母线差动保护如何实现（文档篇）

1、母线差动保护如何实现（文档3篇） 以下是网友分享的关于母线差动保护如何实现的资料3篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。母线差动保护第一篇关于母线差动保护摘 要：母线保护是发电厂和变电所保护的重要元件，母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施, 母线工作的可靠性直接影响着发电厂和变电所工作的可靠性，同时，变电所或发电厂的高压母线也是电力系统的中枢部分，若母线故障不能迅速切除，将会造成或扩大事故。本文阐述了母线差动保护的原理，对几种母线差动保护的方法进行阐述和比较。关键词：母线保护，原理，差动，方法，比较。中图分类号：u224.2+7文献标识码： a 文章编号：引言母线保护是保证电网安

2、全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。迄今为止，在电网中广泛常用的有固定连接的母线差动保护、母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护。母线差动保护的原理用通俗的比喻，就是按照收、支平衡的原理进行判断和动作的。因为母线上只有进出线路，正常运行情况，进出电流的大小相等，相位相反。如果母线发生故障，这一平衡就会破坏。有的保护采用比较电流是否平衡，有的保护采用比较电流相位是否一致，有的二者兼有，一旦判别出母线故障，立即启动保护动作元件，跳开母线上的所有断路器。如果是双母线并列运行，有的保护会有选择地跳母线差动保护

3、九-0一邵第二篇情景四 母线的继电保护任务4.1母线差动保护任务要点：1) 了解母线差动保护的意义与要求。2) 掌握母线差动保护的分类。3) 对常用的母线差动保护进行计算。理论分析：为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。实现母线差动保护必须考虑在母线上一般连接着较多的电气原件（如线路、变压器、发电机等），因此，就不能像发电机的差动保护那样，只用简单的接线加以实现。但不管母线上原件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的。4.1.1母线差动保护的基本要求实现母线差动保护的基本原则为：（1）在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所合连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或

4、表示为I =0。（2）当母线上发生故障时，所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零，因此I =I d (I d 短路点的总电流) 。（3）如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体说来，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其他元件中的电流则是同相位的。4.1.2完全电流母线差动保护完全电流母线差动保护的原理接线如图4.1所示，在母线的所有连接元件上装设具有相同变比和特性的电流互感器。因为在一次侧电流总和为零时，母线保护

5、用电流互感器必须具有相同的变比n TA ，才能保证二次侧的电流总和也为零。所有互感器的二次线圈在母线侧的端子互相连接，另一侧的端子也互相连接，然后取差动回路中的电流与整定值进行比较。 （a ）内部故障 （b ）外部故障图4-1完全电流母线差动保护的原理接线图正常运行或外部故障时，I in =I out ，因I 1+I 2=I 3，所以 I =I +I 12-I 3=0 （4-1） 二次侧I R =I 1+I 2-I 3=0 （4-2）母线故障时，有二次侧 I =T A （4-3） I 1+I 2+I 3=F I I R =I 1+I 2+I 3F / （保护动作） （4-4） n O I P差

6、动保护继电器按照下面两个条件进行整定计算，取较大者为整定值。（1）躲过外部短路可能产生的最大不平衡电流I unb .max ，有I OP . R =K rel I unb .max =K rel 0.1I F .max /n TA （4-5）（2）TA 二次回路断线时不误动，则有I OP . R =K rel I LO .max /n TA （4-6）式中， I LO .max 母线连接元件中，最大负荷之路上最大负荷电流。K sen =I F .min 2 （4-7） I OP . R n TA式中，I F .min 在母线上发生故障的最小短路电流（连接元件最少）。完全电流母线差动保护原理比较

7、简单，通常应用于35kV 及以上单母线或双母线经常只有一组母线运行的情况，母线故障时，所有连于母线上的设备都要跳闸。4.1.3 高阻抗母线差动保护(也称电压差动母线保护)在母线发生外部短路时，一般情况下，非故障支路电流不很大，它们的电流互感器TA 不易饱和，但是故障支路电流集各电源支路电流之和，可能非常大，它的TA 就可能极度饱和，相应的励磁阻抗必然很小，极限情况下近似为零。这时虽然一次电流很大，但其几乎全部流入励磁支路，二次电流近似为零。这时差动继电器中将流过很大的不平衡电流，将使完全电流差动母线保护误动作。为避免这种情况下母线保护的误动，可将图4.1中的电流差动继电器改用内阻很高的电压继电

8、器，其阻抗值很大，一般约为2.5k 7.5k 。高阻抗母线差动保护的原理接线如图4.2 所示。 图4.2高阻抗母线差动保护原理接线图假设母线上连接有n 条支路，第n 条支路为故障支路，母线外部短路的等值回路如图4.3所示。图中虚线框内为故障支路TA 的等效回路，Z m 为励磁阻抗，Z 1和Z 2分别为TA 的一次和二次绕组漏抗，r 为故障支路TA 至电压继电器二次回路的阻抗值，r 为电压差动继电器的内阻。在外部短路时，若电流互感器无误差，则非故障支路二次电流之和与故障支路二次电流大小相等、方向相反，此时差动继电器（不论是电流型的还是电压型的）中的电流为零，非故障支路二次电流都流入故障支路TA

9、的二次绕组中。外部短路最严重的情况是故障支路的TA 出现极度饱和的情况，其励磁阻抗Z m 近似为零，一次电流全部流入励磁支路。由于电压差动继电器KV 的内阻r 很高，非故障支路二次电流都流入故障支路TA 的二次绕组，差动继电器中电流仍然很小，不会动作。在内部短路时，所有引出线电流都是流入母线的，所有支路的二次电流都流向电压继电器。由于其内阻很高，电压继电器端出现高电压，于是电压继电器动作。 图4.3 母线外部短路时高阻抗母线差动保护等值电路高阻抗母线差动保护的优点是保护的接线简单、选择性好、灵敏度高，在一定程度上可防止母线发生外部短路并且TA 饱和时母线保护的误动作。但高阻抗母线差动保护要求各

10、个支路TA 的变比相同，TA 二次侧电阻和漏抗要小。TA 的二次侧要尽可能在配电装置处就地并联，以减小二次回路连线的电阻。因而此种母线保护一般只适用于单母线。此外，由于二次回路阻抗较大，在区内故障产生大故障电流情况下，TA 二次侧可能出现相当高的电压，因此必须对二次电流回路的电缆和其他部件采取加强绝缘水平的措施。 实践内容：1) 去大型变电站参观母线差动保护装置。知识拓展：1) 参看母线差动保护装置说明书，逐步掌握母线差动保护的类型。总结与思考：1) 母线差动保护的意义？2) 思考完全电流母线差动保护的工作原理？ 任务 4.2 比率制动式母线差动保护任务要点：1) 理解比率制动式电流差动保护的

11、原理2) 会用比率制动式电流差动保护进行设计理论分析：为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。实现母线差动保护必须考虑在母线上一般连接着较多的电气原件（如线路、变压器、发电机等），因此，就不能像发电机的差动保护那样，只用简单的接线加以实现。但不管母线上原件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的。4.2.1 比率制动式电流差动保护的动作原理比率制动式电流差动保护是指继电器的动作电流随外部短路电流的增大而自动增大，而且动作电流的增大比不平衡电流的增大还要快。设有大差启动元件、小差选择元件和电压闭锁元件。大差启动元件和小差选择元件中有反映任意一相电流突变或电压突变的启动量，它和差

12、动动作判据一起在每个采样中断中实时进行判断，以确保内部故障时电流保护正确动作，在同时满足电压闭锁开放条件时跳开故障母线上所有断路器。4.2.2比率制动式电流保护动作过程因为母线在正常工作或其保护范围外部故障时所有流入及流出母线的电流之和为零（差动电流为零），在内部故障情况下所有流入及流出母线的电流之和不再为零（差动电流不为零）。基于这种前提，差动保护可以正确地区分母线内部和外部故障。具有比率制动特性的母线差动保护引入了两个主要量，其中反映差流的动作量为I d 和反映外部短路时穿越电流的制动量为I brk 。制动电流和动作量的计算式分别为：I d =i 1+i 2+. +i n （4-8）I b

13、rk =(i 1+i 2+. +i n ) （4-9）比率制动式电流差动保护的基本判据为I d I act .0 -I d KI brk -（1）其动作特性曲线如图4.4所示。 图4.4 比率制动式电流差动保护动作特性（2）动作情况分析：外部故障短路电流很大时，不平衡电流较大，容易满足，但不平衡差动电流占制动电流的比率很小，因而式不会满足，动作条件由上述两判据、“与”门输出，所以当外部短路故障电流较大时，由于式使得保护不会误动。 而内部故障式易于满足，只要同时满足式提供的差动电流动作门槛，保护就能正确动作，这样提高了差动保护的可靠性。实践内容：1) 去大型变电站参观母线保护装置。知识拓展：1)

14、 参看比率制动式电流差动保护装置说明书。总结与思考：1) 母线比率制动式电流差动保护的意义？2) 思考比率制动式电流差动保护的工作原理？ 任务 4.3 断路器失灵保护任务要点：1) 理解断路器失灵保护的原理2) 会用断路器失灵保护进行继电保护设计理论分析：由于断路器失灵保护是在系统故障的同时断路器失灵的双重故障的情况下的保护，因此允许适当降低对它的要求，即仅要最终能切除故障即可。装设断路器失灵保护的条件有：(1)相邻元件保护的远后备保护灵敏度不够时应装设断路器失灵保护。对分相操作的断路器，允许只按单相接地故障来校验其灵敏度。（2）根据变电所的重要性和装设失灵保护作用的大小来判断装设断路器失灵保

15、护。例如多母线运行的220kV 及以上变电所，当失灵保护能缩小断路器拒动引起的停电范围时，就应装设失灵保护。 4.3.1 对断路器失灵保护的要求对于220kV 及其以上的主干网，通常装设两套独立的全线快速动作的保护以防止保护装置的拒动。对于断路器的拒动，则可装设专门的断路器失灵保护来解决。失灵保护是一种近后备保护。对断路器失灵保护的要求：（1）失灵保护的误动和母线保护误动一样，影响范围很广，必须有较高的可靠性。（2）失灵保护首先动作于母线断路器和分段断路器，此后相邻元件保护已能以相继动作切除故障时，失灵保护仅动作于母联断路器和分段断路器。（3）在保证不误动的前提下，应以较短延时、有选择性地切除

16、有关断路器。（4）失灵保护的故障鉴别元件和跳闸闭锁元件，应对断路器所在线路或设备末端故障有足够的灵敏度。下面以图4.5所示线路为例来说明失灵保护工作的原理。 图4.5 失灵保护工作原理图K 处发生故障时，5QF 拒动，装设于变电所B 的断路器失灵保护动作，加速断开2QF ，3QF, 可使故障范围不至于影响到变电所A 和C 。1QF ，4QF 的远后备保护动作也可达到同样的目的，但因为动作时间太长满足不了系统的稳定性要求。4.3.2断路器失灵保护的基本原理断路器失灵保护由启动元件、时间元件和出口回路组成，如图4.6所示。所有连接到一组（或一段）母线上的元件的保护装置，当其出口继电器（如KCO1、

17、KCO2）动作于跳开本身断路器的同时，也启动失灵保护中的公用时间继电器 KT，此时，时间继电器的延时应大于故障线路的断路器跳闸时间及保护装置返回时间之和，因此，并不妨碍正常的切除故障。如果故障线路的断路器拒动时，例如K 点短路，KCO1动作后 QF1拒动，则时间继电器动作， 启动失灵保护的出口继电器 KCO3，使连接到该组母线上的所有其他有电源的断路器（如QF2、QF3）跳闸，从而切除了K 点的故障，起到了QF1拒动时的后备作用。 图4.6 断路器失灵保护构成原理图由于断路器失灵保护要动作于跳开一组母线上的所有断路器，而且在保护的接线上将所有断路器的操作回路都连接在一起，因此，应注意提高失灵保

18、护动作的可靠性，以防止误动而造成严重的事故。为提高断路器失灵保护动作的可靠性，要求启动元件必须同时具备以下两个条件才能启动：(1)故障元件的保护出口继电器（如图4.6中的KCO1或KCO2）动作后不返回。(2)在故障保护元件的保护范围内短路依然存在，即失灵判别元件启动。 当母线上连接元件较多时，失灵判别元件可采用检查母线电压的低电压继电器，以确定故障仍未切除，其动作电压按最大运行方式下线路末端短路时保护应有足够的灵敏性来整定。当母线上连接元件较少时，可采用检查故障电流的电流继电器，作为判别拒动断路器之用，其动作电流在满足灵敏性的情况下，应尽可能大于负荷电流。由于断路器失灵保护的时间元件在保护动

19、作之后才开始计时，所以延时t 只要按躲过断路器的跳闸时间与保护的返回时间之和来整定即可，通常取0.3s0.5s。当采用单母线分段或双母线时，延时可分两段，第一段以短时限动作于分段断路器或母联断路器，第二段再经一时限动作跳开有电源的出线断路器。为进一步提高保护工作的安全性，应采用负序、零序和低电压元件作为闭锁元件，通过“与”门构成断路器失灵保护的跳闸出口回路。 实践内容：1) 去大型变电站参观母线保护装置。知识拓展：1) 参看断路器失灵保护装置说明书。总结与思考：1) 断路器失灵保护的意义？2) 思考断路器失灵保护的工作原理？ 任务4.4 微机型母线保护装置原理及构成 任务要点：1) 理解微机型

20、母线保护装置的原理和构成理论分析：为满足速动性和选择性的要求，微机型母线保护都采用新型的复合比率式的差动保护及采用同步识别法克服TA 饱和对差动不平衡电流的影响。4.4.1微机型母线保护的基本原理对于多母线保护，差动回路是由一个母线大差动和几个各段母线小差动构成的。母线大差动是值除母联断路器和分段断路器以外，各母线上所有支路电流所构成的差动回路。某一段母线的小差动是指与该母线相连接的各支路电流构成的差动回路，其中包括了与该母线相关联的母联断路器和分段断路器，根据以上原则，多母线微机保护应作如下配置。（1）主保护配置。母线主保护一般均配有比率差动保护，并采用复合电压及TA 断线两种闭锁方式闭锁差

21、动保护，大差动瞬时动作于母联断路器，小差动做选择元件跳被选择母线的各支路断路器。（2）其他保护配置。断路器失灵保护，由连接在母线上各支路断路器的失灵起动触点来启动失灵保护，最终跳连接该母线的所有电源支路断路器。除此之外，还没有母联单元死区故障保护（母联失灵保护）和母线充电保护、母联过电流保护。（3）保护启动元件配置。微机母线保护启动元件有三种：1、，母线电压突变量元件；2、母线的“和电流”突变元件及“差电流”越限；3、双母线的大差动过电流元件。通常为使启动元件可靠动作，启动元件动作后记忆40ms ，并在差电流小于电流门槛值的75%时返回。4.4.2微机型母线保护的结构原理微机母线保护均分相比率

22、差动原理工作。如图4.7所示为微机型母线保护硬件结构，主要分为三大部分：1、比率差动保护CPU1插件；2、保护闭锁CPU2插件；3、保护管理CPU3插件。此外还有：1、母线电压、母线各支路电流模拟量输入及其ADC 变换插件；2、光耦开关了输入、输出插件；3、出口信号、警告信号插件；4、电源等插件。 电流量A/D变换液晶显示通信联系RX,TX管理机CPU3RX,TX通信接口闭锁CPU2电压量A/D变换保护CPU1开关量I/O光隔模入出口信号键盘输入模入电源插件+5V,+24V0V 开关量I/O光隔开入开出 图4.7 微机型母线保护硬件结构图在三大部件中，CPU1主要完成比率差动判据计算及出口逻辑

23、判断；CPU2根据母线电压及有关开关量完成复合电压闭锁保护任务；CPU3保护管理机主要完成人机接口、打印报告、通信管理三个任务。通信管理中除了与保护CPU1插件及闭锁CPU2插件通信外，还要与变电所监控系统通信。CPU1和CPU2插件的硬件部分完全相同。此外，CPU1是按相构成比率差动保护，而各支路电流模拟量输入及其ADC 变换插件是按不同间隔顺序组件。微机型母线保护的这种结构，很有利于向分布式的母线保护发展。分布式的母线保护充分利用保护网路化的特点，将各电压、电流模拟量输入及其ADC 变换都安排到其间隔层的合并单元去，然后通过现场总线将合并单元与保护、闭锁CPU 通信联系起来。 实践内容：1

24、) 去大型变电站参观母线保护装置。知识拓展：1) 参看微机型母线保护装置说明书。总结与思考：1) 微机型母线保护的意义？2) 思考微机型母线保护的工作原理？ 微机母线保护各种接线方式下差动保护原理的实现第三篇中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集微机母线保护各种接线方式下差动保护原理的实现王攀峰，杨剑锋，刘世立，李瑞生（许继电气保护及自动化事业部，河南许昌；宁夏宁东供电局，宁夏银川）摘要：针对微机母线保护设计、检验、运行中常遇问题，研究了母线的各种常见接线方式和运行方式下差动保护原理的实现方法。对单母线、单母分段、单母三分段、双母线、双母单分段、双母双分段、接线、母联兼旁路、旁路兼母联、母线兼

25、旁母等种接线方式，对倒闸、带旁路等运行方式，提出了差动电流计算范围的自适应调整方法，对元件极性（尤其是特殊元件的极性）提出一种约定方案。关键词：极性：差动电流；运行方式；接线方式引言目前，微机母线保护在电力系统中得到了广母线。大差、小差均采用具有比率制动特性的电流差动算法，其动作方程为：，（）（）泛应用，使用最多最成熟的原理是具有比率制动特性的差动保护原理。差动保护原理实现的基础是差动电流（以下简称差流）的计算，差流计算的两个关键点是差流计算范围和对极性的规定。，其中：酬，驯。（）（）微机母线保护通过引入各元件隔离刀闸辅助触点位置来自动识别母线各种运行方式的切换，从而实时改变差流的计算范围，实

26、现差流计算范围随运行方式变化的自适应。极性规定接入母线保护的所有元件（包括进线、出线）都要保持一致【】，要求极性式中：，为母线上第个元件的电流，为母线上的元件个数，为差动电流，为制动电流，为比率制动系数，。为差动电流整定门坎。，特性曲线如图所示：由母线指向线路或主变；即极性端在母线侧，另，外，母联旁路等特殊元件的的极性还需进一步约定，本文以所有元件极性端在母线侧为前提来说明对特殊元件极性的要求。当然，也有少图，一一，特性曲线部分电厂、变电站极性端在线路和主变侧，但必须保持一致，此时，其特殊元件的极性则须与本文所述要求相反。各种接线方式下差动保护原理的实现单母线接线该接线方式最简单，不用引入隔离

27、刀闸辅助触点，只设置一个差动回路，将母线上所有元件电流计入该回路即可。具有比率制动特性的差动保护原理口对多段母线的保护差动保护设置大差及各段母线小差，大差作为起动元件，用以区分母线区内外故障：小差作为选择元件，用以选择故障继电保护图单母线接线】单母分段接线一上矗“一上图单母线分段接线一母线的出线不超过回时，一般采用该接线方式【】。差流计算：该接线方式下需设置大差和两个小差，需引入分段断路器隔离刀闸辅助触点。大差计算范围包括母线上除分段外的所有元件电流，大差计算不依赖隔离刀闸辅助触点；各母线小差计算范围包括该段母线上所有元件电流（包括分段电流），分段电流是否计入，需依赖分段断路器隔离刀闸辅助触点

28、状态。分段的极性：如图，一般约定样分段极性端在母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。双母线接线图双母线接线一母线的出线超过回时，一般采用该接线方式】。差流计算：该接线方式下差流的设置和计算类似于单母分段接线，唯一不同的是：由于每个元件可以在两条母线间切换，因此需引入各元件的隔离刀闸辅助触点，作为各段母线小差计算范围的依据。当检测到某个元件两个隔离刀闸都合或母线互联压板投入时，则所有电流计入一个差动回路，作单母线处理。母联的极性：如图，一般约定母联极性端在母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。单母三分段接线铲吒卜吒一：。！，。！，图单母三分段接线当母线的出线回路较多时，为

29、在母线发生故障时将停电范围限制到最小，常采用多分段接线。如图为单母三分段接线。差流计算：单母三分段接线可看作是单母分段接线的延伸，差流的计算范围、计算方法和分段的处理类似于单母分段接线，唯一的不同是：需设置一个大差和三个小差。分段的极性：如图，一般约定分段极性端在母侧；群分段极性端在母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。双母单分段接线图双母单分段接线差流计算：该接线方式差流的计算范围、计算方法和母联的处理类似于双母线接线，但有以下不同：中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集）需设置一个大差和三个小差；）为解决倒闸操作时差流计算范围的自动切换，还需设置，母差流和母差流。当检测到某元件

30、、母两个隔离刀闸都合或、母互联压板投入时，需将母小差、母小差退出，投入母差流，将母、母作为一段母线处理：当检测到某元件、母两个隔离刀闸都合或、母互联压板投入时，也需做类似处理。母联的极性：如图所示，一般约定拌母联极性端在母侧；母联极性端在母侧，母联极性端在母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。双母双分段接线目躺阚黼图双母双分段接线差流计算：该接线方式一般按两套保护配置【】，每套保护相当于双母线接线，但要注意以下两点：）两个分段在每一套保护中都相当于出线，大差和小差都需计入分段电流：）分段断路器的失灵保护需要两套保护配合完成，具体实现方法为（以撑分段失灵为例）：如图所示，假设母故障，

31、当屏动作跳分段断路器的同时发给屏一个该分段断路器跳闸的信号，屏接收到该信号后，经过延时，若群分段电流越限，则判定为分段断路器失灵，母线保护屏将跳开该分段断路器连接的母线上所有连接元件（即母，包括群母联），最终切除故障口。母联和分段极性：两个母联接入各自保护的极性要求同双母线接线；两个分段若分别有两组，分别接入两套保护，则极性端要求在该套保护所保护的母线侧；若只有一组，串联接入两套保护，则一套保护符合以上要求，另一套保护则与以上要求相反，与要求相反的这套保护需通过控制字做专门设置。接线图接线及以上电压等级母线经常采用该接线方式，如图所示。该方式下按双重化配置要求，每条母线配两套保护，每套保护相当

32、于单母线，共四套保护完成。差流的计算和极性要求同单母线接线。母联兼旁路或旁路兼母联接线为不停电检修出线断路器，以上接线方式中，除接线外，都有可能带旁路；除接线和单母线接线外，都有可能采用母联兼旁路或旁路兼母联接线。本文将以双母线带旁路为例来进行说明。（了了一（）（？了（）图双母线母联兼旁路接线一继电保护所示。图母线兼旁母接线差流计算：该接线方式下，一般每回出线都有一个旁路刀闸，母差保护还需引入这些所有出线的旁路刀闸辅助触点位置，用来识别是双母运行还是旁母运行状态。当检测到任意一回出线的（）图双母线旁路兼母联接线旁路刀闸处于合位，则需做以下处理：）闭锁旁路母线的差动保护；）大差和另一条母线的小差计算需计入母联电流