BP2B微机母线保护原理说明.doc

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1、 保护原理说明BP-2B微机母线保护原理说明编写：1. 差动保护原理1.1. 综述BP系列母差保护采用一次穿越电流作为制动电流，是分相瞬时值复式比率微机数字处理的电流差动保护。BP-2B微机母线保护采用完全电流差动，复式比率差动原理。在高压电网中得到广泛的应用。1.2. 差电流及和电流定义和电流: 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:注：差电流与合电流分相计算；差电流与和电流都需经TA变比折算。1.3. 启动及返回条件1.3.1. 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时,该相起动元件动作。1.3.2. 差电

2、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。1.3.3. 起动元件返回判据：起动元件一旦动作后自动展宽40ms，再根据起动元件返回判据决定何时返回。返回判据：当任一相差电流小于差电流低门坎定值的75%时，该相起动元件返回。1.4. 复式比率差动判据复式比率差动判据动作表达式： 其中为差电流门坎定值，Id为差电流，Ir为和电流，Kr为复式比率系数（制动系数），设为高值及低值，分列运行时自动降为低值。复式比率差动判据在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障。下图表示复式比率差动元件的动作

3、特性：KrIdIr-IdIdset1.5. 全波饱和检测：为防止区外故障时，由于TA严重饱和误动作，本装置设置了TA饱和检测元件。该饱和检测元件可以称之为自适应全波暂态监视器。该监视器判别区内故障情况下截然不同于区外故障发生TA饱和情况下元件与元件的动作时序，以及利用了TA饱和时差电流波形畸变和每周波都存在线形传变区等特点，可以准确检测出饱和发生的时刻，具有极强的抗TA饱和能力。1.6. 故障母线选择逻辑1.6.1. 母线的大差动回路与小差动回路母线上所有元件电流和组成大差动回路（不包括母联TA）；各段母线上元件电流和（包括母联TA）组成小差动回路。各元件连接在哪一段母线上，是根据各连接元件的

4、刀闸（隔离开关）位置来决定。差动保护使用大差动元件作为母线区内故障判别元件；使用小差动元件作为故障母线选择元件。若定义母线上所有元件极性一致，母联的极性同II母线上元件极性：I母线小差I母线上各元件电流和母联电流；II母线小差II母线上各元件电流和母联电流。1.6.2. 对于固定连接式分段母线如单母线、断路器等主接线，由于各个元件固定连接在一段母线上，不在母线段之间切换，装置只计算大差动回路，大差动元件既是区内故障判别元件，也是故障母线选择元件。1.6.3. 母线倒闸的运行方式母线上的连接元件倒闸过程中，两条母线经刀闸相连时（母线互联），装置自动转入母线互联方式，不进行故障母线的选择，一旦某段

5、母线发生故障，同时切除两段母线。当运行方式需要时，如母联操作回路失电，也可以投“互联压板”或设定保护控制字中的强制母线互联软压板，强制保护进入互联方式。1.6.4. 母线分列运行的运行方式母联（分段）处于合位时（母线并列运行），大差比率制动系数与小差比率制动系数相同，取高值（可整定）；母联（分段）处于分位时（母线分列运行）：n 为防止母线区内故障时，非故障母线有电流流出母线，影响大差动元件的灵敏度。大差动元件自动转用比率制动系数低值（也可整定）；n 为防止死区故障时，小差动元件选择出错，母联TA电流自动退出小差动回路。1.6.5. 母线并列运行和分列运行判别装置通过自动和手动两种方式判别母线是

6、并列运行还是分列运行。自动方式是将母联断路器DL的常开接点和常闭接点同时接入装置，来判断母联开关位置状态。对于分相断路器，要求将三相常开接点并联，将三相常闭接点串联。当且仅当母联断路器DL的常闭接点合，常开接点断时，判断母联断路器DL为断；若开关的常开和常闭接点不对应，装置默认母联断路器DL合，同时发出开入异常告警信号；手动方式是运行人员在母联（分段）开关断开后，投“母线分列压板”，在合母联（分段）开关前，退出该压板。以上两种方式中，手动方式优先级最高。即：若投“母线分列压板”，装置认为母线分列运行；若退“母线分列压板”，装置根据自动方式判别母线运行状态。若正常运行时母联断路器DL的常闭接点或

7、常开接点失去直流电源或母联断路器任一相偷跳等，常开常闭接点不对应，母联断路器仍会默认为合闸，此时发出“开入异常”告警信号，母联TA电流不会被封闭，大小差动回路计算仍然正确。1.7. 差动复合电压闭锁元件以电流为判据的差动元件，可以用复合电压闭锁元件来配合，提高保护整体的可靠性。复合电压闭锁元件的动作表达式为： 式中、为母线线电压，为母线三倍零序电压，为母线负序电压（相电压），（它们都是由装置采集的相电压计算而成），、分别为各序闭锁电压整定值。三个判据中的任何一个动作，该段母线的电压闭锁元件就会瞬时动作。复合电压都正常后，再自动展宽40ms动作返回。差动保护与失灵保护动作出口经相应母线段的复合电

8、压元件闭锁。1.8. 差动保护逻辑框图综上所述，以双母线其中的I段为例，差动保护的整个动作逻辑关系如下：图1.8.1母差保护动作逻辑框图2. 其他保护逻辑配置2.1. 母联死区保护2.1.1. 母线并列运行的死区保护母线并列运行时，当故障发生在母联（分段）断路器与母联（分段）TA之间时，称之为死区故障。故障母线段的小差动元件判为区外故障而不会动作。相连的非故障母线小差动保护判为区内故障而动作于非故障段母线及母联（分段）断路器。装置判断母联断路器DL断开后，再经50ms延时封闭母联TA母联电流不计入故障母线小差动元件，即可差动动作隔离故障点。2.1.2. 母线分列运行的死区保护母线分列运行时，母

9、联断路器DL辅接点或分列运行压板使装置直接封母联TA。此时发生死区故障，差动保护出口跳故障母线。2.2. 母联失灵保护2.2.1. 本保护装置差动动作或充电保护动作起动母联失灵保护当本保护装置差动保护动作或母联充电保护动作时，母联（分段）断路器拒动，此时大差电流元件动作后不返回，母联（分段）TA中仍然有电流且大于母联失灵电流定值，则母联（分段）失灵保护经母联失灵出口延时封闭母联TA，通过大、小差动保护切除相关母线各元件。只有本保护装置的差动保护或母联充电保护动作时，装置才自动起动内部母联失灵保护，通过封闭母联TA，差动保护动作切除母线各元件。延时50ms 差动动作 充电动作 母联失灵延时或或

10、封母联TA 母联失灵过流仅当母联DL常闭接点合，常开接点断；或分列压板合图2.2.1母联失灵保护、死区故障保护封闭母联TA逻辑框图2.2.2. 和外部母联保护装置配合的外部起动母联失灵保护母联断路器保护采用外部独立的母联保护装置：n 充电保护投入时退出母线保护装置的差动保护：充电充至故障母线，母联保护装置动作于母联断路器，当母联断路器失灵时，通过母线保护装置外部起动母联失灵保护功能切除故障。n 充电保护投入时不退出母线保护装置的差动保护：充电充至故障母线，母联保护装置动作于母联断路器，差动保护同时切除故障母线。当母联断路器失灵时，通过母线保护装置内部自起动母联失灵保护功能切除故障，不需外部起动

11、母联失灵保护功能。外部独立的母联保护装置提供一个保护动作接点（同时串上母联开关位置接点）或失灵起动接点给本保护装置。本保护装置检测到外部母联失灵起动接点闭合后，判别母联电流是否大于母联失灵电流定值，再经失灵复合电压闭锁，按整定的母联失灵出口延时（两定值同上面的母联失灵定值）跳开I母线或II母线连接的所有断路器。母联失灵过流动作2B屏上压板开入公共端起动失灵接点母联失灵延时 I母失灵复合电压动作 II母失灵复合电压动作 跳I母跳II母 独立母联装置 BP-2B保护装置图2.2.2母联外部失灵起动跳闸逻辑框图2.3. 断路器失灵保护断路器失灵保护可以与母线保护公用跳闸出口，本装置有两种方式供选择。

12、2.3.1. 外部失灵起动装置配合方式当母线所连的某断路器失灵时，由该断路器的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给本装置。本装置检测到某一失灵起动接点闭合后，起动该断路器所连的母线段失灵出口逻辑，经失灵复合电压闭锁，按可整定的失灵出口短延时跳开母联或分段，失灵出口长延时跳开该母线连接的所有断路器。 外部接点 BP-2B I母失灵出口起动 II母失灵出口起动I母刀闸失灵起动开入开入公共端保护动作接点过流动作II母刀闸I/II母失灵出口起动跳母联失灵出口短延时 与I/II母失灵复合电压动作失灵出口长延时 跳I/II母图2.3.1外部失灵起动逻辑框图2.3.2. 本装置内部自带电流检测元件方式若外部断

13、路器没有失灵起动回路，本装置可以实现检测断路器失灵的过流元件。将外部断路器保护的跳闸接点（串开关位置接点）引入本装置。对于220KV系统，需引入线路保护的三跳接点和单跳接点，变压器保护的三跳接点。图2.3.2失灵过流逻辑框图2.3.3. 失灵电压闭锁元件及主变失灵解除电压闭锁失灵保护的电压闭锁元件，也是以低电压（线电压）、负序电压和3U0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。失灵保护出口动作，需经相应母线段的失灵复合电压元件闭锁。对变压器或发变组高压侧断路器，设置“主变失灵解闭锁”的开入接点。当该断路器失灵保护起动接点和“主变失灵解闭锁”的开入接

14、点同时动作，实现解除该断路器所在母线的失灵保护复合电压闭锁。2.4. 母线充电保护2.4.1. 母线充电保护逻辑母线充电保护正常停用，当一段母线停电检修后，可以通过母联（分段）开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联（分段）充电保护，当检修母线有故障时，迅速跳开母联（分段）断路器，切除故障。母联（分段）充电保护的起动需同时满足三个条件：母联（分段）充电保护压板投入；母联电流从无到有；记忆母联电流从无到有前20ms内，母线已失压，且母联（分段）开关已断开。充电保护一旦起动自动展宽200ms后退出。若2、3条件满足，差动保护自动将母联电流计入小差50ms，之后再根据母联开关接点判断是否将母联

15、电流计入小差。充电保护投入后，当母联任一相电流大于充电保护电流定值，经可整定充电出口延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项进行选择。与闭锁母差展宽200ms或充电出口延时 与跳母联 Ika由无至有 Ikb由无至有 Ikc由无至有或与充电保护投入充电保护退出差动恢复 记忆母线失压充电保护 记忆母分开关已断 充电闭锁母差 有流门坎为 ： 母联A相电流 ： 母联B相电流 ： 母联C相电流 ： 充电保护电流定值 图2.4.1 充电保护逻辑框图2.4.2. 采用外部母联保护装置充电时和差动保护的配合2.4.2.1. 外部母联保护投入时，差动保护也投入母

16、线充电时，若外部母联充电保护和差动保护都同时投入，充电母线故障，此时充电保护和差动保护都会动作跳母联开关。若母联开关失灵，差动保护将启动母联失灵保护动作另一段母线。2.4.2.2. 充电时退差动保护2.4.2.2.1. 退出差动保护方式若考虑到母联TA极性可能接反，或开关辅助接点不良等因素，充电保护投入时退差动保护，BP-2B引入母联开关的手合接点配合退差动手合接点开入后，经20ms防抖后，闭锁母差保护200ms。手合接点开入若持续1S，则报“开入异常”。2.4.2.2.2. 外部母联保护装置跳母联断路器失灵起动BP-2B装置失灵参看前面2.2.2节和外部母联保护装置配合的母联失灵保护。注：通

17、过外接开入接点实现充电期间退母差的方式，当充电时发生母联开关和CT之间故障时，母联上无电流，母联保护装置不动作，而母线差动保护又退出，将造成需经充电退母差延时后，才能由母差将故障切除。2.5. 母线过流保护母联（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过流零序过流定值时，经可整定的母联过流出口延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。或母联过流出口延时 与跳母联 母联过流保护投入 ： 母联A相电流 ： 母联C相电流 ： 母联零序电流 ： 母联过流定值 ： 母联零序过流定值图2.

18、5.1母联过流保护逻辑框图2.6. CT断线闭锁母差TA断线，差电流大于TA断线门坎，延时9秒发TA断线告警信号，同时闭锁大小母差保护。电流回路正常后，0.9秒自动恢复正常运行。9秒内发生区外故障，母差保护可能误动。或 延时9S 闭锁母差 TA断线信号 ：A相大差电流：B相大差电流：C相大差电流 ：TA断线定值图2.6.1TA断线逻辑框图母联（分段）电流回路断线，并不会影响大小差动保护对区内、区外故障的判别，只是会失去小差动对故障母线的选择性。因此，母联（分段）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，需手动复归互联回路恢复正常运行。与 延时2

19、0ms 母线强制互联 互联信号 大差不起动图2.6.2联络断路器TA断线逻辑框图2.7. PT断线告警任何一段母线差动电压闭锁元件动作后延时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，对母差保护没有其他影响，不退出母差保护。2.8. 母线运行方式的电流效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。刀闸辅助接点恢复正确后需手动复归信号才能解除修正。如有多个刀闸辅助接点同时出错，则装置可能无法全部修正，需要运行人员操作运行方式设置菜单进行强制设定，直到刀闸辅助接点检修完毕手动复归取消强制。深圳南瑞科技有限公司 第 10 页