母线差动微机保护原理.doc

动力公司水源中心变- 1 -动力公司水源中心变母线差动微机保护原理一、大差和小差1、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。 母线大差比率差动用于判别 母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。2、双母保护用的比较多,大差做为启动元件,判断区内故障;小差做为选择元件,判断故障在那一条母线上。 3、母差保护中大差和小差动作的区别在于，小差动作，第一时限跳开母联开关，再跳开与故障设备挂同一母线的所有开关。大差动作，是同一时限跳开所有开关，不区分设备挂在哪一母线。正常双母运行情况下，投的是小差，能有选择性。在倒母线的过程中，才把母差设为大差（防止操作并列刀闸时的环流引起保护误 动）。 4、大差更多的是作为一个起动元件起作用的，关键还要是小差来选择故障母线，进而动作。如果仅有大差动作而小差没动，保护本身就不选择，经延时跳开所有母线上的连接元件。微机母线保护小差和大差总是一起的，在一条母线内部故障时总是大差和该条母线的小差保护都动作才构成跳闸的必要和充分条件。大差动作，母联没有跳开，大差比率差动元件仍然动作没有返回，加上小差比率差动元件动作出口跳故障母线。 5、对于保护范围来说，大差是无选择性的，保护范围是两条母线。小差是有选择性的，即可以判断是哪条母线故障。大差保护动作跳开故障母线上的所有开关和母联开关。小差保护范围是一条母线和母联开关CT之间的区域。二、差动元件的动作原理1、差动回路差动回路的构成元件：母线保护用电流互感器TA，大差元件，小差元件（即I母小差、II母小差）。TA的位置及其极性如图1所示：TA安装位置在线路侧（主要是为了和线路的保护有重叠保护区）。TA的极性：要求同名端在母线侧。本文母联TA的同名端在I段母线侧。说明：装置内部只认母线的物理位置，与编号无关，即编号只是人为规定的，应以实际物理位置为准。差动回路的分类：大差：指母联开关或分段开关外，所有支路电流构成的差动回路。I母小差：指I母上所连接的所有支路（包括母联开关或分段开关）。II母小差：指II母上所连接的所有支路（包括母联开关或分段开关）。差动回路的作用：大差：用以判别故障是区内故障，还是区外故障。I母小差：是故障母线的选择元件。故障点在I母上，则I母小差动作。II母小差：同I母小差，是故障母线的选择元件。故障点在II母上，则II母小差动作。5.2大差小差的动作原理图1标出了正常运行时的一次电流方向，同时依据电流互感器的极性和位置都已安装确定，得出并标出了其二次电流方向。说明：增加的4处短路故障点，只是为了在讨论4种故障时，说明一下其故障点的位置而已，图1标出的电流流向是正常运行时的。为便于分析，作以下规定：大小差采用的是分相式比率差动元件，电流均以一相分析。母联断路器处于投运状态，正常运行时假设其电流流向如图1所示。为便于说明,一次电流用大写字母表示，其对应的二次电流用小写字母表示。电流的大小和方向的表示：流入元件的电流用正号表示，流出元件的电流用负号表示。电流的大小用字母表示。即字母只代表电流的大小，正负号只代表电流的方向，这点很重要，否则不容易理解。说明：由于是微机保护，它的一个很重要的优点就是，把从电流互感器采样过来的数值，存储到微机的专门的数据区，谁要用，谁就可以到指定的数据区去取，实现了一个电气数据量的共享。还一个优点就是，可以对数据进行处理。电流互感器的变比不等，可以通过软件整定其调节系数，来达到一次、二次电流的大小对应关系。（1）正常运行时 大差其一次电流简图如图2所示（假设正常运行时母联电流方向如图2所示），正常运行时，其一次电流是平衡的，即：I1+I3=I2+I4 则其二次电流的大小：i1+i3=i2+i4（见正常运行时的图1接线，附在后面）。说明：一次电流的关系式，与二次电流的关系式，总是对应的，这是因为已经按实际接线规定好了同名端，以此使得二次电流与一次电流的关系式相对应。以后一次电流按其关系式变化，二次电流也即按对应关系式变化。流入大差的二次电流：x=i2+i4-i1-i3=0。所以大差不动作。I母小差其一次电流简图如图2所示，正常运行时，其一次电流是平衡的，即：I1=I2+I0 则其二次电流的大小：i1=i2+i0。流入I母小差的二次电流：x1=i2+i0-i1=0。所以I母小差不动作。II母小差其一次电流简图如图2所示，正常运行时，其一次电流是平衡的，即：I3+I0=I4 则其二次电流的大小：i3+i0=i4。流入II母小差的二次电流：x2=i4-i3-i0=0。所以II母小差也不动作。当I母发生故障时大差其一次电流简图如图3所示，I2与I4 的方向发生改变，则其二次电流i2与i4的电流方向也发生了改变。流入大差的二次电流：x=-i2-i4-i1-i3=-（i1+i2+i3+i4）0，是一个很大的差流，在我们这个实际系统里，两条出线不反馈电，可以认为是两条进线电流之和，所以大差动作，则判断为母线区内故障。说明：大差和小差都是采用的比率差动元件，大差小差的动作与否，与它的动作方程和比率动作特性曲线及其整定都是有关的。动作方程和比率动作特性曲线在很多资料上都有详细的说明，这里不在赘述。这里只讨论大差小差动作的必要条件，即有差流，电流不再平衡。 I母小差其一次电流简图如图3所示，I2与I0 的方向发生改变，则其二次电流i2与i0的电流方向也发生了改变。流入I母小差的二次电流：x1=-i2-i0-i1。现在求出母联电流i0。如图3所示，II母的一次电流是平衡的，即I0=I3+I4，则其二次电流的大小：i0=i3+i4。代入到x1=-i2-i0-i1，得x1=-i2-（i3+i4）-i1=-（i1+i2+i3+i4）0，同样在我们这个实际系统里，可以认为是两条进线电流之和，所以I母小差动作。II母小差其一次电流简图如图3所示，I4与I0 的方向发生改变，则其二次电流i4与i0的电流方向也发生了改变。流入I母小差的二次电流：x2=i0-i3-i4。将i0=i3+i4代入，得x2=i0-i3-i4=i3+i4-i3-i4=0。所以II母小差不动作。小结：从中分析可知，大差和I母小差动作了，II母小差不动作。大差的动作判别是区内故障，说明母线上有故障点，I母小差的动作说明故障点在I母上，实现了小差选择故障母线的要求。（3）当II母发生故障时，如图1所示2K处发生短路故障时，分析同I母发生故障。（4）当发生区外故障时，如图1所示4K处发生短路故障时大差其一次电流简图如图6所示，其一次电流I1+I3+I4=I2是平衡的， 则其二次电流的大小：i1+i3+i4=i2。I4 的方向发生改变，则其二次电流i4的电流方向也发生了改变，流入大差的二次电流：x=i2-i4-i1-i3=0。将i2=i1+i3+i4代入得，x=i2-i4-i1-i3=i1+i3+i4-i4-i1-i3=0所以大差不动作。I母小差其一次电流简图如图6所示，I0的方向发生改变，则其二次电流i0的电流方向也发生了改变，流入I母小差的二次电流：x1=i2-i0-i1=0。现在求出母联电流i0。如图6所示，II母的一次电流是平衡的，即I0=I3+I4，则其二次电流的大小：i0=i3+i4。所以：x1=i2-i0-i1=i2-（i3+i4）-i1=i2-i3-i4-i1，将大差i1+i3+i4=i2代入得，x1=0。所以I母小差不动作。II母小差其一次电流简图如图6所示，I4与I0 的方向发生改变，则其二次电流i4与i0的电流方向也发生了改变。流入II母小差的二次电流：x2=-i4-i3+i0。将i0=i3+i4代入得，x2=0所以II母小差也不动作。小结：所以发生区外故障时，大差和小差将都不动作。（5）当母联死区发生故障时，如图1所示3K处发生短路故障时母联死区，如图1所示的3K处，它是指发生在母联断路器和母联TA之间位置的故障。根据以上的分析，母联死区故障其实就是相当于II母的区内故障，I母的区外故障，只是作为I母的区外故障，故障点离母线很近，容易发展造成I母的区内故障。这样，相当于II母的区内故障，大差和II母小差动作，保护辅以其它的条件：比如饱和鉴别、电压闭锁、保护联片和控制字等等，组合成一个动作的逻辑，去跳II母和母联断路器。相当于I母的区外故障，则不跳I母。由此动作的结果是：跳II母和母联断路器，I母不跳。而故障点仍在。这就是微机保护中设死区保护的原因了，当发生母联死区保护时，应该跳I母、II母和母联断路器，即全跳。如果当母联断路器不投运时，用母联保护的TWJ接点将母联电流不计入小差，则就不会发生非故障点被切除，而真正的故障点没被切除的情