最新母差保护基本原理

1、母差及失灵保护介绍 母线故障是最严重的电气故障之一，因为它与各个电气元件相联。母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要手段，它的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。 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分为整流型、集成电路型和微机型。第一节母线保护的基本原则1、在正常运行以及母线范围以外故障时，母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等。用等式表示就是：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提供电流，而所有供电给负荷的连接元件中电流都等于零。因此， f(短路点的总电流)3、从电流相位上看，正常运行或外部故障时，至少有一个元件的电流与其他元件电流相位

2、相反。而内部故障时，除电流等于零的元件外，其他元件中的电流则是同相位的。第二节母线的电流差动保护分类1、母线完全差动保护：差动继电器定值按下列条件计算：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,按同名相、同极性连接到差动回路。（1）躲开外部短路时产生的不平衡电流；（2）躲开母线连接元件中，最大负荷支路的最大负荷电流，以防止电流二次回路断线时误动。第二节母线的电流差动保护分类2、母线不完全差动保护：只将连接于母线的各有电源元件上的ta接入差动回路，无电源元件（电抗器或变压器）的ta不接入差动回路。这种方式下，正常运行时差动继电器内流有电流，大小为所有有电源元件提供的负荷电流。因此

3、，其定值采用分段处理。母线完全差动保护原理图ta1ta2ta3差动继电器不完全差动保护原理图ta1ta2ta3差动继电器第三节双母线同时运行时的母线保护在发电厂及重要变电站的高压母线上，一般采取双母线同时运行（母联开关投入）的方式，每组母线连接部分（大约1/2）负荷和电源元件。当一条母线故障时，将只影响到一半的负荷。此时，必须要求母线保护具有故障选择能力。根据实现方法不同，分为固定连接方式的母线完全电流差动保护母联电流相位比较式母线差动保护一、固定连接方式的母线完全电流差动保护双母线同时运行方式，按照一定要求，将引出线和有电源的支路连接于两条母线上。这种母线的完全差动保护称为固定连接方式的母线

4、完全差动保护。优点：1、接线简单，调试方便，运行人员容易掌握；2、元件固定时，有很好的选择性。3、母联断开后，仍有选择能力，母线先后故障，也能可靠动作。固定连接方式的母线完全电流差动保护原理图一、固定连接方式的母线完全差动保护缺点：1、固定连接破坏时，无选择能力，将切除两条母线。2、因要躲外部故障时的最大不平衡电流，灵敏度较低。3、由于采用了速饱和变流器，动作时间较慢，不能快速切除故障。二、母联电流相位比较式母线差动保护这种保护是在具有固定连接元件的母线电流差动保护的基础上改进而来的。它利用比较母联开关中的电流与总的差电流的相位作为故障母线的选择元件。当一母故障时，故障电流从二母通过母联流向一

5、母。当二母故障时，故障电流从一母通过母联流向二母。而总差流是反映母线故障的，相位不变，因此，只要母联有电流流过，选择元件就能正确动作。二、母联电流相位比较式母线差动保护优点：不要求元件固定连接于母线，可大大提高母线运行方式的灵活性。缺点：1、正常运行时母联必须投入运行；2、如果母联拒动，将造成非故障母线通过母联向故障母线提供短路电流，故障不能切除；3、如果在母联开关和母联ta之间故障，将会切除非故障母线，而故障母线不能切除。4、双母相继故障时，只能切除先发生故障的母线，后故障母线因母联断开，不能切除。三、电流相位比较式母线保护无论是电流差动母线保护还是比较母联断路器的电流相位与总差动电流相位的

6、母线保护，其启动元件必须躲开外部故障时的最大不平衡电流。当不平衡电流过大，装置的灵敏度就不能满足要求。因此，出现了电流相位比较式母线保护。电流相位比较式母线保护是根据母线在内部故障和外部故障时个连接元件电流相位的变化来实现的。三、电流相位比较式母线保护1、外部故障时，i1和i2流入母线，i3流出母线，流入和流出大小相等，方向相反。2、内部故障时， i1和i2 、i3均流向母线。如果电源的电动势同相，三支路短路阻抗角相同，则三电流同相，相角差0。因此，可用比相元件来判断是否母线故障。由于它只反应电流间相位，因此具有较高的灵敏度。i1f1外部短路f2内部短路i2i3i1i2i3三、电流比相式保护在

7、双母线上的应用电流比相式保护应用在双母线上时，应在每组母线上装设一套电流比相式保护。此时要通过切换装置使保护装置二次回路与一次方式对应，以保证选择性，同时也能克服元件固定连接时母线差动保护的缺点。中间变流器切换装置一母比相器二母比相器i i1 1电流比相式保护的缺点：当两条母线所接电源严重不平衡时，大电源所在母线内部故障，小电源提供母联电流不能启动继电器时，母差将拒动；母联ta为单侧设置时，在母联与ta之间发生故障，故障母线不能快速切除；双母线分裂运行时，动作失去选择性；动作时间较长，当ta严重饱和时，可能失去选择性。从电网的发展来看，无论是从性能上还是运行维护等方面，该保护都越来越难以满足要

8、求，lxb型母差保护将逐渐被替换。四、母差保护回路中的电压闭锁为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器导致母差保护误动作，广泛采用了电压闭锁元件。它利用每组母线上的tv二次上的低电压继电器和零序过压继电器实现。接线原理图如下：tjyj0跳闸yj1+第四节 pmh150（radss/s） 母差保护装置前面介绍的几种母线保护均属低阻抗母差保护，其特点是差动回路阻抗小，在外部故障时不平衡电流容易进入差动继电器导致保护误动。减小进入继电器的不平衡电流的有效方法就是提高差动回路的阻抗，因而出现了所谓的中阻抗（阻抗值在200欧左右）母差和高阻抗（阻抗值在几百至上千欧）母差保护。 pmh150（rads

9、s/s）母差保护装置就是使用较多的中阻抗母差保护。第四节 pmh150（radss/s） 母差保护装置一、radss/s母差保护特点：1、启动元件是一个具有 特性的中阻抗差动继电器，解决了ta饱和引起的区外故障误动的问题。2、内部故障时，动作速度很快（小于10ms),同时给线路保护停信，加速对端跳闸。3、不管是单一故障还是相继故障都具有很好的选择性。4、正常倒闸操作，保护可靠运行。若一条线路双跨，两套母差保护自动切换成仅为一套母差保护运行方式，母线故障将导致切除双母所有元件。第四节 pmh150（radss/s） 母差保护装置5、具有ta断线闭锁保护(延时5闭锁）及告警功能。6、母联开关和母联

10、ta之间故障时，由母线保护与断路器失灵保护相继跳开两条母线的所有元件。7、保护灵敏度高，对线路ta特性要求不高。8、设有辅助变流器，同一ta回路可以连接其他的保护。pmh150（radss/s） 母差保护装置运行注意事项1、刀闸双跨时，有互联关系的母线上的每套母差自动切换成只有一套母差运行方式，无选择行，母线故障跳开所连接的所有断路器。2、母差正常运行时无任何调牌，手动闭锁灯灭，双位置继电器位置正确。3、母线互联时将有互连信号和掉牌，互连结束，掉牌自动复归。4、母差动作后出口继电器自保持，应在故障处理中及时复归出口，防止开关合不上。pmh150（radss/s） 母差保护装置运行注意事项5、母

11、差保护ta二次断线或差流过大，闭锁灯亮，并有调牌。此时应检查ta二次回路是否外部断线，如不是，及时通知保护人员。6、低电压动作。首先尝试复归掉牌信号，如不能复归，检查tv回路是否有断线，如不能确定，报保护人员处理。7、互连掉牌。检查双位置继电器动作情况和辅助接点到位情况，不能确定的，报保护人员处理。8、出线闭锁信号，未查明原因并作处理前，禁止强行复归闭锁信号。第五节 微机型母线保护装置传统电磁继电器式母线保护具有接线复杂，调试麻烦、运行维护困难、继电器特性离散值大的弊端。随着微机保护技术的发展，逐渐发展起来一批新型的微机母差保护装置，经过最近几年在系统内的运行，具有可靠性高、接线简单、调试简单

12、、运行维护简单等诸多优点。我们以南瑞继保公司出品的rcs-915系列为例说明微机母差保护的特点。rcs-915a/b型母线保护装置rcs-915a/b型微机母线保护装置适用于各种电压等级的单母线、单母线分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数量最多21个。rcs-915a/b型微机母线保护装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联失灵保护、母联过流保护、母联非全相保护以及断路器失灵保护等功能。rcs-915a/b型母线保护装置一、性能特征1、允许ta变比不同，ta调整系数可以整定；2、高灵敏度的比率差动保护3、新型的自适应阻抗加权抗ta饱和判据；4、完善的事件报文处理，灵活的后

13、台通讯方式；5、具有兼容的故障录波功能；rcs-915a/b型母线保护装置cpu板：板： 完成保护的逻辑和跳闸出口功能，同时完成事件记录及打印、后台通讯等工作。管理板：管理板： 设总起动元件，起动后开放出口继电器的正电源，同时完成故障录波功能。二、硬件结构rcs-915a/b型母线保护装置三、母差保护原理：1、ta极性要求：2、差动回路的大差、小差之分：大差回路是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。小差回路是指该段母线上所连接的所有支路（含母联和分段）大差回路判别母线区内还是区外故障，小差回路用以故障母线的选择。各出线ta同名端在母线侧，母联ta同名端在一母侧。rcs-915

14、a/b型母线保护装置母差保护动作说明：1、起动元件： a、电压工频变化量元件电压工频变化量元件：任意相电压工频变化量大于门坎时动作。 b、差流元件差流元件：任一相差流大于起动定值时动作。2、比率制动元件：差动门坎随制动电流的变化成比率变化。（差动电流为各分支电流相量和的有效值，制动电流为各分支电流相量的有效值之和。）3、故障母线选择元件：根据各分支刀闸位置开入计算母线小差电流，作为故障母线选择元件。rcs-915a/b型母线保护装置4、ta饱和检测元件：防止ta严重饱和后保护误动。ta饱和后闭锁差动保护，但差动元件动作500ms后退出所有的抗饱和措施。为了防止在某些复杂故障情况下保护误闭锁导致

15、拒动。5、电压闭锁元件：母线故障时必然伴随着正序电压下降、负序电压或零序电压上升。保护跳闸时必须经过相应母线的电压闭锁元件。母差保护的工作框图（以一母为例）rcs-915a/b型母线保护装置四、母联充电保护当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试母线有故障时由充电保护切除故障。&3001&1&cdbs 闭锁母差 跳母联母联twj两母线均有压母联母联iaidz母联母联ibidz母联母联icidz母联母联ia0.04in母联母联ib0.04in母联母联ic0.04inrcs-915a/b型母线保护装置五、母联失灵与母联死区

16、保护：只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。当保护向母联发跳闸命令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件若母联开关和母联ta之间发生故障，母联跳开后故障仍然存在。母联死区保护在差动保护跳开母联后母联ta仍有电流，且大差、小差元件不返回，延时100ms跳开另一条母线。rcs-915a/b型母线保护装置当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。其目的为了防止母联在跳位时发生死区故障导致将母线全不切除。rcs-915a/b型母线保护装置六、母联非全相保护： 当母联断路器非全相运行，延时跳开三相。twjatwjbtwjc

17、hwjahwjbhwjc+&t跳母联1母联i2i2byz母联i0i0byzrcs-915a/b型母线保护装置七、母线运行方式的判别：母线的各种主接线方式中以双母线最复杂。本装置引入隔离刀闸的辅助接点判别母线方式，同时对辅助接点进行自检，当发现与实际不符（某支路有电流而无刀闸位置）则报警。同时，装置还提供与母差保护装置配套的模拟盘，当运行检修刀闸时，通过模拟盘强制指定刀闸位置，保证母差保护在此期间的正常运行。rcs-915a/b型母线保护装置运行人员在操作刀闸位置模拟盘时应注意的问运行人员在操作刀闸位置模拟盘时应注意的问题题 ：mnp-1型模拟盘原理图如下： 图中，led指示目前的各元件

18、刀闸位置状态，s1、s2为强制开关的辅助触点。强制开关有三种位置状态：自动、强制接通、强制断开。 运行人员在操作刀闸位置模拟盘时应注意的问题运行人员在操作刀闸位置模拟盘时应注意的问题 ：自动：s1打开，s2闭合，开入取决于刀闸辅助触点； 强制接通：s1闭合，开入状态被强制为导通状态； 强制断开：s1、s2均打开，开入状态被强制为断开状态。 在正常运行情况下，强制开关应打在“自动”位置； 装置发出刀闸位置报警信号 后，装置仍能记忆原正常运行时的刀闸位置，运行人员不应盲目对刀闸位置报警信号进行确认 。正确的步骤是：先认真核对报警支路的实际运行方式，再通过模拟盘上对应的强制开关打在“强制接通”状态强制指定刀闸位置与实际运行方式一致后，再按屏上“刀闸位置确认”按钮通知母线保护装置读取正确的刀闸位置（此时的刀闸位置为模拟状态）。保证母线保护在此期间的正常运行。应当特别注意的是，当检修人员对刀闸位置接点检修结束后运行人员必须及时将强制开关恢复到自动状态。并按下屏上的“刀闸位置确认”按钮，使母线保护读取正确的刀闸位置。 第六节 断路器失灵保护一、什么是断路器失灵保护？故障线路的保护动作发出跳闸脉冲后，断路器拒绝动作，能够以最短的时限切除同一发电厂或变电站内其他有关的断路器，以使停电范围限制为最小的一种后备保护。cb1cb2cb3支路1故障，线路保