变电站继电保护母线保护.ppt
安徽省电力公司培训中心,母线保护,生产技术培训部,安徽省电力公司培训中心,第一部分 母线保护概述,安徽省电力公司培训中心,母线故障对于系统的危害性 为什么要配置母线保护,母线是电力传输的重要组成部分.母线保护的稳定、安全、可靠直接关系到电力系统的稳定性及供电的可靠性。据资料统计按发生事故原因分：设备老化、雷击、误操作列前三按电气设备故障分：隔离刀闸、断路器、互感器列前三,安徽省电力公司培训中心,GB/T 14285-2006继电保护和电网安全自动装置技术规程,对110 kV双母线、220kV、550kV母线，应装设快速有选择地切除母线的保护：110 kV单母线、重要发电厂或110 kV以上重要变电所的35 kV66 kV母线，需要快速切除母线上的故障时 35 kV66 kV电力网中，主要变电所的35 kV一66 kV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电。对发电厂和主要变电所的3 kVlO kV分段母线及并列运行的双母线，在下列情况下，应装设专用母线保护：a)须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时；b)当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。,安徽省电力公司培训中心,母线差动保护同其它差动保护一样，其动作原理是建立在基尔霍夫电流定律的基础之上。,从电流幅值来看：正常运行及外部故障：I=0内部故障：I=I,注意外部故障支路的电流！,安徽省电力公司培训中心,双母线同时运行时的母线保护,在电厂以及变电所重要的高压母线上，为了提高供电可靠性，一般采用双母线运行的方式。,要求：母线保护应具有选择故障母线能力、有选择地切除故障的母线。,安徽省电力公司培训中心,保护组成,第一组由L1、L2、母联及差动继电器KD1组成。KD1为I组母线故障选择元件。,第二组由L3、L4、母联及差动继电器KD2组成。KD2为 段母线故障选择元件。,第三组由所有线路及差动继电器KD3组成，作为整个保护起动元件。,安徽省电力公司培训中心,完全差动保护,母线大差(总差动)回路：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。母线大差比率差动是故障判别元件，用于判别母线区内和区外故障；（就可以不经闸刀回路，这是无延时切除母线故障的条件。）母线小差(分差动)回路：某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联开关和分段开关）电流所构成的差动回路。是选择元件，用于故障母线的选择；母线总差动动作后根据母线分差动的动作有选择性地切除故障母线,安徽省电力公司培训中心,大差和小差,大差：I母和II母上的所有支路的电流相量和，大差是判区内还是区外故障,小差：I母的小差是I母上所有支路的电流和母联电流的相量和 II母的小差是II母上所有支路的电流和母联电流的相量和小差选故障母线！,安徽省电力公司培训中心,对电流互感器变比和极性的要求,所有单元电流的总传变变比相同、极性一致 当主TA变比不一致时，可通过键盘整定差动判据中的各单元电流通道平衡系数，使所有单元电流的总传变变比相同。对双母线或单母线分段，母联单元视为I母上的普通单元，即母联TA极性必须与I母上其它单元的TA极性相同电流差动保护判据的计算采用电流瞬时值（采样值）算法,安徽省电力公司培训中心,调整系数,TA调整系数：TA调整系数是专为母线上各连接支路TA变比不同的情况而设，一般取多数相同TA变比为基准变比，TA调整系数整定为1，没有用到的支路TA调整系数整定为0。例如母线上连接有3个支路，TA变比分别为600：5，600：5，1200：5，则将“支路01TA调整系数”整定为1，“支路02TA调整系数”也整定为1，而将“支路03TA调整系数”整定为2，其余各TA调整系数均整定为0。如果各连接支路TA二次额定电流不同，订货时应特别声明。此时TA调整系数应反映各支路TA一次额定电流之比。例如母线上连接有3个支路，TA变比分别为600：1，600：5，1200：5，则应将TA二次额定电流整定为5A，将“支路01TA调整系数”整定为1（此时装置内支路1的电流变换器额定电流为1A），“支路02TA调整系数”也整定为1，而将“支路03TA调整系数”整定为2，其余各TA调整系数均整定为0。,安徽省电力公司培训中心,第二部分RCS915微机保护装置,安徽省电力公司培训中心,主机机箱,安徽省电力公司培训中心,装置硬件配置,装置核心部分采用Mortorola公司的32位单片微处理器MC68332，主要完成保护的出口逻辑及后台功能，保护运算采用AD公司的高速数字信号处理（DSP）芯片。装置采样率为每周波24点。输入电流、电压首先经隔离互感器传变至二次侧，成为小电压信号分别进入CPU板和管理板。CPU板主要完成保护的逻辑及跳闸出口功能，同时完成事件记录及打印、保护部分的后台通讯及与面板CPU的通讯；管理板内设总起动元件，起动后开放出口继电器的正电源，另外，管理板还具有完整的故障录波功能，录波格式与COMTRADE格式兼容，录波数据可单独串口输出或打印输出。,安徽省电力公司培训中心,最大接线方式为21个单元（包括母联），允许TA变比不同，无需辅助变流器最大配置为三段母线可适应的主接线方式有：单母线、单母线分段、双母线、双母线 单分段、母联兼旁路、3/2接线、双母双分段主接线系统,RCS-915AB:,安徽省电力公司培训中心,RCS-915AB保护功能,分相式比率制动完全差动保护复合电压闭锁（低电压、负序电压、零序电压、突变量电压）线路断路器失灵保护母联断路器失灵保护母联死区保护母联充电保护母联过流保护TA断线告警、闭锁TV 断线告警母线电压切换,安徽省电力公司培训中心,母线差动保护遇到的主要问题,母线外短路电流互感器饱和时母线差动保护不能误动。而母线内短路时希望快速动作。当母线上发生短路时，差动保护的动作应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电阻的影响。当母线运行方式发生变化时不必进行二次回路的切换，仍然能只切故障母线。各连接元件电流互感器变比不一致时能自动调整，不必加辅助变流器。,安徽省电力公司培训中心,常规比例制动完全差动保护,对于每相的差动：取各单元电流之和的绝对值作为差动电流，取各单元电流绝对值之和作为制动电流启动元件：（Iop：差动动作电流）动作元件：（Kres：制动系数（Kres1）同时满足“启动元件”和“动作元件”时，差动保护动作于出口差动保护动作，其出口跳闸命令保持500ms后返回，以确保各断路器可靠跳闸。若差电流不返回，差动出口命令也不返回,安徽省电力公司培训中心,电流差动保护制动特性,差动保护制动特性如下图所示，动作区范围与差动动作电流（Iop）及制动系数（Kres）的整定值有关，其动作拐点（Iop/Kres,Iop）。,安徽省电力公司培训中心,的 值有高、低两个定值。当双母线分列运行时取低值，当母联合位、投单母时及母联双跨时取高值。、两小差的 值固定取高值。用谐波制动抗TA饱和。,常规稳态比率差动继电器,安徽省电力公司培训中心,自适应加权式抗TA饱和的差动保护,除稳态量的比率差动保护外还采用以工频变化量为基础的自适应加权式母差保护的原理。构成元件：1工频变化量电压开放元件 2工频变化量比率差动继电器 3工频变化量阻抗继电器 4工频变化量电流标量和开放元件,安徽省电力公司培训中心,工频变化量比率差动继电器(),大差K可整定，小差K=0.75,其中K为工频变化量比例制动系数，母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时取0.75，而当母线分列运行时则自动转用比率制动系数低值，小差则固定取0.75,安徽省电力公司培训中心,工频变化量阻抗继电器(),工频变化量阻抗继电器(）,实际使用时 并留 有一定裕度。,安徽省电力公司培训中心,工频变化量电压开放元件(),电压开放元件（）：母线电压工频变化量瞬时值：母线电压工频变化量浮动门坎：固定门槛 无论何种故障，元件都会自适应地开放。,安徽省电力公司培训中心,自适应加权算法,加权算法,等权算法,以 元件动作为基准时间，元件动作后 和 元 件动作得越早加的权越大。当权值和达到阈值时发跳值命令。最多只计算半个周波的权值和。母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大。所以用不 了多长时间就可以发跳闸命令。保护动作得很快。母线外短路且TA饱和。元件短路后立即动作，但由于短路 初始阶段TA是不饱和的，所以 和 元件一开始不动 作。到TA饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值和也 达不到跳闸的阈值，所以差动保护不动作。,安徽省电力公司培训中心,自适应加权算法,在3/2接线方式，或双母线等接线方式 情况下发生电压互感器断线等无母线电压的情况下，此时工频变化量电压开放元件和工频变化量阻抗元件都不能工作，此时将工频变化量电压开放元件改为工频变化量电流标量和开放元件，工频变化量差动继电器动作后即给以加权值。并将权值略抬高。,安徽省电力公司培训中心,自适应加权差动保护的特点,母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和就可可靠制动）动作速度快（312ms即可发跳闸命令）灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响小。灵敏度不受常规制动系数的影响这样从根本上解决了母差保护安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾,安徽省电力公司培训中心,常规比率差动继电器,、的,此继电器不经谐波制动和工频变化量比例差动构成与门,安徽省电力公司培训中心,分相式比例制动完全差动保护,出口跳I母,安徽省电力公司培训中心,防拒动措施,区外故障转区内故障，加权算法闭锁,安徽省电力公司培训中心,防拒动措施,延时启动,装置在比率差动连续动作500ms后将退出所有的抗饱和措施，仅保留比率差动元件，若其动作仍不返回则跳相应母线。,安徽省电力公司培训中心,后备保护回路,延时250ms动作出口,装置在比率差动连续动作500ms后将退出所有的抗饱和措施，仅保留比率差动元件，若其动作仍不返回则跳相应母线。,安徽省电力公司培训中心,电压闭锁回路,低电压：低电压实时检测各单相电压量。动作判据：任一单相电压量小于“低电压动作整定值”。当“投中性点不接地系统”控制字投入时改为线电压；负序电压：负序电压实时检测负序相电压量。当“投中性点不接地系统”控制字投入时改为负序电压闭锁定值；零序电压：零序电压实时检测自产零序电压量。上述三个电压动作判据经“或”逻辑接入 差动失灵保护的出口跳闸回路中，构成开放母线保护出口跳闸闭锁条件。,安徽省电力公司培训中心,将1QK置于“双母”位置时，同时监测两段母线TV的输入电压量，任一段的电压动作均开放跳母联出口闭锁。,电压切换开关,安徽省电力公司培训中心,母线电压切换,当有一组PT检修或故障时，可利用屏上的电压切换开关进行切换。开关位置有双母，母、母三个位置,当置在双母位置，引入装置的电压分别为母、母TV来的电压;当置在母位置，引入装置的电压都为母电压，即UA2=UA1，UB2=UB1，UC2=UC1;当置在母位置，引入装置的电压都为母电压，即UA1=UA2，UB1=UB2，UC1=UC2。,安徽省电力公司培训中心,注意,当就地操作时由电压切换开关进行切换，请将整定控制字中的投一母方式、投二母方式置为0；当远方操作时由整定控制字进行TV切换，请将电压切换开关打在双母位置。当母联代路运行或两母线分列运行时PT切换不再起作用，各母线取各自PT的电压，而双母方式或单母方式运行（包括投单母方式、双跨）时，PT切换一直起作用，所以此时如果有PT检修则必须将TV切换至未检修侧PT，不应打在双母位置。如为单母主接线方式，则程序中固定投一母TV。,安徽省电力公司培训中心,母差保护的工作框图,安徽省电力公司培训中心,母联断路器失灵保护,当母线保护判别到一段母线发生故障，保护向母联发跳令后，经整定延时（确保母联断路器可靠跳闸），若母联TA故障电流仍存在，则启动母联断路器失灵保护，动作于另一段母线保护的出口，从而彻底切除故障，保护装置发“母联失灵”动作信号。,安徽省电力公司培训中心,母联死区保护,对于双母线或单母线分段，在母联单元上只安装一组TA情况下，母联TA与母联断路器之间（K点）故障称为死区故障。,I母或II母保护动作切除该段母线上所有运行单元，同时保护程序继续判别大差是否返回、母联TA上故障电流是否消失。若经过延时(确保母联断路器可靠跳闸)，大差未返回、母联TA仍有故障电流，则启动母联死区保护，发令动作于另一段母线保护的出口，从而彻底切除死区故障。,当K点发生故障，II母判为区内故障,k,安徽省电力公司培训中心,双母线母联单元热备用状态，母线保护按双母线分列运行时的保护逻辑判别及出口，I母小差及II母小差判据中不计入母联电流。,安徽省电力公司培训中心,断路器失灵保护,对220kV及以上电压等级（包括一些重要的110kV）的母线，需配置断路器失灵保护。当母线上的联接单元（非母联）发生故障、保护动作而该单元断路器拒动，或故障发生在该单元断路器与电流互感器之间时，断路器失灵保护作为后备能够彻底切除故障。断路器失灵保护启动条件：联接单元的保护动作，经延时该单元故障电流不返回。,安徽省电力公司培训中心,断路器失灵,按相启动,安徽省电力公司培训中心,断路器失灵保护,跟跳延时,安徽省电力公司培训中心,母联充电保护,对双母线或单母线分段系统，当其中一段母线新投运或检修后再投运之时，必须通过母联断路器对该段空母线作充电试验。充电试验期间，应投入母联充电保护，以切除被试母线上存在的故障。充电试验期间，将“充电保护投入压板”置于“投”位。此时，若母联电流大于充电保护电流定值，经延时充电保护动作，跳母联断路器，并发“充电保护”信号。母联充电保护出口不经复合电压闭锁。,安徽省电力公司培训中心,虚框内应为母联充电保护的启动回路。充电保护已经启动，其开放时间为300ms。,母联充电保护,安徽省电力公司培训中心,母联过流保护,当利用母联断路器与线路断路器串联运行，母联保护作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。母联过流保护在任一相母联电流大于过流整定值或母联零序电流大于零序过流整定值时，经整定延时跳母联断路器。不经复合电压元件闭锁。,安徽省电力公司培训中心,母联非全相保护,主判据：跳、合位置不一致辅助判据：母联非全相序电流,安徽省电力公司培训中心,母线运行方式变化时的自适应调整,利用各连接元件电压切换继电器的接点作为开入量输入装置。装置根据该开入量的情况，将该连接元件的电流自动切换到相应的小差的电流计算中去。所以当母线运行方式变化时不必在二次回路中进行任何工作，装置能自动调整。当母线上发生短路时只切除故障母线。,安徽省电力公司培训中心,差动保护的自适应特性,小差计算电流自动跟踪一次主接线方式 用闸刀辅助触点自动跟踪一次主接线方式，决定小差计算电流和故障母线的跳闸元件，做到故障母线无延时切除。差动元件比率制动系数的自适应：大差的自适应当母联断开时小差自适应当环型母线运行时自适应阻抗加权抗饱和判据 由Zumax/Icdzd的动作时间决定权值,安徽省电力公司培训中心,第三部分RCS915微机保护装置运行,安徽省电力公司培训中心,RCS-915AB微机保护装置菜单,安徽省电力公司培训中心,信号灯说明,1.“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；2.“断线报警”灯为黄色，当发生交流回路异常时点亮；3.“位置报警”灯为黄色，当发生刀闸位置变位、双跨或自检异常时点亮；4.“报警”灯为黄色，当发生装置其它异常情况时点亮。5.“跳I母”、“跳II母”灯为红色，母差保护动作跳母线时点亮；6.“母联保护”灯为红色，母差跳母联、母联充电、母联非全相、母联过流保护动作或失灵保护跳母联时点亮；7.“I母失灵”、“II母失灵”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；8.“线路跟跳”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮.,安徽省电力公司培训中心,压板说明,投母差保护投单母投母联充电投母联过流投断路器失灵投母联非全相,安徽省电力公司培训中心,MNP-3型模拟盘,母线差动保护装置不断地对刀闸辅助触点进行自检，当发现与实际不符（如某条支路有电流而无刀闸位置），则发出刀闸位置报警，通知运行人员检修。在运行人员检修期间，可以通过模拟盘强制指定相应的刀闸位置，保证母差保护在此期间的正常运行。模拟盘的原理图如下：,安徽省电力公司培训中心,MNP-3型模拟盘,安徽省电力公司培训中心,MNP-3型模拟盘,图中，LED指示目前的各元件刀闸位置状态，S1、S2为强制开关的辅助触点。强制开关有三种位置状态：自动、强制接通、强制断开。自动：S1打开，S2闭合，开入取决于刀闸辅助触点；强制接通：S1闭合，开入状态被强制为导通状态；强制断开：S1、S2均打开，开入状态被强制为断开状态。采用此型模拟盘，当刀闸位置接点异常时，通过强制开关指定正确的刀闸位置，然后按屏上“刀闸位置确认”按钮通知母差保护装置读取正确的刀闸位置。应当特别注意的是，刀闸位置检修结束后必须及时将强制开关恢复到自动位置。,安徽省电力公司培训中心,保护运行注意事项,正常运行时，应将“一次系统模拟图”小开关置于“自动”位置，由输入的隔离开关辅助接点来判别其运行状态；在运行过程中，当发现某单元隔离开关辅助接点指示的运行状态与一次系统不符合时，可将对应单元的小开关置于“强制合闸”位或“强制断开”位置，强制使母差保护的运行状态与一次系统相符。注意：当装置发出刀闸位置报警信号时，运行人员应在保证刀闸位置无误的情况下，再按屏上刀闸位置确认按钮复归报警信号。,安徽省电力公司培训中心,装置液晶显示说明,双母主接线方式，显示界面大致如下:,安徽省电力公司培训中心,保护动作时液晶显示说明,当保护动作时，液晶屏幕自动显示最新一次保护动作报告，再根据当前是否有自检报告，液晶屏幕将可能显示以下两种界面：,安徽省电力公司培训中心,保护动作时液晶显示说明,有保护动作报告，没有自检报告，此时界面如下：,安徽省电力公司培训中心,交流电压断线检查,1）母线负序电压3U2大于12V，延时1.25秒报该母线TV断线。2）母线三相电压幅值之和（|Ua|+|Ub|+|Uc|）小于Un，且母联或任一出线的任一相有电流（0.04In）或母线任一相电压大于0.3Un，延时1.25秒延时报该母线TV断线。3）当用于中性点不接地系统时，将“投中性点不接地系统”控制字整定为1，此时TV断线判据改为3U212V或任一线电压低于70V。4）三相电压恢复正常后，经10秒延时后全部恢复正常运行。5）当检测到系统有扰动或任一支路的零序电流大于0.1In时不进行TV断线的检测，以防止区外故障时误判。6）若任一母线电压闭锁条件开放，延时3秒报该母线电压闭锁开放。,安徽省电力公司培训中心,交流电流断线检查,1）任一支路3I00.25Imax+0.04In时延时5秒发该支路TA断线报警信号，对于母联支路发母联不平衡断线信号，该判据可由控制字选择退出。2）差流大于TA断线整定值IDX，延时5秒发TA断线报警信号。3）大差电流小于TA断线整定值IDX，两个小差电流均大于IDX时，延时5秒报母联TA断线，当母联代路时不进行该判据的判别。4）如果仅母联TA断线不闭锁母差保护，但此时自动切到单母方式，发生区内故障时不再进行故障母线的选择。其它TA断线情况时均闭锁母差保护（其它保护功能不闭锁）。5）大差电流大于TA异常报警整定值IDXBJ时，延时5秒报TA异常报警；大差电流小于TA异常报警整定值IDXBJ，两个小差电流均大于IDXBJ时，延时5秒报母联TA异常报警。TA异常报警不闭锁母差保护。TA回路恢复正常后延时5秒TA异常报警信号自动复归。6）当母线电压异常（母差电压闭锁开放或母线电压3U0大于5V）时不进行TA断线的检测。7）根据母差保护中“投TA断线自动恢复”控制字可以选择电流回路恢复正常后TA断线报警是否自动复归同时解除断线闭锁（注：该控制字只对上述判据1判别的TA断线有效，对判据2和3判别的TA断线无效，判据2和3判别的TA断线必须手动复归）。若此控制字置0则电流回路恢复正常后，需按屏上复归按钮复归TA报警信号，母差保护才能恢复运行。,安徽省电力公司培训中心,RCS-915系列母差保护,RCS-915AB：适用于各种电压等级的单母线、单母分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为21个（包括母联），并可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。RCS-915CD：RCS915CD微机母线保护装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联过流保护、母联非全相保护以及断路器失灵保护等功能。RCS-915E：主要适用于一个半断路器主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为9个。RCS-915F：适用于35KV及以下电压等级中性点不接地系统（两相式CT）的单母线、单母分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为31个（包括母联），并可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。RCS-915AS：适用于双母双分段主接线系统，用两套AS型保护装置完成。,安徽省电力公司培训中心,谢 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