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1、母差保护原理介绍,主要内容,母线差动保护原理母联充电保护母联过流保护母联失灵保护母联死区保护断路器失灵保护交流电流、交流电压断线检查,母线差动保护原理,母线差动保护遇到的主要问题电流互感器饱和问题自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护常规比率差动保护母线运行方式变化时的自适应调整各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整隔离刀闸位置的自检与报警,母差保护原理,I,II,母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择,采用比率制动原理：,母线差动保护原理,当动作电流与制动电流对应的工作点位于双折线上方，继电器动作。,母线差动保护遇到的主要问题,母线外短路电流互感器饱和
2、时母线差动保护不能误动。母线内短路时母线差动保护应快速跳闸。而判断电流互感器饱和判据的延时将加长母线内短路时的动作时间。,母线差动保护遇到的主要问题,负荷电流产生的制动电流将影响重负荷下母线上发生高阻接地时，差动保护的灵敏度。希望差动保护的动作应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电阻的影响。当母线运行方式发生变化时不必进行二次回路的切换，仍然能只切故障母线。各连接元件电流互感器变比不一致时能自动调整，不必加辅助变流器。,电流互感器饱和问题,电磁式电流互感器是一个铁芯元件。它是一个非线性元件。当一次电流很大时、当一次电流中含有较大直流分量时、当铁芯有很大剩磁时、当二次负载电阻很大时，它的工作点将进入
3、磁化曲线的饱和部份，励磁电流急剧增大。将造成区外短路时差动保护因不平衡电流增大而误动。为避免差动保护误动而设立的电流互感器饱和的判据又往往造成母线内短路时差动保护的延缓动作。,电流互感器饱和问题,由电流互感器生产厂家，用生产一次电流互感器相同的材料做一个截面积小的电流互感器。通过大量的试验得到电流互感器饱和特性的大量数据。经过定量的分析得到一些有意义的结论。,关于电流互感器饱和的一些有用的结论,由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于10，它所引起的差电流也往往会大于一次电流的10。即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次电流也不会为零。3.当一次电流含有很大的非周期
4、分量且衰减时间常数较长时，在暂态过程中，尤其是在起始的23个周波之内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的差电流。4.短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和，一、二次总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于2ms。,自适应加权式抗TA饱和的差动保护,除稳态量的比率差动保护外还采用国内外首创的以工频变化量为基础的自适应加权式母差保护的原理。构成元件：1工频变化量电压开放元件 2工频变化量比率差动继电器 3工频变化量阻抗继电器 4工频变化量电流标量和开放元件,工频变化量比率差动继电器(),大差 可整定，小差 该继电器在母线内部短路时可快速、灵敏地动作；母线外短路TA不饱和时能可靠不动。,工频
5、变化量阻抗继电器(),工频变化量阻抗继电器(）,实际使用时留有一定裕度。该继电器在母线内部短路时可快速、灵敏地动作；母线外短路TA不饱和时能可靠不动。,工频变化量电压开放元件(),电压开放元件（）：母线电压工频变化量瞬时值：母线电压工频变化量浮动门槛：固定门槛 无论是母线内、母线外故障，元件都会自适应地开放。,自适应加权算法,加权算法,等权算法,以 元件动作为基准时间，元件动作后 和 元 件动作得越早加的权越大。当权值和达到阈值时发跳闸命令。最多只计算半个周波的权值和。母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大。所以用不 了多长时间就可以发跳闸命令。保护动作得很快。母线外短路且TA饱和。元件
6、短路后立即动作，但由于短路 初始阶段TA是不饱和的，所以 和 元件一开始不动 作。到TA饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值和也 达不到跳闸的阈值，所以差动保护不动作。,自适应加权算法,在3/2接线方式，或双母线等接线方式 情况下发生电压互感器断线等无母线电压的情况下，此时工频变化量电压开放元件和工频变化量阻抗元件都不能工作，此时将工频变化量电压开放元件改为工频变化量电流标量和开放元件，工频变化量差动继电器动作后即给以加权值。并将权值和的阈值略抬高。,自适应加权差动保护的特点,母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和就可可靠制动）动作速度快（812ms即可发跳闸命令）灵敏度高。由于都
7、采用工频变化量继电器不受负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响小。灵敏度不受常规制动系数的影响这样从根本上解决了母差保护安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾,常规比率差动继电器,的 值有高、低两个定值。当双母线分列运行时取低值，当母联合位、投单母时及刀闸 双跨时取高值。、两小差的 值取高值。、的,常规比率差动保护TA饱和的判别,由谐波制动原理构成TA饱和检测元件。这种原理利用了TA饱和时差流波形发生畸变谐波含量增大和每周波内仍然存在一定的线性传变区的特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生饱和。以此原理实现的TA饱和检测元件同样具有很强抗TA饱和能力，而且在区外故障TA饱和后发生同名相
8、转换性故障的极端情况下仍能快速切除母线故障。,母线外短路电流互感器深度饱和时保护不误动,母线内短路电流互感器深度饱和时保护10ms快速出口（包括出口继电器时间5ms）,母线差动保护,母线运行方式变化时的自适应调整,利用各连接元件隔离刀闸的辅助接点作为开入量输入装置。装置根据该开入量的情况，将该连接元件的电流自动切换到相应的小差的电流计算中去。所以当母线运行方式变化时不必在二次回路中进行任何工作，装置能自动调整。当母线上发生短路时只切除故障母线。,隔离刀闸位置的自检与报警,由于隔离刀闸辅助接点的位置直接影响小差计算的正确性。因此RCS-915保护对隔离刀闸的位置有周密的自检和报警功能。当隔离刀闸
9、的辅助接点变位或发现隔离刀闸位置异常时发刀闸位置报警信号。如果是隔离刀闸的辅助接点变位发的报警信号，在检查无误后按屏上的刀闸位置确认按钮复归信号。如果是隔离刀闸位置异常发的刀闸位置报警信号，可利用模拟盘上的强制开关的接点代替刀闸的辅助接点作为开入量输入保护装置，并按刀闸位置确认按钮，让保护装置读取正确的刀闸位置，这样在检修刀闸的辅助接点期间不会影响母线保护的正确工作。,模拟盘的原理,模拟盘的原理,自动状态。断开、闭合，用刀闸的辅助接点位置作为开入量。强制接通状态。闭合、断开，用闭合的接点作为开入量。强制断开状态。、都断开，开入量是断开的。,各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整,各连接元件
10、电流互感器变比不一致时装置在软件中将模数转换后的数值乘不同的系数进行自动调整。不必再加辅助变流器。,最大接线方式为21个单元（包括母联），允许TA变比不同，无需辅助变流器最大配置为三段母线可适应的主接线方式有：单母线、单母线分段、双母线、双母 线单分段、母联兼旁路、3/2接线,母线差动保护接线规模,母联充电保护,当一条母线由未运行状态（例如母线检修）恢复到运行状态时，先合母联断路器对该母线充电。如果该母线没有故障，再将某些连接元件倒到该母线上。但如果该母线有故障，在合母联断路器后保护应再次切除母联断路器，以使原运行母线继续正常运行，这个保护称做母联充电保护。,母联充电保护,母联充电保护满足下述
11、条件（与）发跳母联断路器的命令：母联充电保护投入压板投入。母联充电保护投退控制字置1。母联充电保护的起动元件起动。(母联任一相电流大于 0.04倍TA二次额定电流)当母联断路器的TWJ由“1”变为“0”,或母联断路器的TWJ虽然为1但母联任一相有电流(大于0.04倍TA二次额定电流)，或两母线均有电压状态时(上述三个条件满足任一个条件时说明母联断路器已合闸)开放充电保护300ms。在充电保护300ms的开放期间，若母联任一相电流大于充电保护整定电流。母联充电保护不经复合电压闭锁。母联充电保护动作是否需闭锁母差保护可由控制字选择,母联过流保护,在有些特殊情况下，例如母联断路器经某一母线带一条输电
12、线路运行（母联代路）时，需用母联断路器的母联过流保护临时作为输电线路的保护，当线路上有故障时由母联过流保护跳母联断路器切除故障。,母联过流保护,母联过流保护满足下述条件（与）发跳母联断路器的命令：母联过流保护的起动元件起动。任一相母联电流一直大于过流整定值，或 母联三倍零序电流一直大于零序过流整定 值。达到母联过流整定延时。母联过流保护不经复合电压元件闭锁。,母联失灵保护,母故障，母的差动保护跳母联及母上的所有断路器。如果母联断路器失灵希望母联失灵保护跳母上的所有断路器。母联失灵保护由下述几部分构成：保护动作跳母联开关同时起动失灵保护。母联任一相仍一直有电流（大于母联失灵电流定值）。同时满足上
13、述两条件的时间大于整定的时间（母联失灵延时时间）。再经两个母线电压闭锁（与）后切除两母线上的所有连接元件。,母联失灵保护,一般情况下只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护，如果需要母联过流保护或外部其它保护起动母联失灵保护时一定要在定值单中将相应的控制字置1。,母联死区保护,死区内故障 母各断路器跳闸后故障并未切除，母各断路器由母联失灵保护动作时间又太长，希望由母联死区保护去切除。母联死区保护在满足下述条件（与）时发另一母线的跳闸命令：母线差动保护发过某母线的跳令。母联开关已跳开（TWJ由01）。母联TA任一相仍有电流。大差比率差动元件及跳闸母线侧的小差比率差动元件动作后一直不返回。达到
14、死区动作延时。,母联死区保护,为防止双母线分列运行（母联断路器在跳位）情况下在死区范围内发生故障时，由于母差保护和母联死区保护动作造成两条母线全切除的严重后果，当检测到母联断路器在跳位()且两条母线均有电压时，母联电流不再计入两条母线小差的计算内。此时如果在死区范围内发生故障，大差及TA侧小差能动作跳TA侧母线，断路器侧由于小差不动不会跳闸，保留了断路器侧母线的正常工作。,断路器失灵保护原理,如果 变压器内故障3断路器失灵，假如没有断路器失灵保护，2、9线路保护段或段跳闸，变压器后备保护动作跳变压器。加长了故障切除时间并造成变电站全停。用断路器失灵保护切除5、8断路器可保留母继续运行又加快了故
15、障切除时间。断路器失灵保护判据为：有保护对该断路器发过跳闸命令，但该断路器依然有电流，经延时跳母联及该断路器所在母线。,断路器失灵保护的接入方式,断路器失灵保护接入的量只是其它保护的跳闸接点，判断该断路器是否有电流（如果分相跳闸接点有输入，判断该相有电流；如果三相跳闸接点有输入，判断任一相有电流）、是否有负序或零序电流、该连接元件接在哪条母线、以及计延时工作和复合电压闭锁都由本装置完成。,断路器失灵保护的接入方式,交流电流断线检查,由于差动保护起动电流高值的定值一般是大于母线出线的最大负荷电流的再加之有复合电压闭锁，所以交流电流断线时保护不会误动。交流电流断线检查的判据（或）为：差动电流大于T
16、A断线电流定值 时，延时5秒发TA断线报警信号，同时闭锁母差保护。大差差动电流小于 而两个小差差动电流均大于 时，延时5秒报母联TA断线报警信号，此时不闭锁母差保护，而是自动切到单母方式，发生故障时不再进行故障母线的选择。当投母联兼旁路主接线控制字置1时说明是母联带路，此时不进行该判据的判别。当母线电压异常（母差中的复合电压闭锁元件开放）时不进行TA断线的检查。电流回路恢复正常后需按屏上复归按钮才能复归TA断线报警信号，母差保护才能恢复正常运行。,交流电流异常检查,交流电流异常检查的判据（或）为：任一支路 时，延时5秒发该支路TA异常报警信号，对于母联支路则发母联不平衡异常报警信号。该判据可由
17、投TA断线不平衡判据控制字选择投退，如果系统中存在不平衡负荷而可能导致上述判据误判时可退出该判据。大差电流大于TA异常电流定值 时，延时5秒报TA异常报警信号。大差电流小于 而两个小差电流均大于 时，延时5秒报母联TA异常报警信号。在发TA异常报警信号时不闭锁母差保护。当母线电压异常（母差中的复合电压闭锁元件开放）时交流电流异常的检查仍一直进行。根据母差保护中“投TA异常自动恢复”控制字可以选择电流回路恢复正常后TA异常报警信号是否自动复归。该控制字置1时TA回路恢复正常后延时5秒TA异常报警信号自动复归，该控制字置0时需要手动复归。,母线TV断线检查,母线TV断线判据（或）为：起动元件不起动
18、且负序电压()大于12V，延时1.25秒报该母线TV断线，这是TV一相或两相断线判据。起动元件不起动，三相电压幅值之和小于额定电压()且母联或任一出线的任一相有电流（,为TA二次额定电流），延时1.25秒报该母线TV断线，这是TV三相断线判据。三相电压恢复正常后，经10秒延时后全部恢复正常运行。当检测到系统有扰动或任一支路的零序电流大于0.1 时不进行TV断线的检测，以防止区外故障时误判。,在中心点不直接接地系统中母线TV断线检查,当装置用于中心点不直接接地系统时，将投中心点不接地系统控制字置1，此时母线TV断线判据（或）为：起动元件不起动且负序电压()大于12V，延时1.25秒报该母线TV断
19、线，这是TV一相或两相断线判据。起动元件不起动且任一个线电压低于70V，延时1.25秒报该母线TV断线，该判据用以判断TV三相断线。,母线电压的切换,母差保护、母联失灵保护、断路器失灵保护中跳闸时都需要经过母线复合电压的闭锁，这都要求两条母线的TV都在运行状态。如果有一条母线的TV检修时，如不采取切换措施将导致这些保护的拒动。在保护屏上有电压切换开关，在母差保护定值单中有投一母TV和投二母TV两个控制字。当某条母线的TV检修时可切换到用另一条母线上TV的电压值代替检修TV的电压值进行计算。,母线电压的切换,屏上的电压切换开关位置有双母，母、母三个位置。当切换开关置在双母位置时，引入装置计算的电
20、压分别为母、母各自TV来的电压，当置在母位置时，引入装置计算中的两组电压都为母的TV电压,当置在母位置时，引入装置计算中的两组电压都为母的TV电压。在母差保护定值单中有投一母TV和投二母TV两个控制字。如果投一母TV置1，投二母TV置为0，两组电压都用母TV的值进行计算；反之如果投一母TV置0，投二母TV置为1，两组电压都用母TV的值进行计算。如果用各自自己的TV电压值计算的话，投一母TV、投二母TV都置为0。,母线电压的切换,因此，当就地操作时，由电压切换开关进行TV切换，请将整定控制字中的投一母TV、投二母TV都置为0,此时由电压切换开关位置决定计算时取用的电压。当远方操作时，由整定控制字进行TV切换，请将电压切换开关打在双母位置。此时由整定控制字决定计算时取用的电压。,
