WMH-800系列微机母线成套保护装置

WMH-800系列微机母线成套保护装置1、应用范围WMH-800微机母线保护装置适用于500kV及以下电压等级的各种主接线的母线，作为发电厂、变电站母线的成套保护装置.设立四套独立的计算机系统和人机接口，分别完成A、B、C三相差动保护、复合电压闭锁、人机接口功能。已经成功地运用于火电厂、水电站、核电站、冶金、石化、煤炭、热电等行业，并远销东南亚。2、装置的主要特点及功能配置2.1、主要特点a.采用国内外成熟的具有比例制动特性的差动保护原理，设置大差及各段母线小差，大差作为母线区内故障的判别元件，小差作为故障母线的选择元件；b.自适应能力强，可以适应母线的各种运行方式，倒闸过程自动识别，不需退出保护，通过方式识别程序完成各种运行方式的自动识别及各段母线小差计算、出口回路的动态切换；c.采用瞬时值电流差动算法，保护动作速度快、可靠性高、抗干扰能力强；d.具有完善的抗CT饱和措施，确保母线外部故障CT饱和时装置不误动；而当发生区内故障或故障由区外转至区内时，保护可靠动作；e.对主CT变比无特殊要求，允许母线上各连接元件CT变比不一致。任意CT变比均可由用户现场设置；f.采用独立于差动保护计算机系统的复合电压元件作为作为差动保护的闭锁措施，保证装置的可靠运行；g.对电流、电压及开关量输入实时监测，具有多次区内故障记录功能及事件报告记录功能（如定值的修改、压板的投退等），为现场分析和处理问题提供必要的依据。i.系统容量大，适用于24个及24个以下联接元件的各种主接线形式的母线。2.2、装置保护配置a.具有比例制动特性的分相瞬时值电流差动保护b.复合电压闭锁c.母联（分段）充电保护d.母联过流保护（可选）e.母联非全相保护（可选）f.断路器失灵保护（可选）g.母联失灵及死区保护h.CT断线闭锁及告警i.PT断线告警2.3装置辅助功能a.运行方式自动识别；b.定值的整定及任意CT变比的设置、CT饱和鉴别；c.交流电流及电压的实时监测及显示；d.开关量输入的实时监测；e.故障、报告的显示及打印；f.具有与发电厂、变电站自动化系统通信接口功能；g.具有完备的自检功能。3、保护原理说明3.1差动保护工作原理差动保护设置大差及各段母线小差，大差作为小差的起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。大差，小差均采用具有比率制动特性的瞬时值电流差动算法，其动作方程为式中Id为某一时刻差动电流瞬时值，If为同一时刻制动电流瞬时值，K为比例制动系数，Idd为差动电流整定门坎。注：大差不包括母联电流，每段母线小差只包括各自所有连接单元电流。制动电流也如此。3.2CT饱和检测差动保护动作曲线如图3.2.1所示：图3.2.1差动保护动作曲线3.3CT饱和检测当母线外部发生故障特别是母线近端发生外部故障时，由于直流分量的影响，CT可能发生饱和，使CT的二次电流发生畸变，不能真实反映系统的一次电流，在差动回路中有差电流存在，对母线差动保护产生不利影响,若不采取必要的闭锁措施，差动保护就会误动，因此，在各种类型的母线差动保护中必须对CT饱和采取相应的闭锁措施。根据分析，即使CT严重饱和时，在故障发生的初始阶段和线路电流过零点附近CT存在一个线性传变区，在线性传变区内差动保护不会误动作。根据这一特性，利用CT饱和时差动保护动作时间滞后于故障发生时刻的特点，首先判断故障的发生时刻，若此时差动保护不动即判为母线外部故障，闭锁差动保护一周，然后利用波形识别法来开放差动保护，以确保母线区外转区内故障时，差动保护能可靠动作。3.4母联死区及母联断路器失灵保护母联死区保护根据母联CT的不同布置分以下情况：1）母联断路器两侧装设两组CT，交叉接线，不存在死区，差动保护不装设死区保护。2）母联断路器仅一侧装设CT，如图3.4.1所示： 图3.4.1母联死区故障示意图在双母线接线中，K点发生故障，对II母差动保护来说为外部故障，II母差动保护不动；对I母差动保护为内部故障，I母差动保护动作，跳开I母上的连接元件及母联断路器。但此时故障仍不能切除，针对这种情况，本装置采用I母母差动作跳开母联断路器后延时（延时可整定，躲母联断路器跳闸时间），若大差动作且母联电流越限则跳开双母线上所有连接元件，最终切除故障。母联断路器失灵采取上述方法进行处理。母联失灵示意图如图3.4.2中所示，I母线内部故障，I母差动保护动作，跳母联及I母所有连接元件，若母联断路器失灵，故障依然存在，延时后，若大差动作且母联电流越限则跳开所有连接元件，最终切除故障。 图3.4.2母联失灵示意图3）母联断路器断开即双母线分裂运行时，若母联隔离刀闸未拉开，而仅靠隔离刀闸进行方式识别，则母联为运行状态，母联死区故障时就会引起双母线相继跳闸。双母线分裂运行母联死区故障如图3.4.3中所示，K点故障，I母为区内，I母差动动作跳I母，II母延时跳闸。这样就扩大了停电范围。为避免这种情况的发生，装置中引入母联断路器的辅助触点以判断母联断路器的投退情况，当母联断路器断开时，母联电流不计入小差的计算，这样K点故障相当于II母故障，II母差动动作跳开II母线以切除故障。这种运行方式下不再进行死区及母联失灵的判别。 图3.4.3双母线分裂运行母联死区故障3.5方式识别在双母线系统中，根据电力系统运行方式变化的需要，母线上的连接元件需在两条母线间频繁切换，为此要求母线保护能够自动跟踪一次系统的倒闸操作。本装置用软件实现母线运行方式的自动识别。3.6电压闭锁元件电压闭锁元件含母线各相低电压，负序电压，零序电压元件，各元件并行工作，构成或门关系。PT断线时，退出断线相低电压元件和负序电压元件。3.7倒闸过程中差动保护逻辑双母线系统，在倒闸过程中，当某一连接单元的两副刀闸同时闭合时，两条母线通过刀闸短接，成为单母线。因此，差动保护不再作故障母线的选择，而直接切除双母线上所有联接单元。双母线系统在进行倒闸操作时，用户可能要求禁止跳母联断路器（去掉电源保险）。从去除保险到两隔离刀闸同时闭合，时间可能较长，若此过程母线发生故障，非故障母线只能靠母联失灵保护切除，增加了故障的切除时间。装置设置了一个倒闸开始压板，倒闸前投入此压板，即认为系统进入倒闸过程中。倒闸结束后退出此压板。若母联失灵延时系统可以接受，也可不用该压板。3.8双母线分裂运行时的保护考虑双母线分裂运行时，装置自动修改大差制动系数，以保证在某些运行方式下，母线内部故障大差有足够的灵敏度。双母线分裂运行如图3.8.1中所示，K点故障时大差差动电流与制动电流之比为0.33,此时须修改大差制动系数，保证差动保护动作以切除故障。图3.8.1双母线分裂运行3.9母联（分段）充电保护当一段母线经母联（分段）对另一段母线或某一线路充电时，投入充电保护压板，若被充电元件存在故障，充电保护将母联（分段）断路器跳开。充电保护设置一速动段和一延时段，延时时间由用户整定。充电完成后退出充电保护压板。3.10CT断线闭锁及告警WMH-800母线保护装置利用差流进行CT断线的判别。正常运行时，大差以及各段母线小差为零。当差流连续越限时判为CT断线，闭锁断线相该段母线差动保护并发告警信号。3.11PT断线告警当电压低于PT断线定值或负序、零序电压（计算所得）长时间过限（7V）时，即判为PT断线，装置延时发PT断线信号。PT断线后退出断线相低电压元件和负序电压元件，保留健全相低电压、零序电压（开口三角）元件，以保证PT断线时发生任何故障复合电压元件仍能可靠动作。3.12断路器失灵保护（可选）任一断路器失灵时，来自外部该元件的失灵启动触点启动失灵保护，失灵保护判出该元件所在母线，并经设定的延时时间切除母联和失灵元件所在的母线。断路器失灵保护组屏方案有三种：一.和母线保护同组一面屏，作为母线保护的一个功能，与母线保护共出口回路；二.单独组屏并加电流判断，硬件配置与WMH-800相同，型号为WSL-800/A；三.单独组屏不加电流判断，硬件配置包括失灵启动箱和电压闭锁箱各一，型号为WSL-800/B。4主要技术数据整组动作时间：在2倍整定电流以上、0.5倍整定电压以下，保护整组动作时间为16ms。5总体结构及主接线显示1）WMH-800型微机母线保护总体结构如图5.1.1所示。人机接口B相差动保护人机接口B相差动保护C相差动保护A相差动保护电压闭锁图5.1WMH-800微机母线保护装置总体结构图5.1.1清楚地显示出保护各单元之间的逻辑关系。ABC三相差动保护单元各自独立，分别完成各自的模拟量采集及转换、开关量输入、保护逻辑运算、信号及跳令的开出。电压闭锁装置也是一个独立的单元，完成电压量的采集及转换、电压闭锁逻辑判断、信号及跳令的开出。2）主接线显示典型双母线接线方式的差动A箱面板如图5.1.2所示。图5.2主接线显示差动B、C两箱面板不装母线运行方式模拟显示灯，只装设信号灯。对单母线（或一倍半断路器接线）和单母分段接线，由于不存在元件倒闸即母线运行方式是固定的，不需要进行母线运行方式识别，因此不装设母线运行方式模拟显示灯。3）母线运行方式模拟显示灯母线运行方式模拟显示灯如图5.1.3所示：图5.1.3双母线运行方式模拟显示灯本装置用画线和小灯来模拟显示双母线运行方式。G表示母联隔离刀闸，1G表示一母隔离刀闸，2G表示二母隔离刀闸，小灯的明灭表示刀闸的合开。G亮表示母联开关投入即两条母线并列运行，1G亮表示对应的元件挂在一母线上，2