北京四方CSC150母差保護

2004.04CSC-150數字式母線保護一、概述二、產品技術特點三、安全性與可靠性設計四、保護原理1、電氣主接線的定義：發電廠和變電站的一次設備按照一定的要求和順序連成的電路，又稱為一次接線。2、電力系統的接線形式分為有母線和無母線形式。母線，又叫匯流排，是電廠、電站匯集電能和分配電能的電氣連接設備。它把各電源送來的電能匯集起來，并分配給各個用戶，表明各種一次設備的數量和作用、設備之間的連接方式以及在電力系統中的連接情況。一、概述

1）有母線：此類接線方式又可以分為單母線和雙母線形式等。幾種常見的母線接線形式：單母線Ia母Ib母FD1G2G單母分段旁母Ia母Ib母FD1G2G4G3G單母分段兼旁路I母II母母聯雙母線I母旁母II母旁母刀雙母線母聯兼旁路I母II母旁母跨條刀雙母線旁路兼母聯II母Ia母Ib母ML1ML2ML3雙母線單分段母聯母聯I母II母II母分段III母分段I雙母線雙分段

2）無母線：常見的有單元接線、橋形接線以及多角形接線等。3、母線保護的重要性母線是電力系統中非常重要的設備，其可靠運行直接影響到電力系統的安全和穩定，而母線故障是最嚴重的電氣故障之一，因為它與各個電氣元件相聯，所以裝設必要的母線保護裝置能夠正確迅速切除母線故障，它的拒動或誤動將給電力系統帶來嚴重危害。CSC150母線保護適用范圍：

適用于750kV及以下各種電壓等級的變電站和發電廠，最大容量24個連接單元（包括線路、元件、母聯及分段開關），主接線包括單母線、單母分段、雙母線、雙母單分段、一個半斷路器接線等等，雙母雙分段按兩個雙母線考慮。二、產品技術特點主要功能：快速虛擬電流比相突變量保護常規比率制動式電流差動保護斷路器失靈保護母聯失靈及死區保護

PT斷線判別功能

CT斷線判別功能結合了前插拔和后插拔的優點，強弱電分離，維護方便。2.結構設計小板子豎插，有效減輕積灰、印制板變形和增強散熱效果；前插拔，維護方便；主CPU完全屏蔽，抗干擾能力強，散熱效果好。雙A/D采集和互檢，提高了數據采集系統的可靠性；監測裝置電源的全部輸出電壓，并有狀態預告；開入量全面自檢；對于全部開出量，在線自檢到繼電器線圈，并可以監視跳閘接點和跳閘回路。越來越趨向于做到：“只要不報警，裝置就是完好的”。4、全面、實時的自檢通過記錄動作行為的中間過程和計算值，將保護內部的測量元件、動作行為和邏輯過程完整地記錄下來，使動作過程“透明化”，十分有利于事故的分析，克服了原有微機保護只能知道模擬量和最終動作結果的弊端。5、動作過程“透明化”保護CPU故障錄波數據可以打印輸出，也可以用COMTRADE兼容格式輸出至串口或以太網接口。大容量的故障錄波，記錄故障前2周和故障后8周采樣數據。動作過程“透明化”—錄波分析動作過程“透明化”—行為節點漢化操作菜單簡單易用并提供四個快捷鍵，可以實現“一鍵操作”功能，如：按一個鍵即可打印報告。人機對話界面循環顯示運行時母線電壓和各相差流，以及投入的功能壓板，方便直觀。6、用戶界面人性化7、控制字使用人性化（既可以16進制輸入，也可以2進制輸入），按位顯示所選功能的漢語解釋。雙CPU雙A/D雙出口硬件冗余設計

可靠防止硬件元器件損壞導致保護誤動。并滿足硬件電壓閉鎖設計規范。2.模擬通道監測模擬通道自檢與互檢，有效防止保護誤動作。三、安全性與可靠性3.電源電壓異常監視

現場運行表明,裝置電源是比較容易損壞的模塊對直流電源各輸出電壓進行采集監測，防止電源電壓異常造成保護誤動監視電源電壓瞬時跌落，防止差動保護誤動作監視電源電壓長期變化趨勢，異常狀態預告

母線的作用是匯集和分配電能，在電力系統中，如果把母線看成一個節點，根據基爾霍夫電流定律，流進節點的電流等于流出節點的電流，這就是母線保護的保護原理。所謂的差流，是指流進母線的電流和流出母線的電流之差。

基爾霍夫電流定律就是母線保護的基本工作原理。四、保護原理大差檢測元件小差選擇元件大差及小差各自的范圍：比率制動式電流差動保護原理∣i1+i2+…+in∣≥i0

式中i1、i2、…in為支路電流，K為制動系數，i0為差動電流門坎值。

∣i1+i2+…+in∣≥K·(∣i1∣+∣i2∣+…+∣in∣)比率制動式電流差動保護原理動作區差動保護動作曲線id

id=if

if

id=Kif

I母電壓閉鎖開放I母小差動作母線大差動作II母電壓閉鎖開放II母小差動作&&跳I母跳II母差動保護動作邏輯

為了防止由于差動以及失靈出口回路的誤碰或出口繼電器損壞等原因而導致母線連接元件的誤跳閘，母線保護裝置都配有電壓閉鎖功能。電壓閉鎖元件含母線各相低電壓，負序電壓，零序電壓元件，各元件并行工作，構成或門關系。電壓閉鎖功能完善的電壓閉鎖解決方案本裝置的電壓閉鎖功能采取復合電壓開放邏輯，當任意相電壓低于低電壓定值、負序電壓高于負序電壓定值、零序電壓高于零序電壓定值或者PT斷線時開放電壓閉鎖元件，電壓閉鎖開放。+電壓閉鎖開放低電壓負序電壓零序電壓電壓斷線比率制動式電流差動保護及斷路器失靈保護，均采用復壓閉鎖功能（定值單獨整定）。雙母線（分段母線）接線方式在母線并列運行或其它支路刀閘雙跨互聯運行時，若某段母線TV出現異常時，能自動實現TV切換。完善的電壓閉鎖解決方案虛擬電流比相突變量保護原理

我們把同一時刻所有電流正之和虛擬成流入電流，所有電流負之和虛擬成流出電流，利用虛擬電流的的比例關系，可以明顯的區分母線的運行狀態。虛擬電流比相突變量保護正常運行或外部故障時，正負電流相位相反,每一采樣時刻均滿足虛擬流入電流等于虛擬流出電流，虛擬電流的突變量|ΔI1|=|ΔI2|虛擬電流比相突變量保護虛擬流入電流虛擬流出電流母線內部故障時，正負電流相位相同，虛擬電流的突變量|ΔI1|、|ΔI2|不再平衡。TA飽和判別原理

理論分析和試驗結果表明，母線故障和區外故障TA飽和雖然都產生差動電流，但即使最嚴重的TA飽和，在故障初始階段和電流過零點，仍存在線性傳變區，在該傳變區內差動電流為零，過了該區才會出現差動電流。TA變比的自動調整

母線保護因所連接的支路負載情況不同所選TA也不盡相同，母線保護根據用戶整定的一次TA變比自動進行換算（取最大支路變比為基準）使得二次電流滿足基爾霍夫定理。差動電流和制動電流是基于變換后的TA二次相對變比而得的。

母聯失靈示意圖如右圖所示，I母線內部故障，I母差動保護動作，跳母聯及I母所有連接元件，若母聯斷路器失靈，故障依然存在，延時（延時可整定，躲母聯斷路器跳閘時間），若母聯電流越限則跳開非故障母線上所有連接元件，最終切除故障。母線保護、母聯充電保護動作時均啟動母聯失靈保護。母聯失靈保護I母故障跳母聯母聯有流跳II母＆II母故障跳母聯跳I母＆跳母聯延時tml母聯失靈保護邏輯圖

母聯死區保護根據母聯TA的不同布置分以下情況：當母聯斷路器兩側裝設兩組TA，交叉接線，死區故障兩條母線同時跳閘，母線保護不裝設死區保護；由于一次的投資情況，大部分地方只在母聯一側裝設TA，如圖所示：母聯死區保護K點發生故障，對II母來說是區外故障，II母差動不動；對I母差動來說是內部故障，I母差動動作，跳開I母所有連接單元和母聯，但此時故障仍不能切除，針對這種情況，裝置采用I母差動跳母聯后檢測母聯斷路器跳位開入，若有跳位開入且母聯仍有流則發生的是死區故障，裝置跳開健全段母線上所有連接單元，最終切除故障。

若沒有把母聯跳位引入裝置，或保護沒有識別到母聯跳位開入，則母聯死區故障時保護自動按照母聯失靈來處理。I母故障跳母聯MLTWJA母聯有流跳II母＆II母故障跳母聯跳I母＆母聯死區保護邏輯圖MLTWJCMLTWJB

在雙母線系統中，根據電力系統的運行方式變化的需要，母線山的連接單元需在兩條母線間頻繁的切換，由此可見雙母線的一個特點是操作靈活、多變，但是運行的靈活卻給保護的配置帶來了一定的困難，因此保護通過引入隔離刀閘輔助觸點的方法來動態的跟蹤現場的運行工況。母線運行方式字的識別

IIIG2G1L雙母線運行方式示意圖G1G2說明00L停運01L運行在II母10L運行在I母11L同時運行在I、II母（倒閘操作）保護輔助裝置通過刀閘開關量輸入讀取各支路狀態，形成母線運行方式字，同時輔以電流校驗，實時跟蹤母線運行方式。裝置在支路有電流但其刀閘輔助觸點信號因故消失時可以通過記憶保持正常狀態。另外針對因隔離刀閘輔助觸點工作電源丟失而導致的所有刀閘位置都為0的情況，裝置能夠記憶掉電前的刀閘位置和母線運行方式字直到開入電源恢復正常為止，使得母線保護在該狀態下仍可以正確跳閘。母線運行方式字的識別

母線運行方式模擬裝置

斷路器失靈保護

本裝置應用于110kV以上母線時配置了兩種斷路器失靈保護，用戶可以根據各自的需要通過設置控制字選擇有電流判別模式或無電流判別模式。斷路器失靈保護還具有復合電壓閉鎖功能，對于元件支路還設置了解除電壓閉鎖功能。斷路器失靈保護：無電流啟動模式

無電流啟動的斷路器失靈保護，該方式的失靈保護由外部失靈啟動裝置啟動本裝置失靈保護，本裝置不進行電流判別，保護本身只完成選擇元件所在的母線段以及復合電壓閉鎖功能。斷路器失靈保護檢查有失靈啟動開入且復合電壓閉鎖元件開放時按如下邏輯出口：（a）經較短的時間延時跳開母聯斷路器；（b）經較長的時間延時跳開與該支路所在同一母線上的所有支路斷路器。斷路器失靈保護：有電流啟動模式

有電流元件的斷路器失靈保護，該方式的失靈保護由線路保護裝置或元件保護裝置跳閘接點啟動本裝置失靈保護，電流判別及失靈邏輯由本裝置自身完成。該方式斷路器失靈保護，是由線路保護（跳A、跳B、跳C）或元件保護（三跳）出口繼電器動作啟動的。開入持續有效、跳閘相有故障電流且復合電壓閉鎖元件開放時，斷路器失靈保護確定失靈單元、完成選擇失靈單元所在的母線段并按如下邏輯出口：（a）在整定的時間內跟跳本斷路器；（b）若經延時確定故障還未切除，則以較短的時間跳開母聯斷路器，以較長的時間跳開與該支路所在同一母線上的所有支路斷路器。TA斷線檢測和閉鎖方式

TA斷線檢測分告警段和閉鎖段。

TA斷線閉鎖采用分相、分段閉鎖方式，使得完好相和段仍具有差動保護功能。TV斷線判別

中性點接地系統TV斷線判據為：（1）三相TV斷線：三相母線電壓均小于8V且運行于該母線上的支路電流