（电力系统及其自动化专业论文）母线保护中部分问题的研究.pdf

浙江大学硕士毕业论文 a b s t r a c t i np o w e rs y s t e m , ab u sp l a y sar o l ei ni n f l u e n c i n gt h eq u a l i t y , r e l i a b i l i t ya n d s e c u r i t yo ft h es y s t e m a sar e s u l to fi m p r o v e dc o n t i n u i t yo fe n e r g ys u p p l i e s a n d f l e x i b i l i t y o f s y s t e m o p e r a t i o n s , t h e r e a r es e v e r a l t y p e s o fb u s a r r a n g e m e n t s t h i sp a p e rp r e s e n t san e wm e t h o d ，b a s e do nt h ea n a l y s i so f b u s - b a rp r o t e c t i o nd e v i c e s , f o ri d e n t i f y i n gt h eb u sa r r a n g e m e n t f i r s t , a f t e rg i v e nn u m b e r st oe l e v e nt y p e so fc o m m o n - u s e db u sa r r a n g e m e n t s i np o w e rs y s t e m , t h i sp a p e ra b s t r a c t sc h a r a c t e r so fa l lt h ea r r a n g e m e n t sa n d d e s c r i b e st h e mi nd i g i t a lw a yw h i c hc a nb e e nr e a db ym i c r o c o m p u t e r s t h e n , w eg e tt h a tt h e r ea r ef o u ro p e r a t i o n a lm o d e sf o rb u s e s a n ds o m e c h a r a c t e r sc h a n g ew i t ht h em o d ec h a n g e s b a s e do nt h i s , an e wa l g o r i t h mi s p r e s e n t i nt h ep a p e r a tl a s t , t h i sp a p e rc o n c e n t r a t e so nt h es u b s t i t u t i n gs i t u a t i o n an e wm e t h o d ， f o ri d e n t i f y i n gt h es u b s t i t u t i n gs i t u a t i o na n ds e l e c t i n gt h ep r o p e rd i f f e r e n t i a l e x p r e s s i o n ，i sp r o p o s e df o rd e a l i n gw i t ht h er e a l 。o p e r a t i o np r o b l e mi nt h e b u s b a rp r o t e c t i o n k e yw o r d s ：b u s - b a r ；d i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n ；p a s s b yl i n e ；s u b s t i t u t i n gs i t u a t i o n 5 浙江大学硕士毕业论文 第1 章绪论 1 1 项目研究意义 电力系统中母线保护是主要保护之一。母线的安全可靠运行直接影响发电厂 和变电所工作的可靠性。特别随着我国电力系统的迅猛发展，系统容量迅速增加， 7 5 0 k v 及其以上电压等级的超高压母线也逐渐发展和投入运行。当母线上发生短 路时，如果故障不能迅速被切除，将会引起事故扩大，破坏电力系统的稳定运行， 严重时将造成电力系统的瓦解事故。因此，在重要的3 5 k v 及其以上的发电厂或 变电所的母线上，都需要装设专用的母线保护装置。母线保护中仍然以差动保护 应用最广。 根据不同发电厂或变电所的设计需要和设备投资条件限制，母线的接线方式 很多。为了满足断路器检修等条件下电力系统不间断供电的需要，母线有多种不 同的运行方式。对于微机母线保护系统来说，数据采集系统除了需要电流回路、 电压回路的测量值之外，还需要包含反映隔离刀闸位置的接点值和断路器工作状 态值。为了满足一套保护装置适应多个电压等级，多种接线形式的要求，建立一 套有效的母线接线方式和运行方式的识别方案，无疑对解决目前统一母线保护软 件版本，提高保护正确性有着重要的意义。 另外，对于带有旁母的母线接线方式，当投入代路运行时，大差差动计算也 需要随之做相应的调整。如果误判别，或者误计算都将可能造成差动回路误动。 这对母线安全运行是非常不利的。为了解决代路运行引起的大差误动的问题，就 需要考虑代路运行对大差计算的影响，寻找一种提高代路运行方式识别可靠性的 方法。 1 2 国内外的研究现状 我国电网中使用的母线保护类型较多，从元器件构成上大致可以分成整流 型、集成电路型和微机型“1 。由于受到原理及技术条件的限制，整流型保护设备， 无论是从性能上还是运行维护等方面，都越来越难以满足电网发展的要求。中阻 6 浙江大学硕士毕业论文 抗型集成电路母差保护在2 2 0 k v 及其以上系统中广泛使用。已经具有较成熟的运 行经验，但是其性能受到元器件结构和质量的影响。 从2 0 世纪8 0 年代初，国内外许多学者对微机母线保护的理论与实践进行了 大量的探索与研究。到2 0 世纪9 0 年代，由于处理器计算速度和网络通讯的迅猛 发展，使得微机母线保护也得到蓬勃地发展，各种原理和模式的微机母线保护产 品相继推出。我国南京自动化研究所和北京四方等公司也相继推出一系列的产 品，如b p 一2 4 型保护等。微机保护充分应用了计算机进行数字计算的能力，能 够应用同步识别的方法识别t a 饱和情况，具有调试整定方便的有点，是母线保 护发展的趋势和方向。 1 3 课题的背景 目前，国内一些继电保护厂家已经相继推出一系列的微机母线保护产品。但 是由于母线接线方式很多，为了适应不同的接线方式，通常各厂家采用了不同的 母线保护软件。这样，不仅增加了软件管理的成本和困难，同时也容易造成实际 应用中的保护错误动作。 1 4 本文主要研究内容 本文的主要研究内容为： 1 ) 分析各种母线接线方式，研究微机保护能够正确识别母线接线方式的数学描 述方法； 2 ) 研究母线运行，总结母线运行方式，寻找判别母线运行方式的数学依据； 3 ) 针对代路运行时，母线差动保护中大差计算公式将发生改变的情况，研究母 线代路运行方式正确可靠识别方法，提出降低大差计算误动的建议，以提高 母线差动保护动作的安全性。 浙大学硕：上毕业论文 第2 章母线保护的应用 2 1 母线保护的重要性 母线是电力系统的重要组成部分。它上面连接着许多电力系统的重要设备， 如变压器、发电机和负荷等。母线故障是电气设备最严重的故障之一。由于母线 上输电线路的高度集中，甚至包含大电流输送线路，通常当母线上发生单点故障 时，其危害可以等效于其它设备上的多处类似故障结果嘲。装设快速母线保护设 备可以降低母线故障对电气的损坏，并且提高电力系统运行的可靠性。 在电力系统中，3 5 k v 以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般不装设专 门的母线保护0 1 。根据继电保护和安全自动装置技术规程规定重要的3 5 k v 及其以上电压等级的发电厂或变电所的母线上，都需要装设专用的母线保护装 置。 2 1 1 母线故障的原因 与装设在野外的输电线路相比，母线发生故障的次数比较少。但是，考虑到 母线在电力系统运行中的影响，国内外对母线故障问题，特别是大电流母线，已 十分重视。 变电所发生母线故障时，影响很大，严重时会使整个变电所停电，母线故障 的原因多是由运行人员误操作时设备损坏而造成的，也有外部原因( 如小动物、 长草等) 和线路断路器的继电保护拒绝动作越级跳闸造成的。 从前的2 0 万k w 以下机组，大都采用敞露式母线结构，容易受到外界环境的 影响“1 。例如绝缘子表面附着污秽和电解物质等，将使母线表面绝缘水平下降和 漏电流增加。绝缘子表面电位分布不匀，在雨、雾或污染等大气条件下绝缘子即 可发生闪络。由于绝缘老化、套管漏水等原因使得电流互感器或电压互感器发生 损坏或爆炸，会酿成母线短路故障。随着电力系统中，2 0 万k w 以上的大型机组 的逐渐增加，目前2 0 6 0 万k w 机组的母线，己广泛采用全连式分相封闭母线。 虽然能够较好地防止相间短路，但是母线散热条件差，容易造成设备老化。从而 造成母线故障。值班人员误操作，造成带地线合闸或带负载拉隔离开关等，也将 浙江大学硕士毕业论文 引起母线发生短路故障。 另外，母线保护装置本体问题也可能引起保护误动作，而引起母线故障。以 2 0 0 3 年全国电网运行情况为例0 1 ： 1 ) 装置的逆变电源插件故障，出现电源抖动造成地址锁存器误编码出口。此时， 母差电压闭锁信号与跳开关的信号同时输出，从而造成开关的误跳闸。 2 ) 母差保护主机c p u 和从机a d 板发生故障导致母差保护误动。 3 ) 互联继电器损坏，当负荷电流达到一定值时，流经差动电流达到定值而出口 跳闸，造成母差保护误动。 4 ) 因就地误合手动( 分合) ( 母联兼侧路) 开关时，造成非同期并列，使母线 差动保护均产生差流，差动保护动作，但由于母差保护中间继电器存在质量 问题，在长期励磁的情况下继电器过热，接点严重氧化，使母差保护切母线 元件联锁回路未能接通，线路和主变开关未跳闸。 5 ) 装置内部有软故障，导致逻辑判断错误，造成对失灵保护的误判，导致母差 保护误动。 6 ) 在进行旁路代线路操作时，对旁母线充电两分钟后旁母发生a 相故障，母 线保护误动，全站失压。原因是母差保护内部极性错误，区外故障时，母差 回路出现差流，引起保护误动。 2 1 2 母线的短路故障 母线上发生的短路故障可能是各种类型的接地和相间故障。表2 一l 列出了 2 0 0 3 年全国2 2 0 k v 以上母线短路故障的资料。1 。从表2 一l 可知，大部分那母线短 路都伴随着接地的短路故障。 表2 12 0 0 3 年全国2 2 0 k y 以上系统母线故障类型统计 2 2 0 k v 系统母线5 0 0 k v 系统母线 故障名称 次数故障率次数故障率 单相接地 3 57 9 5 5 571 0 0 0 0 两相短路接地 两相短路 7 1 5 9 1 三相短路 发展性故障 24 5 5 两条母线同时故障 浙江大学硕：毕业论文 i 总计 i 4 4 l l o o 0 0 i 7 l 1 0 0 0 0 l 母线故障类型与线路不同，输电线路的单相短路故障约占总故障数的8 0 左 右。而母线故障中，大部分是由于绝缘子对地放电所引起的，随着短路电弧的移 动，故障往往发展成为两相或三相接地短路。因此母线短路故障的性质，一般比 较严重，对电力系统安全运行的危害较大。 2 1 3 装设母线保护的必要性 小容量发电厂和变电所中，大都采用单母线或分段母线接线方式。这些母线 离电力系统的电气距离通常较远。一般可以不采用专用的母线保护，而利用供电 元件的保护装置就可以把母线故障切除。但是，利用供电元件的保护装置切除母 线故障时，故障切除的时间一般比较长。而且，对于双母线运行，上述保护不能 保证有选择地切除故障母线。3 。从而对电力系统和设备安全运行带来严重影响。 这些影响主要表现为： 1 ) 扩大事故范围。在双侧电源网络如图所示，当变电所b 母线( 未装设专用 母线保护) 上发生短路故障时，只能由线路保护的1 和4 的二段动作来切除。 因此使得，线路l 1 、l 2 被断开，扩大了停电的范围。 a 计o _ 厄 蛔 2 寸弋3 b j _ 二 图2 1 在双侧电源网络上，利用电源侧的保护切除母线故障 2 ) 电气设备遭到破坏。利用后备保护动作于母线故障跳闻的时间一般都比较长。 长时间的短路电流产生较大的热能和电动力，可能加快绝缘老化，破坏电气 设备。 3 ) 破坏电力系统稳定运行。根据电力系统安全稳定运行的要求，用于超高压电 网的保护，直接作用于断路器跳闸的中间继电器，其动作时间应小于l o m s 。 而线路后备保护的动作时间通常在o 5 s 以上。另外，当枢纽变电所母线发生 短路故障时，将可能引起发电机组失去同步，从而造成电力系统大量甩负荷 而破坏系统稳定运行。 4 ) 破坏发电厂的正常运行。当母线发生短路并且故障切除时间较长时，发电厂 浙江大学硕士毕业论文 厂用电的电压将大幅度下降。此时驱动给水泵、送风机、引风机等的电动机 的转矩大大减小，使厂内热力系统的正常工作遭到破坏，导致发电厂不能维 持正常运行。 因此，对重要的3 5 k v 及其以上电压等级的发电厂和变电所应装设专用的母 线保护。详细请参考继电保护和安全自动装置技术规程s d j 6 - - 8 3 规定。 2 2 母线保护的要求 和其它动作于跳闸的继电保护一样，母线保护在技术上一般也应满足四个基 本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。 母线保护的选择性是指母线保护具有很好的区分内部短路和外部短路的能 力，以及在各种运行方式下区分出故障母线组的能力。通常母线上连接有发电机、 变压器，线路等多个连接元件。非固定连接母线主接线运行方式具有操作灵活、 运行多变的特点而被广泛应用。母线上的连接元件在系统运行中需要经常在两条 母线上，为了保证母线保护的选择性，传统上采用的方法是切换差流( 小差) 回 路) 和出口回路，使得保护识别的运行：孑式和实际的运行方式保持一致。现在的 微机保护中，则采用另一种自适应的识别方法，通过刀闸辅助触点位置正确识别 母线的运行方式，从而避免了t a 回路切换所造成的误动作。 快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的 情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在母线发生故障时， 应力求母线保护装置能迅速动作切除故障。另外，快速的母线保护特性可以减少 保护装置收t a 饱和的影响，提高动作的准确性。例如，在中压母线中，为了解 决目前实际运行中由于中低压母线发生故障几率较高、延迟切除故障导致故障发 展、扩大，从而造成的巨大的经济损失的问题，要求在l o o m s 内快速切除母线故 障。 母线保护的灵敏性，是指对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反映 能力。即在保护范围内部故障时，不论短路点的位置、类型如何，以及短路点是 否有过渡电阻，保护都能够敏锐感觉，正确反应。母线保护的灵敏度可以用启 动元件的灵敏系数来校验，根据继电保护和安全自动装置技术规程的要求， 起动元件的灵敏度系数不小于2 。 浙江大学硕士毕业论文 保护的可靠性，是指该保护在保护装置规定的保护范围内，发生它应该动作 的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其它该保护不应该动作的情况下，则不 应误动作。 母线保护的可靠性包括两个方面的内容：保护不拒动和保护不误动。提高不 误动的可靠性和提高不拒动的可靠性的措施常常是相互矛盾的。如前文所示，母 线故障可以利用供电元件的保护设备加以切除，所以，对于母线保护，提高母线 保护的不误动的可靠性比提高其不拒动性的可靠性更为重要。 2 3 几种母线保护技术 我国电网中的母线保护类型较多，从元器件构成上大致可以分为整流型、集 成电路型和微机型；从保护原理上，大致上可以分为电流差动母线保护、电流比 相式母线保护、电压差动母线保护和阻抗式母线差动保护。 为了满足速动性和选择性的要求，母线保护中以差动保护应用的最为广泛。 将在第三章中详细讲述。 2 3 1电流比相式母线保护7 i 电流比相式母线保护，是为了适应连接元件在两组母线之间进行切换而研制 成的一种母线保护方式。其基本工作原理是利用外部故障时母线上各连接元件电 流相位关系与内部故障时不同来实现保护功能的。为了清楚说明，以图2 2 加 以说明。假设母线上只有两个连接元件。 图2 - 2网络接线图 当母线正常运行及外部故障时( 如d ，点) ，按规定的电流正方向来看，厶和j ： 大小相等相位相差1 8 0 度。当母线内部故障( 如d z 点) ，l 和，：都流向故障点， 限 浙江大学硕士毕业论文 在理想的情况下，两者相位相同。也就是说，母线在正常运行及外部故障时至少 有一个元件的电流相位与其他元件电流相位是相反的，即相位差1 8 0 度。而内部 故障时各元件电流相位则相同。这样就可以正确区分母线内部和外部故障。 通过和母联电流进行相位的比较，即可以区分出故障母线。 比相式母差保护优点在于：灵敏度不受c t 比误差和各c t 型号不相同的影响； 各连接元件c t 的变比不同时，也无须加中间变流器或用软件来调整。缺点在于： 在一个半接线或环形母线，以及母线倒闸操作中母线故障，将造成比相式母线保 护拒动。另外，比相式母线保护只能采用按相比相的办法，不能利用综合变流器 将三相电流综合后进行比相，否则也将造成保护拒动。 2 3 2 中阻抗母线差动保护 中阻抗母线保护最初由瑞典a s e a 公司研制出，并在接下来的4 0 多年的运行 中被证明是一种快速、灵敏的母线保护。中阻抗母线保护，是指在差动回路中串 联接入一个2 0 0q 左右的阻抗，以提高保护的灵敏度。在保护方案上，是基于两 个基本假设。3 ： i )对于夕 部故障，完全饱和的连接元件的电流互感器二次回路可以只用 其全部直流回路电阻表示； 2 ) 对于内部故障，空在的连接元件的电流互感器二次回路可以用一个较 大的励磁阻抗表示。 经推导，中阻抗母线保护的动作方程表达为： i d = s - i r + k ( 2 1 ) 式中：i d 为流进差动回路的总电流：i ，为流进继电器的总电流；s 为制动系数。 在正常运行状态下，设流入差动回路的不平衡电流为口t l r ( o a 1 ) ，选取 适当的s ，使得式( 2 - 2 ) 成立，就可以保证稳定可靠运行。 t 2 j d 足。k ( 4 - 1 0 ) 浙江大学硕 毕业论文 其中：足。为比率制动系数； 为：纂j 个连接元件的电流：屯为差动继 电器的最小动作电流；m 为两段母线的元件数；五，为单元接线系数。足，中单元 系数排列规则详见第三章表3 2 所示。根据运行中出现的各种可能性，j ：的取 值为：l ，0 ，一1 。当母联单元断开时墨= o ；当电流从i 母流出时，墨= l ：当 电流从i i 母流出时( 相对指定的i 母) ，墨= 一l 。对于k ，( ，1 ) ，以i 母为例， 当支路与i 母连接时，丘，= 1 ；当支路与i 母断开时，k ，= 0 。 当任一相的差动判据同时满足“起动元件”和“动作元件”的动作判据时， 即判别为“差流越限”，差动保护动作于出口。也即是图4 2 中所示的动作区。 4 2 大差及小差 微机母线差动保护一般包括大差差动回路和小差差动回路。大差差动回路是 指除母联开关或分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差电 流是指该段母线上所连接的所有支路( 包括母联开关和分段开关) 电流所构成的 差动回路“4 。对于某一母线系统，大差差动电流用于判别母线区内和区外故障， 小差差动电流用于故障母线的选择。以双母线接线为例，在一条母线内部故障时， 大差差动保护和该条母线的小差差动保护都动作才构成跳闸的必要和充分条件。 逻辑图如图4 3 所示。 跳i 母 髋母 图4 - 3 差动保护动作逻辑图 大差回路和小差回路的差动判别依据，在表达形式上是一致的，即如式( 4 一 i ) ( 4 4 ) 。但是在计算时，根据大差回路和小差回路的定义，在计算内容上 是有差异的，主要是母联开关电流和分段开关电流。要进行差动回路的计算，就 需要得到各单元电流和单元接线系数髟。对于不同的母线接线方式，当其运 浙江大学硕士毕业论文 行方式发生变化时，差动电流和制动电流的计算方法是不变的，变化的只是各单 元的电流值和单元接线系数。 电流，可以从各单元的电流互感器中直接获得，单元接线系数世，当电流 差动保护应用于不同母线的接线方法，例如单母线和双母线时，特别是当母线运 行方式发生变化时，世也需要随之改变，以进行正确的差动计算。 接线系数只有1 ，0 ，一l 三个值。其作用有两个：一是确定大差和小差投入 的单元和电流极性；二是小差动作时确定是否跳该单元。根据第三章中表3 - 2 规定的排列规则，设计接线系数岸输出量为： k o i n i t ：大差的初始计算单元号。由于需要考虑的l1 中接线方式中所包含 的母联单元断路器的个数不同，并且在常规运行时，大差回路是不需要考虑母联 单元的，所以当使用于不同接线方式时，保护软件需要有选择地从数据中截取有 用的数据。 根据上述的1 1 种母线接线方式图，可以得到相应的k o i n i t 值。如表4 - i 所示。 表4 1 11 种母线接线方式的k o i n i t 值查询表 接线方 l 2 3456 7 89l o1 1 式号 苴苴 基专母旁母双 盥 双 接个 母母 本 用 联 路 线 母母 母 线 生 线双母兼兼兼 堕 分双 方开分 母 联旁 母 旁分段分 式关 段线专路联母 段 带 段 用旁 旁 路 路 k oi n i t l122211l4l 5 k _ i ( 1 ) k _ i ( 3 0 ) ：i 母( 或者ia 母) 的小差接线系数，由于设计母线单元容 量为3 0 ，所以，数据长度为3 0 。 k - i i ( 1 ) k - i i ( 3 0 ) ：母( 或者i i a 母) 的小差接线系数，阊上所述。 k _ i b ( 1 ) k - i b ( 3 0 ) ：ib 的母小差接线系数，用于双母单分段和双母双分段 接线方式。 k i l b ( 1 ) k _ i i b ( 3 0 ) ：i ib 的母小差接线系数，仅用于双母双分段接线方式。 浙江大学硕士毕业论文 除了接线方式，单元接线系数还与母线运行方式密切相关。 母线接线方式的描述方法已经在第三章中详细给出了，下面主要介绍母线的 几种运行方式。 4 3 几种特殊母线运行方式 非固定连接母线主接线方式由于具有操作灵活、运行多变的特点而被广泛采 用。同时，也给母线保护提出了挑战，即保护能够正确识别母线的运行方式。本 文针对母线实际运行的情况，将母线运行方式进行了归类，主要有以下5 种特殊 运行方式。 1 ) 内部支路切换 双母线运行时，当一组母线上的某条支路检修某一组断路器时，或者轮流检 修一组母线时，为了不致使供电中断，可以通过支路断路器和隔离刀闸，在两条 母线之间进行切换。此时，双母线原来的固定连接就被破坏。在单母分段接线或 者单母分段带旁路接线的条件下也可能发生类似的情况。图4 4 中所示即为典型 的双母线接线情况下内部支路切换的情况。 i 母 i i 母 图4 4 双母线接线中支路1 # 切换前后母线连接图 2 ) 代路运行 在第三章中提到，为了提高母线运行的可靠性，通常在母线接线中加设旁路 母线。由于高压断路器检修时间比较长，通常都在半个月以上，为了保证断路器 检修期间输电线路或变压器的正常运行，部必须利用旁路母线来代替检修线路的 断路器运行，此时，母线处于代路运行状态。代路运行时，原本流经支路t a 的 电流流经旁母断路器，在进行差动计算，特别是大差回路计算时应当注意。 3 ) 双跨运行 浙江大学硕：上毕业论文 断路器两端的线路隔离开关都闭合运行时，母线处于双跨运行状态。双跨运 行发生在刀闸操作过程中，短时存在。若长期发生，保护装置需要发出警告信号， 提行运行人员进行检查。 4 ) 单母运行 这里所说的单母运行指的是双母情况下投单母运行。通常是某段母线检修时 出现的运行方式。在这种运行方式下，差动元件不需要进行单元选择；另外，也 不允许进行t v 切换，而在t v 断线时开放电压闭锁元件。 现在的微机母线保护通常是通过设置单母运行压板信号，从“常规”运行方 式转换为“单母”运行方式时，在倒闸操作完成后，投入压板输入。从“单母” 运行方式退出时，操作过程相反。 5 ) 分列运行 当两条母线没有电的联系时，即确定母线处于分列运行状态。否则，为互联 运行。 在程序中设置分列运行状态的作用是为了防止在t v 切换时，产生误切换，因 为处于分裂运行时是不允许切换的，此时若t v 断线，电压闭锁元件开放。 若t v 正常，该运行方式判别是否正确没有关系。但若t v 断线，该运行方式若 误判，存在误动或拒动的可能：若实际处于分裂运行时误判为互联，区内故 障时电压闭锁元件可能不能开放，造成保护拒动；反之，互联运行时误判为分 裂运行，t v 断线时将一直开放电压闭锁元件，一方面是增加母差保护误动概率， 另一方面是在相邻母线发生故障时会造成非选择性动作。 4 4 母线电流差动保护的其它元件 电流差动母线保护中，电流差动回路是母线保护的主要部分，但是对于整个 母线保护装置来说，还包括其它复杂的保护模块，如电压闭锁、死区保护等。图 4 - 5 简单描述了母线保护装置中各模块之间的联系。 浙江大学硕：上毕业论文 图4 5 母线保护装置中各模块之间的联系图 4 4 1电压闭锁元件 电压闭锁元件中通常采用负序电压元件和零序电压元件等，这里介绍一种复 合电压元件。逻辑图如图4 - 6 所示。 图4 - 6 复合电压元件逻辑图 从图4 - 6 中可以看出，复合电压元件中包含零序电压判别、负序电压判别以 及低压判别，受到系统中性点接地方式的影响。 当系统中性点接地时，采用的判据为： 浙江大学硕士毕业论文 3 是ia 或ib 母 普通支路的刀闸位置；g _ i i ( m ) 为i i 母刀闸位置。对于双母双分段 接线方式：情况与双母单分段情况类似。其它接线方式，引入方法 很直观，不再说明。 2 ) 跨母( 条) 隔离刀闸位置k g l 、k g 2 ：对于母线兼旁路接线方式，在装 置硬件中将所有支路的跨母刀闸合并后输入，并存放在k g l 中。其它接 线方式的k g l 、k g 2 可参见第二章中的母线接线图。 浙江大学硕士毕业论文 5 2 运行方式的程序判别方法 5 2 1 支路切换判别 当母线连接支路单元由于某些原因，断开或者闭合线路断路器和隔离倒闸 时，将影响差动电流的计算。为了判别是否发生支路切换，可以通过隔离刀闸的 位置和相关的断路器的状态共同来判别。 根据隔离刀闸和开关跳闸位置判别母联( 分段) 开关回路是否断开，以母联单 元断路器1 为例： d k l = ! g 一，( 1 ) + ! g 一1 1 ( 1 ) + r f 阿 支路单元是否断开，也可以通过以上的计算方法判别。 5 2 2 代路运行方式判别 这里设置四个代路运行状态字，d l i d l 4 ，用于记录代路运行方式。由于代 路运行方式对差动保护的计算，特别是大差回路计算有很大的影响，所以将在下 一章中主要讨论。 5 2 3 双跨运行方式 双跨运行方式时，任何一段母线差动保护动作时，将另一段母线也切除。只 有部分接线方式有此问题。这里设置了两个变量r _ s k l 和r _ s i ( 2 ，用于记录母线 的双跨运行方式。对于没有双跨的接线方式，程序中清0 ，即r j k l = r _ s k 2 = o 。 判别方法如下。 基本双母线、专用母联专用旁路接线时， 彳 r s k l = g i ( i ) & g i i ( 七) = 2 母联兼旁路接线时，代路运行时，母联单元当作普通支路a ， r s k i = f g i ( i ) & g 一( 后) 】+ r d l i & g 一，( 1 ) & g 一1 0 ) k = 2 旁路兼母联接线时，代路时旁路单元变成母联，不参与双跨判别，所以有， 浙江大学硕士毕业论文 r s k i = g i ( | j ) & g 一( i ) + ! r d l i & g 一，( 1 ) & g z ( 1 ) k = 2 母线兼旁路时，代路运行时，变成单母线接线方式，没有双跨问题。 m r s k l 司r d l l & 【g i ( 女) g i i ( 女) 】 双母单分段接线时，由于分段接线单元接线固定，所以可以通过单元固定接 线号进行识别，并且需要判别r _ s k 2 ，即 吖 r 一s k l = g i ( 七) & g i i ( ) ! s 一上( 七) 】 k = 4 m r 一| s ：k 2 = g i ( 七) & g 一( 七) ：s 一上( 七) 】 k = 4 双母线双分段时， m r s k l = g i ( 后) & g i i ( i ) & ! s e ( 女) t = 5 r s k 2 = g i ( 七) & g 一( 七) s 一三( 七) 】 = 5 单母线和一个半接线时，由于不涉及双跨的问题，所以，不需要进行判别。 5 2 4 单母运行方式判别 这里所说的单母运行方式，是指双母线接线条件下投单母运行。通常是某段 母线检修时出现的运行方式。在这种运行：疗式下，差动元件不需要进行单元选择； 另外，也不允许进行t v 切换，而在t v 断线时开放电压闭锁元件。保护装置 中通常设置有“单母运行”压板。 针对几种可能出现单母运行的接线方式，表5 2 给出了不同接线方式下单母 运行方式判别的数学方法。程序中设置为r _ d m 标志。 表5 2r _ 叫的判别方法 接线方式号接线方式 rd m 一 1 一个半开关 s _ m ( 9 ) & y b i 3 、4 、5 单母线分段、基本双母线、s - m ( 9 ) & y b l 1 | l 1 d k l 专用母联专用旁路 6 、7 、8 、l o 母联兼旁路、旁路兼母联、 s _ m ( 9 ) & y b i & w l i & d k l 浙江大学硕士毕业论文 5 2 5 分裂运行方式判别 针对母联( 分段) 开关1 、开关2 、开关3 、开关4 分别设置了分裂运行方式：耻f l l 、r f l2 、r f l3 、r l4 。r _ f l l 的判别方法如表5 - 3 所示。 表5 - 3r - f l1 ( 开关1 ) 的判别方法 接线方式号 接线方式rf l1 1 、2 一个半开关、单母线 3 单母线分段 w l l d k l 4 、5 、9 、1 l 基本双母线、专用母联 ! r s k i & w l i & i ) k 1 专用旁路、双母单分段、 双母双分段 6 母联兼旁路 ! rs k i & e w l1 d l ( - 1 + r d l l 【7 旁路兼母联 rs k i & w l i & d k i + 【r _ d l l 8 母线兼旁母r _ d l i + ! r - s k i & w l l d k i l o 单母分段带旁路r _ d l i + w l i & d k l 说明： 1 ) 对于一个半开关接线，只要不是单母线运行，通常总是互联( b 口不是分裂 运行) 的。 2 ) w l l gd k l 表示开关上无电流且隔离刀闸位置断开时，才判定开关l 是断 开的，以防止隔离刀闸位置测量不准的问题。 3 1 对于双母线接线方式，当处于跨线运行时，肯定是互联的。 4 ) 对于母联兼旁路接线方式，当处于代路运行时，母联开关变成旁路 开关，故只要判别是否是跨线运行就行了。 5 ) 对于旁路兼母联方式，当不处于代路运行时，只要判别跨线运行。 6 ) 对于母线兼旁母方式，当处于代路运行时，相当于单母线，但母联 开关若闭合，则两段母线肯定处于互联状态，故不需要进行跨线运 行判别。 7 ) 对于单母单分段方式，单处于代路运行时，肯定是分裂运行。 只有双母单分段接线和双母双分段接线需要考虑其它几个分裂运行标志