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母线保护装置介绍 主讲人 1课时 1 一 RCS 915系列微机母差保护 2 1 保护原理及配置 母线差动保护母联充电保护母联死区保护母联失灵保护母联过流保护断路器失灵保护 3 母线差动保护由分相式比率差动元件构成 TA极性要求支路TA同名端在母线侧 母联TA同名端在一母侧 差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路 母线大差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 某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路 包括母联和分段开关 电流所构成的差动回路 2 母线差动保护 4 制动系数K可整定 稳态比率差动保护 5 稳态比率差动保护 6 为防止在母联开关断开的情况下 弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够 大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值 母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值 而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值 小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值 7 工频变化量比率差动元件 其中K 为工频变化量比例制动系数 母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时K 取0 75 而当母线分列运行时则自动转用比率制动系数低值 小差则固定取0 75 Ij为第j个连接元件的工频变化量电流 DIT为差动电流起动浮动门坎 DIcdzd为差流起动的固定门坎 8 9 由于反应工频变化量的保护不能保护同名相区外转区内的特殊故障 本装置中仍保留反应稳态量的比率差动保护 为防止TA饱和时误动 提出利用波形特征检测TA饱和的判据 自适应加权式差动保护具有极强的抗TA饱和能力 在区外故障 TA正确传变时间仅为2ms时也能可靠制动 同时又有很高的灵敏度 即使是在重负荷运行状态下发生区内故障 或经过渡电阻短路时也能可靠动作 且动作速度快 整组动作时间为8 12ms 10 TA饱和检测元件 为防止母线保护在母线近端发生区外故障时TA严重饱和的情况下发生误动 本装置根据TA饱和波形特点设置了两个TA饱和检测元件 用以判别差动电流是否由区外故障TA饱和引起 如果是则闭锁差动保护出口 否则开放保护出口 11 TA饱和检测元件一 采用新型的自适应阻抗加权抗饱和方法 即利用电压工频变化量起动元件自适应地开放加权算法 当发生母线区内故障时 工频变化量差动元件 BLCD和工频变化量阻抗元件 Z与工频变化量电压元件 U基本同时动作 而发生母线区外故障时 由于故障起始TA尚未进入饱和 BLCD元件和 Z元件的动作滞后于工频变化量电压元件 利用 BLCD元件 Z元件与工频变化量电压元件动作的相对时序关系的特点 我们得到了抗TA饱和的自适应阻抗加权判据 由于此判据充分利用了区外故障发生TA饱和时差流不同于区内故障时差流的特点 具有极强的抗TA饱和能力 而且区内故障和一般转换性故障 故障由母线区外转至区内 时的动作速度很快 在发生交流电压回路断线时 自动将电压开放元件改为电流开放元件 并适当调整加权值 抗饱和能力不受影响 TA饱和检测元件二 由谐波制动原理构成的TA饱和检测元件 这种原理利用了TA饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点 根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生饱和 以此原理实现的TA饱和检测元件同样具有很强抗TA饱和能力 而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除母线故障 12 3 母线运行方式判别 针对不同的主接线方式 整定不同的系统主接线方式控制字 投单母线主接线 投单母线分段主接线 若该两控制字均为0 则装置认为当前的主接线方式为双母线 双母单分段 对于单母分段等固定连接的主接线方式无需外引刀闸位置 装置提供刀闸位置控制字可供整定 当双母线按单母方式运行不需进行故障母线的选择时可投入单母方式压板 当元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨 则装置自动识别为单母运行方式 13 本装置引入隔离刀闸辅助触点判别母线运行方式 同时对刀闸辅助触点进行自检 在以下几种情况下装置会发出刀闸位置报警信号 当有刀闸位置变位时 需要运行人员检查无误后按刀闸位置确认按钮复归 刀闸位置出现双跨时 此时不响应刀闸位置确认按钮 当某条支路有电流而无刀闸位置时 装置能够记忆原来的刀闸位置 并根据当前系统的电流分布情况校验该支路刀闸位置的正确性 此时不响应刀闸位置确认按钮 由于刀闸位置错误造成大差电流小于TA断线定值 而小差电流大于TA断线定值时延时10s发刀闸位置报警信号 因刀闸位置错误产生差流时 装置会根据当前系统的电流分布情况计算出该支路的正确刀闸位置 为防止无刀闸位置的支路拒动 当无论哪条母线发生故障时 将切除TA调整系数不为0又无刀闸位置的支路 14 4 RCS 915双母线保护发生刀闸位置报警 如何处理 如果在刀闸操作过程中 核实母线上所连接元件的刀闸位置是否与保护装置刀闸位置一致 核对无误后复归信号 如果没有进行任何操作 确定发生刀闸位置变位的母线所接元件 根据实际所接母线 操作模拟盘的强制接通或强制打开小开关 使保护装置位置接点与实际运行的一致 复归信号 然后再检查外接线 15 5 装置的运行说明 装置面板上设有九键键盘和10个信号灯 信号灯说明如下 运行 灯为绿色 装置正常运行时点亮 断线报警 灯为黄色 当发生交流回路异常时点亮 位置报警 灯为黄色 当发生刀闸位置变位 双跨或自检异常时点亮 报警 灯为黄色 当发生装置其它异常情况时点亮 跳I母 跳II母 灯为红色 母差保护动作跳母线时点亮 母联保护 灯为红色 母差跳母联 母联充电 母联非全相 母联过流保护动作或失灵保护跳母联时点亮 I母失灵 II母失灵 灯为红色 断路器失灵保护动作时点亮 线路跟跳 灯为红色 断路器失灵保护动作时点亮 16 机柜正面右上部有三个按钮 分别为信号复归按钮 刀闸位置确认按钮和打印按钮 复归按钮用于复归保护动作信号 刀闸位置确认按钮是供运行人员在刀闸位置检修完毕后复归位置报警信号 而打印按钮是供运行人员打印当次故障报告 17 6 装置异常信息含义及处理建议 保护板 管理板 内存出错 保护板 管理板 的RAM芯片损坏 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置保护板 管理板 程序出错 保护板 管理板 的FLASH内容被破坏 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置保护板 管理板 定值出错 保护板 管理板 定值区的内容被破坏 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置保护板 管理板 DSP定值出错 保护板 管理板 DSP定值区求和校验出错 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置保护板 管理板 FPGA出错 保护板 管理板 FPGA芯片校验出错 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置保护板 管理板 CPLD出错 保护板 管理板 CPLD芯片校验出错 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置 18 跳闸出口报警 出口三极管损坏 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置 加电做故障试验时 若故障电流不退 10s也会报此错误 注意区分 保护板 管理板 DSP出错 保护板 管理板 DSP自检出错 FPGA被复位 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置开关量校验出错 保护板和管理板采样的开入量不一致 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置管理板起动开出报警 在保护板没有起动的情况下 管理板长期起动 发 其它报警 信号 不闭锁装置 19 该区定值无效 该定值区的定值无效 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置 处理方法 定值区号或系统参数定值整定后 母差保护和失灵保护定值必须重新整定光耦失电 光耦正电源失去 发 装置闭锁 和 其它报警 信号 闭锁装置处理方法 请检查电源板的光耦电源以及开入 开出板的隔离电源是否接好内部通讯出错 保护板与管理板之间的通讯出错 发 其它报警 信号 不闭锁装置处理方法 检查保护板与管理板之间的通讯电缆是否接好保护板 管理板 DSP1长期起动 保护板 管理板 DSP1起动元件长期起动 包括母差 母联充电 母联非全相 母联过流长期起动 发 其它报警 信号 不闭锁保护处理方法 检查二次回路接线 包括TA极性 20 外部起动母联失灵开入异常 外部起动母联失灵接点10s不返回 报 外部起动母联失灵开入异常 同时退出该起动功能处理方法 检查外部起动母联失灵接点外部闭锁母差开入异常 外部闭锁母差接点1s不返回 发 其它报警 信号 同时解除对母差保护的闭锁处理方法 检查外部闭锁母差接点保护板 管理板 DSP2长期起动 保护板 管理板 DSP2起动元件长期起动 包括失灵保护长期起动 解除复压闭锁长期动作 发 其它报警 信号 闭锁失灵保护处理方法 检查失灵接点 包括解除电压闭锁接点 刀闸位置报警 刀闸位置双跨 变位或与实际不符 发 位置报警 信号 不闭锁保护处理方法 检查刀闸辅助触点是否正常 如异常应先从模拟盘给出正确的刀闸位置 并按屏上刀闸位置确认按钮确认 检修结束后将模拟盘上的三位置开关恢复到 自动 位置 并按屏上刀闸位置确认按钮确认 21 母联TWJ报警 母联TWJ 1但任意相有电流 发 其它报警 信号 不闭锁保护处理方法 检修母联开关辅助接点TV断线 母线电压互感器二次断线 发 交流断线报警 信号 不闭锁保护处理方法 检查TV二次回路电压闭锁开放 母线电压闭锁元件开放 发 其它报警 信号 不闭锁保护 此时可能是电压互感器二次断线 也可能是区外远方发生故障长期未切除闭锁母差开入异常 由外部保护提供的闭锁母差开入保持1S以上不返回 发 其它报警 信号 同时解除对母差保护的闭锁 处理方法 检查提供闭锁母差开入的保护动作接点TA断线 电流互感器二次断线 发 断线报警 信号 闭锁母差保护处理方法 立即退出保护 检查TA二次回路TA异常 电流互感器二次回路异常 发 TA异常报警 信号 不闭锁母差保护处理方法 检查TA二次回路面板通讯出错 面板CPU与保护板CPU通讯发生故障 发 其它报警 信号 不闭锁保护处理方法 检查面板与保护板之间的通讯电缆是否接好 22 二 BP 2B母差保护装置 23 BP 2B微机母线保护装置 适用于500kV及以下电压等级 包括单母线 单母分段 双母线 双母分段以及3 2接线在内的各种主接线方式 3相CT最大主接线规模为24个间隔 2相CT最大主接线规模为36个间隔 实现母线差动保护 母联充电保护 母联过流保护 母联失灵保护 母联死区保护 母联非全相以及断路器失灵保护等功能 1 BP 2B微机母线保护装置适用范围与配置 24 各种类型的母线保护就其对母线接线方式 电网运行方式 故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说 仍以按电流差动原理构成的母线保护为最佳 带制动特性的差动继电器 采用一次的穿越电流作为制动电流 以克服区外故障时由于电流互感器误差而产生的差动不平衡电流 在高压电网中得到了较为广泛的应用 BP系列母差保护以此为基础 结合微机数字处理的特点 发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案 2 母差保护原理介绍 25 2020 1 8 26 大差和电流及差电流定义和电流 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 大差 差电流 与 和电流 计算特点 计算与刀闸开入无关 但需考虑CT变比折算 分相计算 27 复式比率差动判据动作表达式 注意事项 比率制动斜率过原点 差动2个判据同时满足认为动作条件满足 任一起动条件满足进入此逻辑判断 28 差回路构成 差动回路是由大差动和几个各段母线小差动所组成的 大差比率差动元件作为区内故障判别元件 小差比率差动元件作为故障母线选择元件 大差与小差区别大差比率差动 差电流 与 和电流 计算与刀闸无关 大差比率差动 差电流 与 和电流 计算不计母联电流 29 注意事项 1 电压开放条件为或逻辑 即三个判据中的任何一个被满足 该段母线的电压闭锁元件就会开放 称为复合电压元件动作 2 电压定值分为差动电压闭锁定值与失灵复合电压闭锁定值 电压闭锁元件 30 母差保护动作逻辑 31 全波饱和检测 在区外故障时 流过最大穿越性电流的CT可能会严重饱和 但是 在故障发生的初始和线路电流过零点附近存在一个线性传交区 在这线性传变区内 差动保护不会动作 这说明 差动保护动作与实际故障在时间上是不同步的 差动保护动作滞后一个时间 1 区外故障TA饱和 区外故障发生TA饱和情况下元件与元件的动作时序截然不同于区内故障 通过判断差动动作与故障发生是否同步就可识别饱和情况 2 区外故障转区内故障 考虑到CT饱和后 在每周波中存在至少一个线性传交区 因此对饱和的闭锁应该是周期性的 在判出CT饱和后 差动保护先闭锁一周期 随后开放 这样即使出现故障发展 差动保护仍能可靠地快速动作 以满足系统稳定要求 3 TA饱和判别 32 母联开关状态 将DL的常开接点和常闭接点同时引入装置 相互校验 对分相断路器 要求将三相常开接点并联 将三相常闭接点串联 常开接点 与母联一次开关分合状态相同 常闭结点 与母联一次开关分合状态相反 常开常闭结点的4种状态 常开合 常闭断 母联开关合状态 常开断 常闭合 母联开关分状态 常开合 常闭合 母联开关合状态 报开入异常信号 常开断 常闭断 母联开关合状态 报开入异常信号 母联TA极性 双母线接线时 默认母联TA的极性与II母上的元件一致 4 母联开关状态判别 33 并列运行 母联开关合状态 无分列压板投入 大差比率差动元件采用比率制动系数高值 分列运行 分列压板投入或母联开关分状态 大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值 封母联CT 母联电流不计入小差 倒闸操作 可预先投互联压板 可预先设定保护控制字中的 强制母线互联 软压板 依靠刀闸辅助接点自适应倒闸操作 小差比率差动元件自动退出 一旦发生故障同时切除两段母线 34 35 5 母联失灵分析 差动动作或充电动作起动母联失灵 母联失灵条件动作满足后通过封母联CT后差动满足动作条件跳闸 36 联络断路器TA断线逻辑框图 TA断线逻辑图 Ida A相大差电流Idb B相大差电流Idc C相大差电流Id ct TA断线定值 母联 分段 电流回路断线 并不会影响保护对区内 区外故障的判别 只是会失去对故障母线的选择性 因此 联络开关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 由于联络开关的电流不计入大差 母联 分段 电流回路断线时上一判据并不会满足 而此时与该联