BP-2B微机母线保护装置PPT课件

BP-2B微机母线保护装置,深圳南瑞科技有限公司2004年8月,BP-2B微机母线保护装置,特点介绍复式比率差动原理母线的其他保护配置硬件概述主接线形式定值整定装置调试,研制背景,BP-2B型微机母线保护是深圳南瑞科技有限公司研制开发，是BP-2A型微机母线保护的升级产品。BP型微机母线保护在国内运行超过二千套。BP-2B型微机母线保护继承了原有的保护原理和运行经验，在装置硬件和结构上做了进一步的改进。,适用范围,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3/2接线在内的各种主接线方式，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（或死区）保护、母联非全相以及断路器失灵保护出口等功能。,特点介绍,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。复式比率差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很强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确的区分区外故障和区内故障。,特点介绍,差动元件采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响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故障分量为当前电流采样值减一周波前的采样值。故障分量复式比率差动判据仅在故障启动后的第一周波内投入。并受低制动系数的复式比率差动判据闭锁,特点介绍,母线运行方式的电流校验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，即发出“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,特点介绍,抗CT饱和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Id元件与Ir元件的动作时序，以及利用了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。,特点介绍,母线分列运行的考虑故障时有较大电流流出时，大差比率系数采用比率系数低值定值，提高差动保护的灵敏度。封母联CT，以保证死区故障的速动性和可靠性。,特点介绍,装置硬件配置装置采用标准整体机箱，分三层固定，整体面板。强电机箱后面连接。弱电在机箱前面布置。插件按母线上的元件设计，配置灵活，易于扩展。插件互换性强，各主要插件可完全互换，调试及维护方便。各电源模块完全独立。独立的电压闭锁元件。,特点介绍,辅助功能大液晶屏幕，320240点阵，显示内容丰富菜单窗口事件记录主接线图录波波形自检信息提供两个通讯口，103规约提供GPS校时接口,技术参数,保护整组动作时间小于15ms。介质强度实验GB14598.11，级冲击电压实验GB14598.12，级辐射电磁场干扰GB14598.9，级快速瞬变干扰GB14598.10，级脉冲群干扰实验GB14598.13，级静电放电实验GB14598.14，级,GOTOP,“和电流”与“差电流”,和电流差电流,起动元件,1、和电流突变量判据：2、差电流越限判据：3、起动元件返回判据：,差动元件,复式比率差动判据动作表达式：,Id,Ir-Id,Idset,Kr,其中Id为母线上各元件的矢量和，即差电流。Ir为母线上各元件的标量和，即和电流。Idset为差电流门坎定值；Kr为复式比率系数（制动系数）若忽略CT误差和流出电流的影响，在区外故障时，Id=0，0/Ir为0；在区内故障时，Id=Ir，Id/0为。由此可见，复式比率差动继电器能非常明确地区分区内和区外故障，Kr值的选取范围达到最大，即从0到。,复式比率差动判据,若考虑区内故障时有Ext%的总故障电流流出母线，则此时的比率制动系数为：Kr=Id/(Id+Ext%Id+Ext%Id-Id)=1/(2Ext%),复式比率差动判据,若考虑区外故障时故障支路的CT误差达到，而其余支路的CT误差忽略不计，则此时的比率制动系数为Kr=/(1+1-)=/(2-2)若令总流入电流为1，则总流出电流为1，差电流为,复式比率差动判据,复式比率系数Kr和故障支路误差、区内故障时流出母线电流占总故障电流的比例Ext%之间的关系表：,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。当Kr整定为2时，在区外故障时允许故障支路的最大CT误差为80%而母差不会误动，在区内故障时允许20%以下的总故障电流流出母线而母差不会拒动。其余类推。,故障分量复式比率差动判据,故障分量复式比率差动判据动作表达式为：,原理与作用,根据叠加原理，故障分量电流有以下特点：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）。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。,TA（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Id元件与Ir元件的动作时序，以及利用了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。,电压闭锁元件,Uset、U0set、U2set分别为各电压闭锁定值。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。本元件瞬时动作，动作后自动展宽40ms再返回。差动元件与失灵元件动作出口经相应母线段的相关复合电压元件闭锁。,Uab为母线线电压3U0为母线三倍零序电压U2为母线负序电压,故障母线选择逻辑,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。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母线互联运行：小差比率差动元件自动退出保护不进行故障母线的选择，一旦发生故障同时切除两段母线。,故障母线选择逻辑,Ir：和电流突变量Id：差电流突变量Id：差电流起动元件Ir：和电流突变起动元件Kr：大差突变量比率差动元件Kr：大差复式比率差动元件,Kr1：I母突变量比率差动元件Kr1：I母复式比率差动元件Kz：大差比率制动系数Kz：小差比率制动系数,差回路的构成,差动回路是由一个母线大差动和几个各段母线小差动所组成的；大差动是指除母联开关和分段开关以外的母线上所有其余支路电流所构成的差动回路；某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流构成的差动回路，其中包括了与该段母线相关联的母联开关和分段开关；母线上所有元件极性相同，母联CT极性同II母线上元件极性；大差动判别母线故障，小差动判别故障母线。,差回路的构成,并列运行时倒闸操作：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，强制母线互联；或依靠刀闸辅助接点自适应倒闸操作；此时差动回路改为一个母线大差动。,差回路的构成,母线分列运行时：可分列运行后投分列压板强制（注意预合母联开关前，应将压板退出）；或依靠母联开关接点自适应分列运行操作（仅常闭接点合，常开接点断，装置认为母联开关断开）；此时母联电流退出小差动回路；大差比率制动系数降为低值；,GOTOP,母线的其他保护配置,母联（分段）失灵和死区保护；母联（分段）充电保护；母联（分段）过流保护；电流回路断线闭锁；电压回路断线告警；断路器失灵保护出口；,母联（分段）失灵、死区保护,母联（分段）充电保护,有流门坎为0.04InIka：母联A相电流Ikb：母联B相电流Ikc：母联C相电流Ic：充电保护电流定值,母联（分段）过流保护,Ika：母联A相电流Ikc：母联C相电流3Ik0：母联零序电流Ik：母联过流定值3I0k：母联零序过流定值,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。,电流回路断线闭锁,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,TA断线逻辑框图,联络断路器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，需手动复归恢复正常运行。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。,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压元件将一直动作外，对保护没有其他影响。,母线运行方式的电流校验,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，即发出开入异常告警信号，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复归信号才能解除修正。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。,断路器失灵保护出口,1、与失灵起动装置配合,断路器失灵保护出口,2、自带电流检测元件方式,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动作。对于变压器或发变组间隔，设置“主变失灵解闭锁”的开入接点。当该支路失灵保护起动接点和“主变失灵解闭锁”的开入接点同时动作，实现解除该支路所在母线的失灵保护电压闭锁。,失灵电压闭锁元件及主变失灵解除电压闭锁,母线分列运行的说明（1）,如图所示，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。,母线分列运行的说明（2）,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。,RETURN,硬件概述,BP-2B母线保护由保护元件、闭锁元件和管理元件三大系统构成。保护元件主要完成各间隔模拟量、开关量的采集，各保护功能的逻辑判别并出口至TJ；闭锁元件主要完成各电压量的采集，各段母线的闭锁逻辑并出口至BJ；管理元件的工作是实现人机交互、记录管理和后台通讯。各系统独立工作，相互配合。由于是按母线间隔进行插件设计，因此维护扩展极为方便。其强弱电分离的走线连接和独立的电源分配，再加上滤波、屏蔽等环节，使各模件工作于稳定的环境中，充分保证了装置的电磁兼容性能。,机箱正面图,机箱背面图-1,机箱背面图-2,机箱背面图-3,主界面,一级界面,硬件概述主机插件BP320,作为保护元件和闭锁元件的通用CPU插件，该模件可以完成所有保护功能的逻辑处理。主机是由嵌入式32位微处理器Intel386EX，大规模可编程逻辑阵列，大容量存储器和各种外围电路构成的单片机系统。25MHZ的工作主频、32位数据总线和64M的寻址空间，都使它的处理能力比16位单片机有成倍的提高。由固化于EPROM的程序不同而分为“差动主机”（保护主机）和“闭锁主机”，分别位于第二层机箱和第一层机箱的固定位置。另外主机插件还可完成9路模拟量的A/D转换，本装置的电压量最终由此转化为数字量。1NCOM1和2NCOM4为9针简约RS-232调试通讯口。,硬件概述管理机插件BP321,管理机的核心也是Intel386EX单片机系统，由它控制液晶控制和驱动模块、键盘输入电路和串口通讯电路，以实现人机交互、打印报告并通过它接入变电站监控系统。管理机后的船形开关可以将其在电气上从变电站的通讯网络中分离，而不影响装置本身。1N3为8针凤凰端子，分别连有RS422/485通讯线和GPS校时信号线。1NCOM2和1NCOM3为9针简约RS-232通讯口1NLPT1为25针打印机电缆端口,硬件概述保护单元插件BP330,保护单元插件是以母线各间隔为划分对象，将三个间隔单元的输入、输出集中到一个插件来实现。即，一块BP330插件集成了三个间隔单元的刀闸辅助接点输入、失灵起动接点输入、电流量输入电路，保护跳闸出口回路、闭锁高频、闭锁重合闸接点输出电路。保护单元插件与保护主机插件一起构成了母线保护的核心系统。该插件配置于第二层机箱，共有8个插件扩展口，因此主接线规模在24单元以下的都可以灵活配置。,硬件概述光耦输入、输出和电源检测插件BP331,保护主机和闭锁主机配有各自的光耦输入、输出插件，实现公共开关量输入、输出，保证微机系统与外回路的光电隔离。每个光耦插件共有24路输入、24路输出。输入包括：复归信号、切换把手位置、联络开关接点和保护投退压板位置等；输出则包括所有的出口信号和告警信号等。本插件同时实现对装置直流电源的检测。以继电器的常闭接点实现装置直流电源220V（或110V）消失告警。以电压比较回路检测微机系统所用的+5V、+15V和-15V。如果系统所有的电源正常，则点亮装置面板上相应的电源指示灯。如果此时系统投入运行，则点亮面板上相应的运行指示灯，并接通24V操作电源,硬件概述电压闭锁插件BP332,为实现各保护的分段复合电压闭锁而设，配置于第二层机箱。输入由保护主机发出的差动、失灵保护的分段动作信号以及联络开关动作信号；同时输入由闭锁主机发出的差动、失灵保护的复合电压闭锁分段开放信号；输出24V控制信号去控制各单元插件上闭锁继电器的接点。,硬件概述出口信号、告警信号插件BP333,以继电器接点的方式输出装置的出口信号和告警信号，每个插件可以输出6个不同定义的信号。根据工程需要，配置于第一层机箱。输入6路由光耦插件来的驱动信号至继电器动作线圈，输入由保护主机控制的复归信号至继电器的复归线圈。1路光耦信号控制2个DSP继电器，输出2对自保持常开接点（第3路除外）、2对不保持常开接点，分别对应屏面点灯信号、中央信号接点、远动接点、起动录波接点。,硬件概述电流/电压互感器插件BP310/BP311,BP310：可输入3*4路交流电流量，经采样电阻输出采样电压至保护单元插件。配置于第三层机箱，最大可容纳6个同类插件。需注意的是，额定电流为5A时与额定电流为1A时，插件中选用的电流互感器匝数比是不同的，应在订货时预先申明。BP311：可输入3*4路交流电压量，独立的次级线圈分别输出至保护主机和闭锁主机。,硬件概述电源模块插件BP360、BP361,电源插件搭载有4个独立的模块化电源保护元件电源、闭锁元件电源、管理机电源和24V操作电源。其中保护元件电源与闭锁元件电源是可以互换的。每一电源模块都有一船形小开关。,GOTOP,BP|2B母线保护系统原理图,GOTOP,主接线形式：双母线接线,BP-2A：LK-旁母刀闸接点，LK-II母刀闸接点，LK开关接点，LK失灵接点都不需接入。BP-2B：仅LK失灵接点不需接入。母联及母线上元件的TA极性如下：（两者相同）,主接线形式：母联兼旁路形式的双母线接线BP-2A,若II母带旁母：需引入母联到旁母的刀闸位置至图纸“LK-旁母辅助接点”，和母联的II母刀闸位置至图纸“LK-II母刀闸辅助接点”;要求母联TA装于I母侧，TA的极性与II母上的元件都是一致的。若I母带旁母：需引入母联到旁母的刀闸位置至图纸“LK-旁母辅助接点”，和母联的I母刀闸位置至图纸“LK-I母刀闸辅助接点”;要求母联TA装于II母侧，TA的极性与I母上的元件一致。引入母联代旁路的失灵起动接点至图纸“LK失灵起动接点”，当母线通过母联带旁路时，该失灵起动接点有效。,II母带旁母I母带旁母,主接线形式：母联兼旁路形式的双母线接线BP-2B,只需引入母联到旁母的刀闸位置至图纸“旁母跨条辅助接点”；母联TA的极性与II母上的元件一致。引入母联代旁路的失灵起动接点至图纸“LK失灵起动接点”，当母线通过母联带旁路时，该失灵起动接点有效。,II母带旁母I母带旁母,主接线形式：旁路代母联形式的双母线接线BP-2A,定义旁路间隔为图纸L7单元；引入母线到旁母的跨条刀闸位置至图纸“LK-旁母辅助接点”;旁路和其他母线上元件的TA的极性一致。引入旁路的失灵起动接点至图纸“L7失灵起动接点”，当母线带旁路时，该失灵起动接点有效。,旁母到I母有跨条旁母到II母有跨条,主接线形式：旁路代母联形式的双母线接线BP-2B,定义旁路间隔为图纸L3单元；只需引入母线到旁母的刀闸位置至图纸“旁母跨条辅助接点”；旁路兼母联TA的极性与II母上的元件一致。引入旁路的失灵起动接点至图纸“L3失灵起动接点”，当母线带旁路时，该失灵起动接点有效。,旁母到I母有跨条旁母到II母有跨条,主接线形式：双母单分段,BP-2A双母线单分段接线示意图,BP-2B双母线单分段接线示意图,主接线形式：双母双分段,GOTOP,定值整定,定值整定,定值整定,定值整定,参数-运行方式设置:强制各单元的刀闸位置预设-相位基准:选择第*间隔的A相电流作为基准预设-母线编号:根据需要选择预设-间隔设置:设置各间隔的编号、CT变比、单元类型,定值整定,GOTOP,装置使用参数表,装置上电检查,1保护装置的通电自检2保护装置与打印机的联机试验3时钟的整定和校核4整定功能的检查5参数设置6开关量输入通道检查7开关量输出通道检查8模拟量通道检查,整组试验,1试验前的准备。2模拟母线区外故障3模拟母线区内故障4模拟双母线倒闸操作过程中母线区内故障5失灵保护出口逻辑试验6母联失灵保护试验7母线充电保护试验8母联过流保护试验9复合电压闭锁试验10CT断线告警及闭锁差动试验11PT断线告警12刀闸变位告警13差动功能退出切换试验14失灵功能退出切换试验,模拟母线区外故障,条件：不加电压使“闭锁开放”灯亮。任选同一条母线上的两条变比相同支路，在这两条支路中同时加入A相（或B相或C相）电流，电流的大小相等（1-10A）方向相反；母线差动保护不应动作；观察面板显示中：大差电流、小差电流应等于零。,模拟母线区内故障(1),验证差动门坎定值：1.任选母线上的一条支路，在这条支路中加入B相电流，电流值大于差动门槛定值。2.母线差动保护应瞬时动作，切除母联及该支路所在母线上的所有支路，母线差动动作信号灯应亮；,模拟母线区内故障(2),验证大差比率系数高值母联开关合（仅母联开关常开接点引正电）；任选I母线上两条变比相同支路，在A相加入方向相反电流。再任选II母线上一条变比相同支路，在A相加入电流，调节电流大小，使II母线差动动作；记录所加电流，验证大差比率系数。,模拟母线区内故障(3),验证大差比率系数低值母联开关断（仅母联开关常闭接点引正电）；任选I母线上两条变比相同支路，在A相加入方向相反电流。再任选II母线上一条变比相同支路，在A相加入电流，调节电流大小，使II母线差动动作；记录所加电流，验证大差比率系数。,模拟母线区内故障(4),验证小差比率系数任选同一母线上两条变比相同支路，在A相加入方向相反，大小不同的电流;固定其中一支路电流，调节另一支路电流大小，使母线差动动作；记录所加电流，验证小差比率系数,模拟双母线倒闸操作过程中母线区内故障,条件：不加电压使“闭锁开放”灯亮。1.任选某母线上的一条支路，合上该支路的I母和II母刀闸；2.在这条支路中加载C相电流，电流值大于差动门槛定值；3.母线差动保护应瞬时动作，切除母联及母线上的