BP-2B微机母线保护装置技术说明书V1.02.doc

BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 1 页 1概述概述 3 1 1应用范围 3 1 2保护配置 3 1 3主要特点 3 2技术参数技术参数 3 2 1额定参数 3 2 2功耗 4 2 3交流回路过载能力 4 2 4输出接点容量 4 2 5装置内电源 4 2 6主要技术指标 4 2 7环境条件 4 2 8电磁兼容 5 2 9绝缘与耐压 5 2 10通讯 5 2 11机械性能 5 3装置原理装置原理 5 3 1母线差动保护 5 3 1 1起动元件 6 3 1 2差动元件 6 3 1 3TA 电流互感器 饱和检测元件 8 3 1 4电压闭锁元件 8 3 1 5故障母线选择逻辑 9 3 1 6差动回路和出口回路的切换 10 3 2母联 分段 失灵和死区保护 12 3 3母联 分段 充电保护 13 3 4母联 分段 过流保护 14 3 5电流回路断线闭锁 15 3 6电压回路断线告警 16 3 7母线运行方式的电流校验 16 3 8断路器失灵保护出口 16 3 8 1与失灵起动装置配合方式 16 3 8 2自带电流检测元件方式 17 3 8 3失灵电压闭锁元件 17 3 8 4母线分列运行的说明 17 4整定方法与参数设置整定方法与参数设置 19 4 1参数设置的说明 19 4 1 1装置固化参数 19 4 1 2装置系统参数 19 4 1 3装置使用参数 20 4 2整定值清单 21 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 2 页 4 3整定方法 22 4 3 1母差保护定值整定方法 22 4 3 2断路器失灵保护出口定值整定方法 24 4 3 3母联失灵保护定值整定方法 25 4 3 4充电保护定值整定方法 25 4 3 5母联过流保护定值整定方法 25 4 3 6TA断线定值整定方法 25 4 3 7失灵保护过流定值整定方法 25 5装置硬件介绍装置硬件介绍 26 5 1硬件概述 26 5 2机箱结构与面板布置 26 5 3机箱背面布置和插件功能简介 29 5 3 1主机插件 BP320 31 5 3 2管理机插件 BP321 31 5 3 3保护单元插件 BP330 31 5 3 4光耦输入 输出和电源检测插件 BP331 31 5 3 5电压闭锁插件 BP332 32 5 3 6出口信号 告警信号插件 BP333 32 5 3 7辅助电流互感器插件 BP310 32 5 3 8辅助电压互感器插件 BP311 32 5 3 9电源模块插件 BP360 BP361 32 5 4装置原理图 32 6装置使用说明装置使用说明 34 6 1界面显示 34 6 1 1主界面 34 6 1 2一级界面 35 6 1 3二级界面 38 6 2装置调试与投运 40 6 2 1调试资料准备 40 6 2 2试验仪器 41 6 2 3通电前检查 41 6 2 4上电检查 41 6 2 5预设 41 6 2 6定值整定 42 6 2 7整机调试 42 6 2 8投入运行与操作 45 6 3注意事项 45 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 3 页 1 概述概述 1 1 应用范围应用范围 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 接线在内的各种主接线方式 最大主接线规模为 24 2 1 1 个间隔 线路 元件和联络开关 1 2 保护配置保护配置 BP 2B 微机母线保护装置可以实现母线差动保护 母联充电保护 母联过流保护 母联失灵 或死区 保护 以及断路器失灵保护出口等功能 1 3 主要特点主要特点 快速 高灵敏复式比率差动保护 整组动作时间小于 12ms 自适应全波饱和检测器 差动保护在区外饱和时有极强的抗饱和能力 又能快 速切除转换性故障 适用于任何按技术要求正确选型的保护电流互感器 允许 TA 型号 变比不同 TA 变比可以现场设定 母线运行方式自适应 电流校验自动纠正刀闸辅助接点的错误 超大的汉字液晶显示 查询 打印 校时等操作 不影响保护运行 完善的事件和运行报文记录 与 COMTRADE 兼容的故障录波 录波波形液晶 即时显示 灵活的后台通讯方式 配有 RS 232 RS 422 RS 485 通讯接口 支持电力行业 标准通讯规约 DL T667 1999 IEC60870 5 103 采用旋转机柜 插件强弱电分开的新型结构 装置电磁兼容特性满足就地布置 运行的要求 2 技术参数技术参数 2 1 额定参数额定参数 直流电压 220V 110V 允许偏差 20 15 交流电压 100 3 V 交流电流 5A 1A 频率 50HZ 打印机工作电压 交流 220V BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 4 页 2 2 功耗功耗 直流电源回路 50W 常态 75W 保护动作瞬间 交流电压回路 0 5VA 相 交流电流回路 1 VA 相 In 5A 0 5VA 相 In 1A 2 3 交流回路过载能力交流回路过载能力 交流电压 2Un 持续工作 交流电流 2In 持续工作 30In 10S 40In 1S 2 4 输出接点容量输出接点容量 允许长期通过电流 5A 允许短时通过电流 10A 1S 2 5 装置内电源装置内电源 工作电源 5V 3 15V 3 出口电源 24V 5 2 6 主要技术指标主要技术指标 母差保护整组动作时间 12 ms 差流 Id 2 倍差流定值 出口保持时间 200 ms 80 ms 用于 接线时 2 1 1 返回时间 40 ms 定值误差 5 2 7 环境条件环境条件 正常工作温度 0 40 极限工作温度 10 50 贮存与运输 25 70 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 5 页 2 8 电磁兼容电磁兼容 实验项目耐受值参照标准 辐射电磁场干扰 实验 10v m 25 1000 MHZ GB14598 9 级 IEC255 22 3 快速瞬变干扰 实验 4kv GB14598 10 级 IEC255 22 4 1MHZ和 100KHZ 脉冲群干扰实验 2 5kv GB14598 13 级 IEC255 22 1 静电放电实验 8kv GB14598 14 级 IEC255 22 2 2 9 绝缘与耐压绝缘与耐压 实验项目耐受值参照标准 介质强度 实验 2kv 有效值 交流 1 分钟 GB14598 11 级 IEC255 22 1 冲击电压 实验 5kv 1 2 50 s 0 5J 标准雷电波 GB14598 12 级 IEC255 22 2 2 10通讯通讯 两个 RS 232 422 485 串行通讯接口 通讯规约 电力行业标准 DL T667 1999 IEC60870 5 103 2 11机械性能机械性能 工作条件 振动响应 冲击响应严酷等级为 I 级 运输条件 振动耐久 冲击耐久及碰撞检验严酷等级为 I 级 3 装置原理装置原理 3 1 母线差动保护母线差动保护 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 亦即比率差动继电器 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 以下称 TA 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 下下述各元件 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 6 页 判据除非特别说明 都是分相计算 分相判别 3 1 1 起动元件起动元件 母线差动保护的起动元件由 和电流突变量 和 差电流越限 两个判据组成 和电流 是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和 差电流 是 m j IjIr 1 指所有连接元件电流和的绝对值 Ij 为母线上第 j 个连接元件的电流 与 m j IjId 1 传统差动保护不同 微机保护的 差电流 与 和电流 不是从模拟电流回路中直接 获得 而是通过电流采样值的数值计算求得 起动元件分相起动 分相返回 1 和电流突变量判据 当任一相的和电流突变量大于突变量门坎时 该相起动元件 动作 其表达式为 Idsetir 其中为和电流瞬时值比前一周波的突变量 为突变量门坎定值 r i Idset 2 差电流越限判据 当任一相的差电流大于差电流门坎定值时 该相起动元件动作 其表达式为 IdsetId 其中为分相大差动电流 为差电流门坎定值 IdIdset 3 起动元件返回判据 起动元件一旦动作后自动展宽 40ms 再根据起动元件返回判 据决定该元件何时返回 当任一相差电流小于差电流门坎定值的 75 时 该相起动元件 返回 其表达式为 IdsetId75 0 3 1 2 差动元件差动元件 母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构成 1 复式比率差动判据 动作表达式为 1 IdsetId 2 IdIrKrId 其中为差电流门坎定值 Kr 为复式比率系数 制动系数 Idset 复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据 由于在制动量的计算中引入了差 电流 使其在母线区外故障时有极强的制动特性 在母线区内故障时无制动 因此能 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 7 页 更明确地区分区外故障和区内故障 图 3 1 表示复式比率差动元件的动作特性 图 3 1 复式比率差动元件动作特性 可以参考下表确定复式比率系数 Kr 的取值 表中 Ext 为母线区内故障时流出母线 的电流占总故障电流的百分比 此时判据应可靠动作 为母线区外故障时故障支路 电流互感器的误差 其余支路电流互感器的误差忽略不计 此时判据应可靠不动作 注意 该表数据是仅就复式比率判据的推导所得 KrExt 14067 22080 31585 41288 2 故障分量复式比率差动判据 根据叠加原理 故障分量电流有以下特点 a 母线内部故障时 母线各支路同名 相故障分量电流在相位上接近相等 即使故障前系统电源功角摆开 b 理论上 只要 故障点过渡电阻不是 母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变 为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响 为进一步减少故障前系统电源功 角关系对保护动作特性的影响 提高保护切除经过渡电阻接地故障的能力 本装置采 用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据 故障分量的提取有多种方案 本保护采用的数字算法如下 Nkikiki 式中 为当前电流采样值 为一个周波前的的采样值 在故障发生后 ki Nki 的一个周波内 其输出能较为准确地反映包括各种谐波分量在内的故障分量 故障分量差电流 故障分量和电流 m j IjId 1 m j IjIr 1 动作表达式为 Id Ir Id Idset Kr BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 8 页 1 IdsetId 2 IdIrKrId 3 IdsetId 4 5 0IdIrId 其中为第 j 个连接元件的电流故障分量 为故障分量差电流门坎 由Ij Idset 推得 为复式比率系数 制动系数 IdsetKr 由于电流故障分量的暂态特性 故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动 后的第一个周波投入 并受使用低制动系数 0 5 的复式比率差动判据闭锁 保护将母线上所有连接元件的电流采样值输入上述两个差动判据 即构成大差 总差 比率差动元件 对于分段母线 将每一段母线所连接元件的电流采样值输入 上述差动判据 即构成小差 分差 比率差动元件 各元件连接在哪一段母线上 是 根据各连接元件的刀闸 隔离开关 位置来决定 3 1 3 TA 电流互感器 饱和检测元件 电流互感器 饱和检测元件 为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时 由于 TA 严重饱和出现差电流 的情况下误动作 本装置根据 TA 饱和发生的机理 以及 TA 饱和后二次电流波形的特 点设置了 TA 饱和检测元件 用来判别差电流的产生是否由区外故障 TA 饱和引起 该饱和检测元件可以称之为自适应全波暂态监视器 该监视器判别区内故障情况 下截然不同于区外故障发生 TA 饱和情况下元件与元件的动作时序 以及利用Id Ir 了 TA 饱和时差电流波形畸变和每周波都存在线形传变区等特点 可以准确检测出饱和 发生的时刻 具有极强的抗 TA 饱和能力 3 1 4 电压闭锁元件电压闭锁元件 以电流判据为主的差动元件 可以用电压闭锁元件来配合 提高保护整体的可靠 性 电压闭锁元件的动作表达式为 setUU setUU UsetUab 22 003 式中为母线线电压 相间电压 为母线三倍零序电压 为母线负序Uab03U2U 电压 分别为各序电压闭锁定值 因为判据中用到了低电压 UsetsetU0setU2 零序和负序电压 所以称之为复合电压闭锁 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动作 称为复合电压元件动作复合电压元件动作 如母线电压正常 则闭锁元件 返回 本元件瞬时动作 动作后自动展宽 40ms 再返回 差动元件动作出口 必须相应 母线段的母线差动复合电压元件动作母线段的母线差动复合电压元件动作 与失灵复合电压元件相区分 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 9 页 3 1 5 故障母线选择逻辑故障母线选择逻辑 3 1 2 节中提及的大差比率差动元件与小差比率差动元件各有特点 大差比率差动 元件的差动保护范围涵盖各段母线 大多数情况下不受运行方式的控制 小差比率差动 元件受当时的运行方式控制 但差动保护范围只是相应的一段母线 具有选择性 对于固定连接式分段母线 如单母分段 断路器等主接线 由于各个元件固定 2 1 1 连接在一段母线上 不在母线段之间切换 因此大差电流只作为起动条件之一 各段 母线的小差比率差动元件既是区内故障判别元件 也是故障母线选择元件 对于存在倒闸操作的双母线 双母分段等主接线 差动保护使用大差比率差动元 件作为区内故障判别元件 使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件 即由大差 比率元件是否动作 区分母线区外故障与母线区内故障 当大差比率元件动作时 由 小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线 这样可以最大限度的减少由于刀 闸辅助接点位置不对应造成的母差保护误动作 考虑到分段母线的联络开关断开的情况下发生区内故障 非故障母线段有电流流出 母线 影响大差比率元件的灵敏度 大差比率差动元件的比率制动系数可以自动调整 联络开关处于合位时 母线并列运行 大差比率制动系数与小差比率制动系数相同 可整定 当联络开关处于分位时 母线分列运行 大差比率差动元件自动转用比 率制动系数低值 也可整定 母线上的连接元件倒闸过程中 两条母线经刀闸相连时 母线互联 装置自动转 入 母线互联方式 非选择方式 不进行故障母线的选择 一旦发生故障同 时切除两段母线 当运行方式需要时 如母联操作回路失电 也可以设定保护控制字保护控制字 中的 强制母线互联 软压板 强制保护进入互联方式 综上所述 以双母线其中的 I 段为例 差动保护的整个逻辑关系如图 KzKr 5 0 Kr zKKr 1 5 01 Kr Ir Id 与 与 与 或 与 或 I 母差动 复合电压动作 与 I 母出口 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 10 页 KzKr zKKr 1 和电流突变量Ir 差电流突变量Id 差电流起动元件 Id 和电流突变起动元件 Ir 大差突变量比率差动元件 Kr 大差复式比率差动元件 Kr I 母突变量比率差动元件 1Kr I 母复式比率差动元件 1Kr 大差比率制动系数Kz 小差比率制动系数z K 图 3 2 母差保护逻辑框图 3 1 6 差动回路和出口回路的切换差动回路和出口回路的切换 以上几节全面阐述了本装置的母线差动保护方案 包括起动 差动判据 饱和检 测 电压闭锁 故障母线选择在内的各个环节及相互之间逻辑关系 下面将举例详细 说明差动回路和出口回路的形成 其实这里所说的 差动回路 和 出口回路 只是 借用传统保护的概念 微机母线差动保护装置中并不存在这样的硬件回路 各连接元 件三相电流和刀闸位置全部都已转换成为数字量 由程序流程来实现切换 因此装置 的差动回路和出口回路可以说是实时地无触点地 非继电器 切换 3 1 6 1双母线接线双母线接线 以 I1 I2 In 表示各元件电流数字量 以 Ilk 表示母联电流数字量 以 S11 S12 S1n表示各元件 I 母刀闸位置 0 表示刀闸分 1 表示刀闸合 以 S21 S22 S2n表示各元件 II 母刀闸位置 以 Slk 表示母线并列运行状态 0 表示分列运行 1 表示并列运行 各元件各元件 TA 的极性端必须一致 一般母联只有一侧有的极性端必须一致 一般母联只有一侧有 TA 装置默认母联 装置默认母联 TA 的极的极 性与性与 II 母上的元件一致 母上的元件一致 则差流计算公式为 大差电流Id I1 I2 In I 母小差电流Id1 I1 S11 I2 S12 In S1n Ilk Slk 与 全波饱和检测 线形传变区 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 11 页 II 母小差电流Id2 I1 S21 I2 S22 In S2n Ilk Slk 以 T1 T2 Tn表示差动动作于各元件逻辑 0 表示不动作 1 表示动作 以 Tlk 表示差动动作于母联逻辑 以 F1 F2 分别表示 I 母 II 母故障 0 表示无故障 1 表示故障 则出口逻辑计算公式为 T1 F1 S11 F2 S21 T2 F1 S12 F2 S22 Tn F1 S1n F2 S2n Tlk F1 F2 3 1 6 2母联兼旁路形式的双母线接线母联兼旁路形式的双母线接线 此时装置需引入母联到旁母的刀闸位置 以 SPL表示 该刀闸断开时 SPL 0 断 路器作母联用 回路切换 3 1 6 1 若以 II 母带旁路 要求母联 TA 装于 I 母侧 断路器无论作母联用还是作旁路用 TA 的极性与 II 母上的元件都是一致的 母联的旁母刀闸和 II 母刀闸处于合位时 该元 件作旁路用 回路切换成 Id I1 I2 In Ilk Id1 I1 S11 I2 S12 In S1n Id2 I1 S21 I2 S22 In S2n Ilk Tlk F2 若以 I 母带旁路 要求母联 TA 装于 II 母侧 由于已经定义断路器作母联用时 TA 的极性与 II 母上的元件一致 那么断路器作旁路用时 TA 的极性与 I 母上的元件 相反 母联的旁母刀闸和 I 母刀闸处于合位时 该元件作旁路用 回路切换成 Id I1 I2 In Ilk Id1 I1 S11 I2 S12 In S1n Ilk Id2 I1 S21 I2 S22 In S2n Tlk F1 若 I II 母都可能带旁路 建议母联断路器两侧都要装设 TA 3 1 6 3旁路代母联形式的双母线接线旁路代母联形式的双母线接线 定义第 4 单元为旁路单元 旁母到 I 母 或 II 母 有跨条 装置引入跨条刀闸位置 以 SKT表示 若跨条接于 I 母 当跨条刀闸和旁路单元的 II 母刀闸处于合位时 即 SKT 1 且 S2m 1 旁路单元作为母联用 回路切换成 Id I1 I2 I4 In I4 Id1 I1 S11 I2 S12 I4 In S1n Id2 I1 S21 I2 S22 I4 In S2n Tm F1 F2 若跨条接于 II 母 当跨条刀闸和旁路单元的 I 母刀闸处于合位时 即 SKT 1 且 S1m BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 12 页 1 旁路单元作为母联用 回路切换成 Id I1 I2 I4 In I4 Id1 I1 S11 I2 S12 I4 In S1n Id2 I1 S21 I2 S22 I4 In S2n Tm F1 F2 3 1 6 4母线兼旁母形式的双母线接线母线兼旁母形式的双母线接线 回路切换与母联兼旁路时相类似 当然不再有旁母 没有母联到旁母刀闸 而 是取决于出线到母线的跨条刀闸 SK1 SK2 如图 SK1 SK2 I II 图 3 3 母线兼旁母接线示意图 若母线的跨条刀闸 SK2 合 则装置将 II 母做为旁母 将母联做为旁路 此时 母差保护范围为 I 母 延伸至旁路的 CT II 母不在母差保护的范围内 3 1 6 5其他形式的主接线其他形式的主接线 以上是以双母线接线为例 其他主接线方式的回路切换类推可知 这里只提一下 要点 a 单母分段 除分段单元外的元件都是固定连接 分段单元的处理同母联单元 b 双母单分段 三段母线分别形成小差回路 装置默认母联 LK1 的 TA 极性同 II 母 上的元件 母联 LK2 的 TA 极性同 III 母上的元件 分段 LN 的 TA 极性同 II 母上 的元件 I LK1 LK2 II III LN BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 13 页 图 3 4 双母分段接线示意图 c 双母线双分段 一般考虑用两套 BP 2B 装置配合实现各段母线的保护 一套装置 保护分段开关 左 侧的两段母线 另一套装置保护分段开关 右 侧的两段母 线 两套装置的保护范围在分段开关处交叠 在差动逻辑中 将分段做为该段母 线上的一个元件 3 2 母联 分段 失灵和死区保护母联 分段 失灵和死区保护 母线并列运行 当保护向母联 分段 开关发出跳令后 经整定延时若大差电流 元件不返回 母联 分段 流互中仍然有电流 则母联 分段 失灵保护母联 分段 失灵保护应经母线差 动复合电压闭锁后切除相关母线各元件 只有母联 分段 开关作为联络开关时 才 起动母联 分段 失灵保护 因此母差保护和母联 分段 充电保护起动母联 分段 母差保护和母联 分段 充电保护起动母联 分段 失灵保护 失灵保护 母线并列运行 当故障发生在母联 分段 开关与母联 分段 流互之间时 断路 器侧母线段跳闸出口无法切除该故障 而流互侧母线段的小差元件不会动作 这种情 况称之为死区故障 死区故障 此时 母差保护已动作于一段母线 大差电流元件不返回 母联 分段 开关已跳开而母联 分段 流互仍有电流 死区保护死区保护应经母线差动复合电压 闭锁后切除相关母线 上述两个保护有共同之处 即故障点在母线上 跳母联开关经延时后 大差元件不 返回且母联流互仍有电流 跳两段母线 因此可以共用一个保护逻辑 如图 母联开关分位 图 3 5 母联失灵保护 死区故障保护实现逻辑框图 由于故障点在母线上 装置根据母联断路器的状态封母联 TA 后 即母联电流不 计入小差比率元件 差动元件即可动作隔离故障点 对母联开关失灵而言 需经过长 于母联断路器灭弧时间并留有适当裕度的延时 母联失灵延时 可整定 才能封母联 TA 对于母线并列运行 联络开关合位 发生死区故障而言 母联开关接点一旦处于 分位 可以通过开关辅接点 DL 或 TWJ HWJ 接点读入 再考虑主接点与辅助接点 延时 50ms 差动动作 充电动作 母联失灵延时 或 或 封母联 TA 大差复式比率动作 I 母小差复式比率动作 I 母差动复合电压 与 II 母小差复式比率动作 II 母差动复合电压 与 与 与 I 母出口 II 母出口 母联失灵过流 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 14 页 之间的先后时序 50ms 即可封母联 TA 这样可以提高切除死区故障的动作速度 母线分列运行时 死区点如发生故障 由于母联 TA 已被封闭 所以保护可以直接 跳故障母线 避免了故障切除范围的扩大 由于母联开关状态的正确读入对本保护的重要性 所以我们建议将 DL 的常开接点 或 HWJ 和常闭接点 TWJ 同时引入装置 以便相互校验 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 3 3 母联 分段 充电保护母联 分段 充电保护 分段母线其中一段母线停电检修后 可以通过母联 分段 开关对检修母线充电 以恢复双母运行 此时投入母联 分段 充电保护 当检修母线有故障时 跳开母联 分段 开关 切除故障 母联 分段 充电保护的起动需同时满足三个条件 母联 分段 充电保护压板 投入 其中一段母线已失压 且母联 分段 开关已断开 母联电流从无到有 充电保护一旦投入自动展宽 200ms 后退出 充电保护投入后 当母联任一相电流 大于充电电流定值 经可整定延时跳开母联开关 不经复合电压闭锁 充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项进行选择 充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项进行选择 充电闭锁母差 充电保护投入 IcIka IcIkb IcIkc 与 闭锁母差 展宽 200ms 或 充电出口延时 与 跳母联 Ika由无至有 Ikb由无至有 Ikc由无至有 或 与 充电保护投入 充电保护退出 差动恢复 一段母线失压 充电保护压板合 母分开关已断 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 15 页 有流门坎为In04 0 母联 A 相电流Ika 母联 B 相电流Ikb 母联 C 相电流Ikc 充电保护电流定值Ic 图 3 6 充电保护逻辑框图 3 4 母联 分段 过流保护母联 分段 过流保护 母联 分段 过流保护可以作为母线解列保护 也可以作为线路 变压器 的临 时应急保护 母联 分段 过流保护压板投入后 当母联任一相电流大于母联过流定值 或母联 零序电流大于母联零序过流定值时 经可整延时跳开母联开关 不经复合电压闭锁 母联过流保护投入 IkIka IkIkc kIIk0303 母联 A 相电流Ika 母联 C 相电流Ikc 母联零序电流03Ik 母联过流定值Ik 母联零序过流定值kI03 图 3 7 母联过流保护逻辑框图 3 5 电流回路断线闭锁电流回路断线闭锁 差电流大于 TA 断线定值 延时 9 秒发 TA 断线告警信号 同时闭锁母差保护同时闭锁母差保护 电电 流回路正常后 流回路正常后 0 9 秒自动恢复正常运行 秒自动恢复正常运行 ctIdIda ctIdIdb 或 延时 9S 闭锁母差 TA 断线信号 或 母联过流出口延时 与 跳母联 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 16 页 ctIdIdc A 相大差电流Ida B 相大差电流Idb C 相大差电流Idc TA 断线定值ctId 图 3 9 TA 断线逻辑框图 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 母联 分段 电流回路正常后 需母联 分段 电流回路正常后 需手动复归手动复归恢复正常恢复正常 运行 运行 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 而此时与该联络开关相连的两段母线小差电流都会越限 且大小相等 方向 相反 InId08 0 InId08 0 1 InId08 0 2 0 21 dd ii 图 3 10 联络断路器 TA 断线逻辑框图 3 6 电压回路断线告警电压回路断线告警 某一段非空母线失去电压 延时 9 秒发 TV 断线告警信号 除了该段母线的复合电除了该段母线的复合电 压元件将一直动作外 对保护没有其他影响 压元件将一直动作外 对保护没有其他影响 3 7 母线运行方式的电流校验母线运行方式的电流校验 双母线运行时 各连接元件经常在两段母线之间切换 母差保护需要正确跟随母 线运行方式的变化 才能保证母线保护的正确动作 本装置引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应 同时用各支路电流 和电流分布来校验刀闸辅助接点的正确性 当发现刀闸辅助接点状态与实际不符 即当发现刀闸辅助接点状态与实际不符 即 发出发出 开入异常开入异常 告警信号 在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点 包括两告警信号 在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点 包括两 段母线经两把刀闸双跨 母线互联 段母线经两把刀闸双跨 母线互联 刀闸辅助接点恢复正确后需 刀闸辅助接点恢复正确后需复归信号复归信号才能解除修才能解除修 正 正 如有多个刀闸辅助接点同时出错 则装置可能无法全部修正 需要运行人员操作 运行方式设置 菜单进行强制设定 直到刀闸辅助接点检修完毕取消强制 由于大差电流与刀闸辅助接点无关 以及装置具有运行方式电流校验功能 因此 双母线倒排操作期间 装置不需运行人员手动干预 可以正确切除故障 刀闸辅助接 点出错检修期间不需退出保护 带电拉刀闸 保护可以正确快速动作 与 延时 20ms 母线强制互联 互联信号 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 17 页 3 8 断路器失灵保护出口断路器失灵保护出口 断路器失灵保护可以与母线保护公用跳闸出口 本装置有两种方式供选择 3 8 1 与失灵起动装置配合方式与失灵起动装置配合方式 当母线所连的某断路器失灵时 由该线路或元件的失灵起动装置提供一个失灵起 动接点给本装置 本装置检测到某一失灵起动接点闭合后 起动该断路器所连的母线 段失灵出口逻辑 经失灵复合电压闭锁 按可整定的 失灵出口延时 1 跳开联络开关 失灵出口延时 2 跳开该母线连接的所有断路器 图 3 11 失灵起动逻辑框图 3 8 2 自带电流检测元件方式自带电流检测元件方式 若没有失灵起动装置 本装置本身可以实现检测断路器失灵的过流元件 将元件 保护的保护跳闸接点引入装置 分相跳闸接点则分相检测电流 三相跳闸接点则检测 三相电流 对于 220KV 系统 母差装置需引入线路保护的三跳接点和单跳接点 变压 器保护的三跳接点 开入公共端 失灵起动开入 保护动作接点 过流动作 I 母刀闸 II 母刀闸 I 母失灵出口起动 II 母失灵出口起动 外部接点 BP 2B I 母失灵出口起动 I 母失灵复合电压动作 与 失灵出口延时 1 失灵出口延时 2 跳母联 跳 I 母 开入公共端 失灵起动开入 A 相动作接点 A 相过流动作 I 母刀闸 II 母刀闸 I 母失灵出口起动 II 母失灵出口起动 外部接点 BP 2B 三跳动作接点 ABC 相过流动作 C 相动作接点 C 相过流动作 B 相动作接点 B 相过流动作 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 18 页 图 3 12 失灵过流逻辑框图 3 8 3 失灵电压闭锁元件失灵电压闭锁元件 失灵的电压闭锁元件 与差动的电压闭锁类似 也是以低电压 线电压 负序电 压和 3 倍零序电压构成的复合电压元件 只是使用的定值与差动保护不同 需要满足 线路末端故障时的灵敏度 同样失灵出口动作 需要相应母线段的失灵复合电压元件失灵出口动作 需要相应母线段的失灵复合电压元件 动作 动作 3 8 4 母线分列运行的说明母线分列运行的说明 对于分段母线 双母线或单母分段 当联络开关断开 母线分列运行时 需要考虑 以下两种情况 如图 3 13 所示 母线分列运行时 母故障 母上的负荷电流仍然可能流出母线 特别是在 母线分别接大 小电源或者母线上有近距离双回线时 电流流出母线的现 象特别严重 此时 大差灵敏度下降 因此 装置的大差比率元件采用 2 个定值 母线并 列运行时 用比率系数高值 母线分列运行时 用比率系数低值 装置根据母线运行状态 自动切换定值 II 母失灵出口起动 II 母失灵复合电压动作 与 失灵出口延时 1 失灵出口延时 2 跳母联 跳 II 母 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 19 页 图 3 13 母线分列运行 母故障图 3 14 母线分列运行死区故障 如图 3 14 所示 母线分列运行时 死区故障 故障点位于母联的开关和 TA 之间 此 时 按差电流回路 母差动动作 然后启动母联失灵跳 母 如果两母线的复合电压闭 锁均开放 则造成母线完全退出运行 如果故障时 母复合电压闭锁不开放 故障点在 母 母复合电压闭锁开放 会造成保护拒动 因此 在母线分列运行时 装置封母联 TA 若发生图 3 14 所示故障时 差动保护直接出口跳 母 装置通过自动和手动两种方式判别母线是并列运行还是分列运行 自动方式是将母联 分断 开关的常开和常闭辅助接点引入装置的端子 若开关的常开和常闭接点不对应 装置默认为开关合 同时发开入异常告警信号 手动方式是运行人员在母联 分段 开关 断开后 投 母线分列压板 在合母联 分段 开关前 退出该压板 以上两种方式中 手动方式优先级最高 即 若投 母线分列压板 装置认为母线分列运行 若退 母线 分列压板 装置根据自动方式判别母线运行状态 4 整定方法与参数设置整定方法与参数设置 4 1 参数设置的说明参数设置的说明 所谓 参数 就是厂家在设计母差保护装置时 为适应各种类型的一次系统接线 和设备 满足不同用户的要求 可以提供用户根据需要选择的软件配置选项 通过参 数的设置 使装置功能更加全面的同时 对每个工程更有针对性 装置参数根据其应 用分为三组 装置固化参数 装置系统参数 装置使用参数 4 1 1 装置固化参数装置固化参数 对母差保护装置来说最重要的母线一次主接线形式和主接线规模 以及需要与硬 件配合的额定参数 采用用户预先确认 固化在 ROM 中的方式 不能现场修改 用户 可以通过查看 装置信息 选项 核实该组参数是否准确 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 20 页 表 4 1 装置固化参数表 参数序号参数名称可选择范围 1 1 2 单母 单母分段 H 型 双母 双母分段 1主接线形式 母线兼旁母 母联 分段 兼旁路 旁路代母联 分段 2电压等级35KV 66KV 110KV 220KV 330KV 500KV 3主接线规模2 24 个间隔 4TA 二次电流5A 1A 5A 1A 5版本信息保护软件版本号和版本时间 各种特殊主接线形式 表中未能一一列出 我们可以根据主接线图和您的要求进行 专门设计 允许同一母线上 同时使用 5A 制 TA 和 1A 制 TA 请预先告知使用情况 4 1 2 装置系统参数装置系统参数 母线主接线形式与规模确定后 需要将装置定义的间隔单元与实际一次系统的间 隔单元和设备一一对应 通过对装置系统参数中母线编号 断路器编号 TA 变比等参 数的设置 即可明确这个对应关系 用户可以使用 预设 选项进行该组参数设置 一旦设定 即可在 查看 选项得到体现 系统参数的设置要与二次电缆接线相一致 系统参数的设置要与二次电缆接线相一致 只允许保护专业人员根据系统变化修改只允许保护专业人员根据系统变化修改 表 4 2 装置系统参数表 参数序号参数名称可选择范围 母线 1 母线 21 母 线 编 号母线 3 I 段 II 段 III 段 IV 段 V 段 VI 段 VII 段 VIII 段 IX 段 X 段 间隔类型母联 分段 变压器 发变组 旁路 线路 其他 断路器编号0000 9999 2 间 隔 1 TA 变比 由用户提供实际应用的 TA 变比数据 例如 1200 In 800 In 600 In 400 In 300 In 间隔类型母联 分段 变压器 发变组 旁路 线路 其他 断路器编号0000 9999 间 隔 x TA 变比 由用户提供实际应用的 TA 变比数据 例如 1200 In 800 In 600 In 400 In 300 In 25 间 隔 间隔类型母联 分段 变压器 发变组 旁路 线路 其他 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 21 页 断路器编号0000 999924 TA 变比 由用户提供实际应用的 TA 变比数据 例如 1200 In 800 In 600 In 400 In 300 In 表中所列是电流互感器额定一次电流等级 In 是装置固化参数中确定的 TA 额定二次 电流 用户只需按实际变比选择其中一项即可 装置自动选取最大变比为基准变比装置自动选取最大变比为基准变比 并自动进行变比折算 所有差 和电流的计算和显示都已经归算至基准变比的二次侧 并自动进行变比折算 所有差 和电流的计算和显示都已经归算至基准变比的二次侧 为保证精度 各单元为保证精度 各单元 TA 变比之间不宜差距变比之间不宜差距 4 倍以上 倍以上 4 1 3 装置使用参数装置使用参数 装置使用参数是为了用户能更方便的使用装置而设置的 运行人员可以通过 参 数 选项设定 其中 设定保护控制字 需要输入操作密码 表 4 3 装置使用参数表 参数序号参数名称可选择范围备注 定值组别0 1 强制母线互联投 退 充电保护投入 时投 退母差 投 退 1 保 护 控 制 字 出口接点投 退 注 1 2通讯控制字保护动作返回报文是否上传注 2 3通讯波特率1200 38400 bps 4本装置通讯地址0 254注 3 5自动打印召唤打印 自动打印注 4 注 1 保护控制字 是极为重要的装置使用参数 它确定现时装置使用的定值组别和 保护功能的投退 运行人员根据调度指令操作 修改保护功能控制字需要输入操作密 码 母差保护的定值受运行方式变化的影响较小 所以本装置只预先存储 2 组定值供 切换 两组定值切换过程不需退出保护 两组定值切换过程不需退出保护 强制母线互联投入时 可以强制装置进入非选择 单母 方式 差动保护和失灵 保护出口动作都不再具有选择性 同时 母线互联 告警灯点亮 充电保护投入期间是否投 退母线差动保护 可按各地运行习惯确定 出口接点投入时 保护装置投跳闸出口 出口接点退出时 保护装置只投信号 同时 出口退出 告警灯点亮 注 2 本装置的保护动作返回事件是否上传监控系统 注 3 在监控系统中本装置的通讯地址 注 4 如果设置为召唤打印 则只在选择 打印 选项后打印相应内容 如果设置为 自动打印 则装置会在有扰动信息或手动操作后自动打印报告 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 22 页 4 2 整定值清单整定值清单 本装置可预先设置两组定值 0 组和 1 组 当系统运行方式变化比较大时 可以在 不退保护的情况下切换定值 保护定值清单按保护功能配置分类 每一项定值都规定了整定范围和级差 并注 明了整定参考原则 表 4 4 保护定值清单 定 值 类别 序号 名称符号 整定范围 级差 推荐值 整定方 法参考 1比率差动门坎 Idset0 1 20A 0 1A4 3 1 3 2复式比率系数高值KrH0 5 4 0 52 04 3 1 1 比率 差动 元件 3复式比率系数低值KrL0 5 1 0 50 54 3 1 2 4差动保护低电压Uab20 99 V 1 V65 70 V4 3 1 4 5差动保护零序电压3U01 35 V 1V4 8 V4 3 1 5 差动 复合 电压 闭锁 6差动保护负序电压U21 35 V 1V6 10 V4 3 1 6 母 线 差 动 保 护 启动 元件 7相电流突变 ir 0 1 20A 0 1A0 5 5 A4 3 1 7 8失灵保护低电压Uab 20 99 V 1 V70 75 V4 3 2 1 9失灵保护零序电压3U0 1 35V 1V4 3 2 2 失灵 复合 电压 闭锁 10失灵保护负序电压U2 1 35 V 1V4 3 2 3 11失灵出口短延时TSL0 01 1 99 S 0 01S0 25 0 3 S4 3 2 4 失 灵 保 护 出 口 时间 元件 12失灵出口长延时TSH0 01 1 99 S 0 01S0 5 0 6 S4 3 2 5 过流 元件 13母联失灵电流定值ISL0 1 20A 0 1A4 3 3 1 母 联 失 灵 保 护 时间 元件 14母联失灵出口延时TMSL0 01 1 99 S 0 01S 0 16 0 25 S4 3 3 2 过流 元件 15充电保护电流定值IC0 1 20A 0 1A4 3 4 1 充 电 保 护 时间 元件 16充电出口延时TC0 01 0 20S 0 01S4 3 4 2 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 23 页 17 母联过流 相电流定值 IK0 1 20A 0 1A4 3 5 1 过流 元件 18 母联过流 零序电流定值 3I0K0 1 20A 0 1A4 3 5 2 母 联 过 流 保 护 时间 元件 19母联过流出口延时TK0 01 1 99 S 0 01S4 3 5 3 TA 断 线 断线 闭锁 20TA 断线门坎Id ct0 1 20A 0 1A 4 3 6 1 21第 2 间隔过流定值I2SL0 1 20A 0 1A 第 m 间隔过流定值IMSL0 1 20A 0 1A 失 灵 保 护 过 流 过流 元件 44第 24 间隔过流定值I24SL0 1 20A 0 1A 4 3 7 1 4 3 整定方法整定方法 所有电流的定值均要求按基准 TA 变比折算 装置自动选取最大变比为基准变比装置自动选取最大变比为基准变比 4 3 1 母差保护定值整定方法母差保护定值整定方法 4 3 1 1复式比率系数高值 复式比率系数 Kr 的定值整定应综合考虑区外故障时故障支路的 CT 饱和引起的 传变误差 及区内故障时流出母线的电流占总故障电流的比例 Ext 故障支路电流为 1 1 二次反应为 1 差回路 1 BP 2B 微机母线保护装置 深圳南京自动化研究所 深圳南瑞科技有限公司 第 24 页 考虑区外故障时故障支路的 CT 饱和引起的传变误差 若考虑区外故障时故障支路的 CT 饱和引起的传变误差为 而其余支路的 CT 误差忽略不计 则 Id 1 1 Ir Ir 1 1 2 因此 Id Ir Id 2 2 根据复式比率差动继电器的动作判据可知 要保证区外故障时差动不误动 必须满足 Id Ir Id Kr 即 2 2 Kr 考虑区内故障时流出母线的电流占总故障电流的比例 Ext 若考虑区内故障时流出母线的电 流占总故障电流的比例为 Ext 令 Id 1 则 Ir 1 2Ext 根据复式比率差动继电器 的动作判据可知 要保证区内故障时差动 动作 必须满足 Id Ir Id Kr 即 1 1 2Ext 1 Kr 即 1 2Ext Kr 从而可得如下 Kr 与 Ext 之间的关系表 KrExt 14067 22080 31585 41288 该表含义是 Kr 与 Ext 成反比 即 Kr 选值越大在区内故障时允许流出母线的电流 占总故障电流的份额越小 Kr 选值越大在区外故障时允许故障支路的最大 CT 误差越大 某支路流出电流为 Ext 母线故障差回路总 电流为 1 其余支路流进电流为 1 Ext BP 2B 微机