时刻， 假设此时差动爱护不动即判为母线外部故障， 闭锁差动爱护一周， 然后利用波形识别法来开放差动爱护，以便在母线区外转区内故障时，差动爱护能动作；3) 3BP-2B型母线爱护装置的 CT 饱和检测元件称为自适应全波暂态监视器；该监视器判别区内故障不同于区外故障发生CT 饱和情形下故障重量差电流 Id 元件与故障重量和电流 Ir 元件的动作时序，以及利用了CT 饱和时差电流波形畸变和每周波都存在线性传变区等特点

6、，检测出饱和发生的时刻；4) 4RCS-915型母线爱护依据 CT 饱和波形特点设置了两个CT 饱和检测元件； CT 饱和检测元件一采纳自适应阻抗加权抗饱和方法，即利用电压工频变化量起动元件自适应地开放加权算法；当发生母线区内故障时， 工频变化量差动元 件BLCD 和工频变化量阻抗元件 Z 与工频变化量电压元件 U 基本同时动作，而发生母线区外故障时，由于故障起始CT 尚未进入饱和， BLCD 元件和 Z 元件的动作滞后于 U 元件；利用BLCD 元件、Z 元件和U 元件动作的相对时序关系的特点，得出抗 CT 饱和的自适应阻抗加权判据；此判据充分利用了区外故障发生 CT 饱和时差流不同于区内故

7、障时差流的特点，抗CT 饱和，区内故障和故障由区外转至区内时能快速切除；CT 饱和检测元件二由谐波制动原理构成；利用了 CT 饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点，依据差流中谐波重量的波形特点检测CT 是否发生饱和；在区外故障 CT 饱和后发生转换性故障情形下能快速切除母线故障；2 母线运行方式转变的问题当母线为双母线接线时在一条母线上发生短路时应有挑选地仅切除故障母线，使健全母线连续运行； 因此要求母线爱护能适应母线的任意一种连接方式；由于电流互感器二次侧不答应开路， 不能随着一次引出线进行相应的切换，这使双母线差动保欢迎下载精品学习资源护在母线任何连接方式下都保证挑选性发生困难；

8、解决这个问题的方法是在每条母线上装设分差动爱护；如图二，其中大差动元件动作只能区分母线内部仍是外部短路，而小差动元件就用于挑选故障母线；传统的模拟爱护靠二次回路接线完成电流的相加；由于母线上引出线的连接方式常常发生变化， 接入分差动爱护的电流互感器的二次侧须随着作相应变化，才能保证分差动爱护正确动作； 为防止切换， 实行固定母线连接方式的方法； 即只有当母线按规定的连接方式运行时才能有挑选性地切除一条故障母线，否就不经分差动爱护直接将两条母线全部切除； 当双母线上引出线较多时母线常常不能按规定的连接方式运行，所以分差动爱护很少能发挥作用；微机爱护的进展使这个问题迎刃而解； 把隔离开关的帮助接点

9、位置输入微机母线爱护，软件就实现了电流互感器抽取电流的切换；3 电流互感器变比一样性的欢迎下载精品学习资源问题模拟爱护需要加装中间变流器进行调整， 微机爱护就在装置内部通过软件进行补偿，使这个问题的解决大大简化；四 常用的几种微机母线差动爱护原理的比较 1. WMH-800 型和 WMZ-41 型采纳不带比率制动的电流差动判据 1 作为启动出口条件； 带比率制动的电流差动判据 2 作为差动出口条件；假设同时满意以上两基本判据， 就差动爱护动作； 差动爱护的制动特性如图三所示；2. BP-2型其差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据组成；1 复式比率差动判据的动作表达式为图四

10、为复式比率差动元件动作特性； 复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，由于在制动量的运算中加入了差电流， 使其在母线区外故障时有强的制动特性，而母线区内故障时无制动，因此能明确区分区外故障和区内故障；欢迎下载精品学习资源2 故障重量复式比率差动判据采纳如下数字算法提取故障重量：式中 ik 为当前电流采样值； ik-N 为一个周波前的采样值 ,在故障发生后的一个周波内,其输出能较为精确地反映包括各种谐波重量在内的故障重量；由于电流故障重量的暂态特性， 故障重量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后的第一个周波投入，并受使用低制动系数的复式比率差动判据闭锁；3. RCS-915 型采纳由差流构成的

11、常规比率差动元件和工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件，与低制动系数的常规比率差动元件协作构成快速差动爱护；工频变化量比率差动元件的优点在于装置不受负荷电流影响以及受过渡电阻影响小；动作灵敏；其动作判据为：欢迎下载精品学习资源五 母线差动爱护的整定运算运算母差爱护的主要工作量在于以下几个值的 运算，经总结归纳，运算方法如下：1 比率差动元件的比率差动门坎按包括 检修方式的各种运行方式下，母线发生各种类型短路的最小总短路电流相电流 有足够灵敏度运算，灵敏度 4 ，并尽可能躲过母线出线最大负荷电流；比率差动门坎要整定得躲过母线出线最大负荷电流是为了防止CT 断线时母线差动爱护误动； 2低电压

12、闭锁元件以电流判据为主的差动元件，可以用电压闭锁元件来协作， 提高爱护整体的牢靠性； 复合电压闭锁包括母线线电压相间电压 ，母线三倍零序电压，和母线负序电压；其动作表达式为：以上三个判据中的任何一个被满意，就该段母线的电压闭锁元件动作；Uset 按母线对称故障有足够灵敏度整定，灵敏度1.5；且应在母线最低运行电压下不动作，而在故障切除后能牢靠返回；一般取65% 至 70%Ue ；U0set 按母线不对称故障有足够灵敏度整定，灵敏度 4 ；且应躲过母线正常运行时最大不平稳电压的零序重量；一般取6 至 10V ；U2set 按母线不对称故障有足够灵敏度整定， 灵敏度4；且应躲过母线正常运行时最大不

13、平稳电压的负序重量；一般取4 至 8V ；95 年广东 220KV 梅林站曾有一次因水梅线 #2 刀支柱撞倒隔离开关开断抢弧导致 A 相线路侧刀闸接地，梅林站母差爱护差动继电器动作，母差爱护动作信号掉牌，但母差爱护未出口跳闸； 该母差爱护只有负序电压及低电压闭锁， 没有零欢迎下载精品学习资源序电压闭锁；事故后依据录波图分析及模拟故障运算，因故障点离梅林220KV 母线电气距离较远， 负序电压及低电压均未到达整定值， 因而没有准时开放母差爱护；这次故障由于梅林站母差爱护没有准时动作隔离开故障点，约 3 秒后母线侧刀头引起母线对地故障， 母线电压降低， 母差爱护出口跳闸； 已经导致事故扩大；所以，低电压闭锁元件中的任一个判据都是必要的；七 终止语目前广东省电网中各种型号的微机母线爱护都有使用，运行情形良好；由于母 线故障的几率较小 据不完全统计，每条母线 17 年故障一次 ，需要在更长时间的运行使用中不断积存体会和分析统计其动作情形，才能更好地把握各种型号的微机母线爱护的性能欢迎下载