CSC150母线培训==＞课件＜=.ppt

1、2004.04,CSC-150数字式母线保护,报告人：高建军,2005.01.13,一、概述,二、产品技术特点,三、安全性与可靠性设计,四、保护原理,1、电气主接线的定义：发电厂和变电站的一次设备按照一定的要求和顺序连成的电路，又称为一次接线。 2、电力系统的接线形式分为有母线和无母线形式。 母线，又叫汇流排，是电厂、电站汇集电能和分配电能的电气连接设备。它把各电源送来的电能汇集起来，并分配给各个用户，表明各种一次设备的数量和作用、设备之间的连接方式以及在电力系统中的连接情况。,一、概 述,1）有母线：此类接线方式又可以分为单母线和双母线形式等。 几种常见的母线接线形式：,单母线,单母分段,单

2、母分段兼旁路,双母线,双母线母联兼旁路,双母线旁路兼母联,双母线单分段,双母线双分段,一个半断路器接线,2）无母线：常见的有单元接线、桥形接线以及多角形接线等。 3、母线保护的重要性 母线是电力系统中非常重要的设备，其可靠运行直接影响到电力系统的安全和稳定，而母线故障是最严重的电气故障之一，因为它与各个电气元件相联，所以装设必要的母线保护装置能够正确迅速切除母线故障，它的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。,CSC150母线保护适用范围： 适用于750kV及以下各种电压等级的变电站和发电厂，最大容量24个连接单元（包括线路、元件、母联及分段开关），主接线包括单母线、单母分段、双母线、双母单分段

3、、一个半断路器接线等等，双母双分段按两个双母线考虑。,二、产品技术特点,主要功能： 快速虚拟电流比相突变量保护 常规比率制动式电流差动保护 断路器失灵保护 母联充电保护 母联失灵及死区保护 母联过流保护 母联非全相保护,全套保护一体化设计原则 高性能CPU插件完成全部主、后备保护功能。 装置的电磁兼容性按照750kV系统的要求考虑 充分利用微机保护的优势，进一步完善现有的保护原 理，提升保护性能 用户使用更方便、灵活,设计思想,结合了前插拔和后插拔的优点，强弱电分离，维护方便。,2. 结构设计,小板子竖插，有效减轻积灰、印制板变形和增强散热效果； 前插拔，维护方便； 主CPU完全屏蔽，抗干扰能

4、力强，散热效果好。,采用MCU与DSP合一的32位单片机，可靠、快速的SOC（System On Chip）设计，保持了总线不出芯片的特点，有利于装置的高可靠性。大容量的故障录波，可以保存不少于24次全过程记录故障数据。,传统非专业人员,3、高性能、高可靠性的通用硬件平台,双A/D采集和互检，提高了数据采集系统的可靠性； 监测装置电源的全部输出电压，并有状态预告； 开入量全面自检； 对于全部开出量，在线自检到继电器线圈，并可以监视跳闸接点和跳闸回路。 越来越趋向于做到：“只要不报警，装置就是完好的”。,4、全面、实时的自检,通过记录动作行为的中间过程和计算值，将保护内部的测量元件、动作行为和逻

5、辑过程完整地记录下来，使动作过程“透明化”，十分有利于事故的分析，克服了原有微机保护只能知道模拟量和最终动作结果的弊端。,5、动作过程“透明化”,保护CPU故障录波数据可以打印输出，也可以用COMTRADE兼容格式输出至串口或以太网接口。大容量的故障录波，记录故障前2周和故障后 8周采样数据。,动作过程“透明化” 录波分析,动作过程“透明化” 行为节点,汉化操作菜单简单易用 并提供四个快捷键，可以实现“一键操作”功能，如：按一个键即可打印报告。 人机对话界面循环显示运行时母线电压和各相差流，以及投入的功能压板，方便直观。,6、用户界面人性化,7、控制字使用人性化 （既可以16进制输入，也可以2

6、进制输入），按位显示所选功能的汉语解释。,提供可靠的RS-485通讯接口、LonWorks现场总线接口和光、电以太网接口 支持电力行业标准DL/T667-1999 （idt IEC60870-5-103）的通讯规约 可共享网络打印机,8、通讯接口多样化,双CPU 双A/D 双出口硬件冗余设计,可靠防止硬件元器件损坏导致保护误动。并满足硬件电压闭锁设计规范。,2.模拟通道监测 模拟通道自检与互检，有效防止保护误动作。,三、安全性与可靠性,3. 电源电压异常监视 现场运行表明,装置电源是比较容易损坏的模块,对直流电源各输出电压进行采集监测，防止电源电压异常造成保护误动 监视电源电压瞬时跌落，防止差

7、动保护误动作 监视电源电压长期变化趋势，异常状态预告,母线的作用是汇集和分配电能，在电力系统中，如果把母线看成一个节点，根据基尔霍夫电流定律，流进节点的电流等于流出节点的电流，这就是母线保护的保护原理。所谓的差流，是指流进母线的电流和流出母线的电流之差。 基尔霍夫电流定律就是母线保护的基本工作原理。,四、保 护 原 理,大差检测元件,小差选择元件,大差及小差各自的范围：,比率制动式电流差动保护原理,i1+i2+ini0,式中i1、i2、in为支路电流，K为制动系数，i0为差动电流门坎值。,i1+i2+inK(i1+i2+in),比率制动式电流差动保护原理,id,id = if,if,id =K

8、 if,I母电压闭锁开放,I母小差动作,母线大差动作,II母电压闭锁开放,II母小差动作,&,&,跳I母,跳II母,差动保护动作逻辑,为了防止由于差动以及失灵出口回路的误碰或出口继电器损坏等原因而导致母线连接元件的误跳闸，母线保护装置都配有电压闭锁功能。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。,电压闭锁功能,完善的电压闭锁解决方案,本装置的电压闭锁功能采取复合电压开放逻辑，当任意相电压低于低电压定值、负序电压高于负序电压定值、零序电压高于零序电压定值或者PT断线时开放电压闭锁元件，电压闭锁开放 。,比率制动式电流差动保护及断路器失灵保护，均采用复压闭

9、锁功能（定值单独整定）。双母线（分段母线）接线方式在母线并列运行或其它支路刀闸双跨互联运行时，若某段母线TV出现异常时，能自动实现TV切换。,完善的电压闭锁解决方案,虚拟电流比相突变量保护原理 我们把同一时刻所有电流正之和虚拟成流入电流，所有电流负之和虚拟成流出电流，利用虚拟电流的的比例关系，可以明显的区分母线的运行状态。,虚拟电流比相突变量保护,正常运行或外部故障时，正负电流相位相反,每一采样时刻均满足虚拟流入电流等于虚拟流出电流，虚拟电流的突变量|I1|= |I2|,虚拟电流比相突变量保护,虚拟流入电流,虚拟流出电流,母线内部故障时，正负电流相位相同，虚拟电流的突变量|I1|、|I2|不再

10、平衡。,虚拟电流比相突变量保护由于采用比相原理，受故障角度影响小，再加上采用了快速的数字滤波，可以在不影响保护动作速度的前提下，提高保护的灵敏度和抗干扰能力，特别适用于突变量差动快速保护。,虚拟电流比相突变量保护,TA饱和判别原理,理论分析和试验结果表明，母线故障和区外故障TA饱和虽然都产生差动电流，但即使最严重的TA饱和，在故障初始阶段和电流过零点，仍存在线性传变区，在该传变区内差动电流为零，过了该区才会出现差动电流。,正电流 I1,负电流 I2,差流 |Id|,制动电流|I|,比率差动元件,TA饱和检测,出口情况,基于同步因子的TA饱和判别技术,过零点,故障开始,TA饱和检测元件就是利用该

11、特点，通过实时处理线性传变区内的各种变量的关系（电压突变量、差动电流、制动电流突变量、差动电流变换率、制动电流变化率），形成几个并行的TA饱和判据，根据不同判据的特点，赋予不同的同步因子。,基于同步因子的TA饱和判别技术,通过同步因子和时间变量的关系可以准确地鉴别TA饱和发生的时刻，加上差动电流谐波量的的谐波分析，使得该TA饱和检测元件具有极强的抗TA饱和能力，能够鉴别2msTA饱和。对于饱和相区外转区内故障，由于采用虚拟电流和差动电流的波形识别技术，可以快速切除故障。,基于同步因子的TA饱和判别技术,优良的抗TA饱和性能,TA变比的自动调整,母线保护因所连接的支路负载情况不同所选TA也不尽相

12、同，母线保护根据用户整定的一次TA变比自动进行换算（取最大支路变比为基准）使得二次电流满足基尔霍夫定理。差动电流和制动电流是基于变换后的TA二次相对变比而得的。,母联失灵示意图如右图所示，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（延时可整定，躲母联断路器跳闸时间），若母联电流越限则跳开非故障母线上所有连接元件，最终切除故障。母线保护、母联充电保护动作时均启动母联失灵保护。,母联失灵保护,母联失灵保护逻辑图,母联死区保护根据母联TA的不同布置分以下情况： 当母联断路器两侧装设两组TA，交叉接线，死区故障两条母线同时跳闸，母线保护不装设死区保

13、护；由于一次的投资情况，大部分地方只在母联一侧装设TA，如图所示：,母联死区保护,K点发生故障，对II母来说是区外故障，II母差动不动；对I母差动来说是内部故障，I母差动动作，跳开I母所有连接单元和母联，但此时故障仍不能切除，针对这种情况，装置采用I母差动跳母联后检测母联断路器跳位开入，若有跳位开入且母联仍有流则发生的是死区故障，装置跳开健全段母线上所有连接单元，最终切除故障。 若没有把母联跳位引入装置，或保护没有识别到母联跳位开入，则母联死区故障时保护自动按照母联失灵来处理。,I母故障跳母联,MLTWJA,母联有流,跳II母,II母故障跳母联,跳I母,母联死区保护逻辑图,MLTWJC,MLT

14、WJB,双母线双分段接线的母线保护按照两个双母线系统配置，每个双母线系统配置一套母线保护装置。为了实现分段失灵和死区保护，必须将一套保护的分段1或分段2的出口节点接至另一套保护的“启动分段1失灵或充电”开入或“启动分段2失灵或充电”开入，当装置检测到此类开入后启动本装置对应分段单元的失灵和死区保护，然后按照双母线母联失灵或死区保护逻辑判别是否跳该分段所连接的母线。,双母双分段时的分段失灵和死区保护,在双母线运行方式下，装置的动作跳闸逻辑如下： 1)差动保护动作速动跳开运行与故障母线上的所有支路； 2)差动保护动作跳闸后经母联失灵延时判别大差差动电流是否平衡，若不平衡则补跳无刀闸引入（既不在I母

15、也不在II母）的其它支路。,母线补跳功能,母线补跳逻辑图,在双母线系统中，根据电力系统的运行方式变化的需要，母线山的连接单元需在两条母线间频繁的切换，由此可见双母线的一个特点是操作灵活、多变，但是运行的灵活却给保护的配置带来了一定的困难，因此保护通过引入隔离刀闸辅助触点的方法来动态的跟踪现场的运行工况。,母线运行方式字的识别,保护辅助装置通过刀闸开关量输入读取各支路状态，形成母线运行方式字，同时辅以电流校验，实时跟踪母线运行方式。装置在支路有电流但其刀闸辅助触点信号因故消失时可以通过记忆保持正常状态。另外针对因隔离刀闸辅助触点工作电源丢失而导致的所有刀闸位置都为0的情况，装置能够记忆掉电前的刀

16、闸位置和母线运行方式字直到开入电源恢复正常为止，使得母线保护在该状态下仍可以正确跳闸。,母线运行方式字的识别,母线运行方式模拟装置,充电保护,自动充电模式：是在充电保护压板存在的情况下自动监测以下条件是否满足，若满足即进行充电保护功能，这些条件是： a) 一段母线电压正常，另一段母线停运； b) 母联断路器断开； c) 母联电流从无到有。 自动充电模式下的充电保护自动展宽300ms返回。,一段母线正常运行,一段母线停运,母联断路器断开,母联电流从无到有,充电保护返回,跳母联,充电保护逻辑图,充电保护投入,自动展宽300ms,充电保护投入,母联电流越限,延时到,充电保护,手动充电模式：当现场采用

17、手动充电方式时，装置提供手合充电开入，可以满足用户的要求。充电手合时间最大不超过5S。 用户还可以根据充电闭锁母差控制的投退来决定充电保护是否闭锁母差保护，若控制字投入，则在充电保护期间闭锁差动保护。,过流保护,本装置设置二段母联过流保护和零序过流，每段可以独立整定，用户可以根据需要通过设置控制字及过流保护压板进行投退。在整定延时内母联电流越限即跳开母联断路器。,母联三相不一致保护,本装置用户需要提供母联三相不一致保护，利用零序过流，独立整定，用户可以根据需要通过设置控制字进行投退。在整定延时内母联零序电流越限即跳开母联断路器。,断路器失灵保护,本装置应用于110kV以上母线时配置了两种断路器

18、失灵保护，用户可以根据各自的需要通过设置控制字选择有电流判别模式或无电流判别模式。断路器失灵保护还具有复合电压闭锁功能，对于元件支路还设置了解除电压闭锁功能。,断路器失灵保护：无电流启动模式,无电流启动的断路器失灵保护，该方式的失灵保护由外部失灵启动装置启动本装置失灵保护，本装置不进行电流判别，保护本身只完成选择元件所在的母线段以及复合电压闭锁功能。断路器失灵保护检查有失灵启动开入且复合电压闭锁元件开放时按如下逻辑出口： （a） 经较短的时间延时跳开母联断路器； （b） 经较长的时间延时跳开与该支路所在同一母线上的所有支路断路器。,断路器失灵保护：有电流启动模式,有电流元件的断路器失灵保护，该方式的失灵保护由线路保护装置或元件保护装置跳闸接点启动本装置失灵保护，电流判别及失灵逻辑由本装置自身完成。该方式断路器失灵保护，是由线路保护（跳A、跳B、跳C）或元件保护（三跳）出口继电器动作启动的。开入持续有效、跳闸相有故障电流且复合电压闭锁元件开放时，断路器失灵保护确定失灵单元、完成选择失灵单元所在的母线段并按如下逻辑出口： （a） 在整定的时间内跟跳本断路器； （b） 若经延时确定故障还未切除，则以较短的时间跳开母联断路器，以较长的时间跳开与该支路所在同一母线上的所有支路断路器。,TA断线检测和闭锁方式 TA断线检测分告警段和闭锁段。 TA断线闭锁采用分相、分段闭锁方式，使得完好相