母聯死區(qū)故障保護回路改進及調試方法

王海洋，王昕明

（國網錦州供電公司，遼寧 錦州 121000）

開發(fā)與應用

母聯死區(qū)故障保護回路改進及調試方法

王海洋，王昕明

（國網錦州供電公司，遼寧 錦州 121000）

通過分析母線保護在發(fā)生母聯死區(qū)故障時，母線保護拒動，只能靠母聯失靈保護帶較長延時跳開母聯電流互感器側母線上各斷路器，提出采取2條母線都有電壓，母聯電流互感器三相均無電流且母聯開關在跳閘位置，母聯電流互感器電流不計入Ⅰ母、Ⅱ母2個小差電流中的措施。對于現場調試工作，充分利用測試裝置功能，改進試驗方法，提高測試效率，為運行和維護人員提供了借鑒和參考。

死區(qū)保護；母差；選擇

目前，微機型母線保護在我國電力系統中得到廣泛應用，母線保護由母線大差動和幾個各段母線的小差動組成［1］。母線大差動是由除母聯斷路器和分段斷路器以外母線所有其余支路電流構成的差動回路，其作用是區(qū)分母線內還是母線外短路，但不能區(qū)分是哪一條母線發(fā)生故障。某條母線小差動是由與該母線相連的各支路電流構成的差動回路，其中包括與該母線相關聯的母聯斷路器和分段斷路器支路的電流，可區(qū)分該條母線內還是該條母線外故障，因此可作為故障母線的選擇元件。對于雙母線、母線分段等形式的母線保護，如大差動元件和某條母線小差動元件同時動作，則將該條母線切除，即“大差判母線故障，小差選故障母線”，母差保護原理邏輯如圖1所示。

1 母聯死區(qū)原因分析

對于雙母線或單母線分段的母線保護，當故障發(fā)生在母聯斷路器與母聯電流互感器之間或分段斷路器與分段電流互感器之間時，如果不采取措施，斷路器側母線保護將誤動，而電流互感器側母線保護將拒動。一般把母聯斷路器與母聯電流互感器之間或分段斷路器與分段電流互感器之間稱為死區(qū)［2］。

圖2為雙母接線，設4個連接元件電流互感器TA1、TA2、TA3、TA4的同極性端都在母線側，母聯電流互感器的同極性端在Ⅰ母側［3］，正方向電流?～如圖2中實線所示。電流互感器TA1、TA2、TA3、TA4的電流組成大差，由正方向電流相量和構成的差動電流為｜。電流互感器TAl、TA2、TA5的電流組成Ⅰ母小差，由正方向電流的相量和構成的差動電流為電流互感器TA3、TA4、TA5的電流構成Ⅱ母小差，由于的正方向電流是流出Ⅱ母，而的正方向電流是流人Ⅱ母的，故由正方向電流的相量和構成的差動電流為在母聯回路中電流互感器TA5靠近Ⅰ母，斷路器5靠近Ⅱ母，因此把Ⅰ母小差又稱作TA側小差，把Ⅱ母小差稱作斷路器側小差。在母聯斷路器5和母聯電流互感器TA5之間的死區(qū)內發(fā)生短路時，流過各元件的電流如圖2中虛線所示，都流向短路點。顯然等于短路點的短路電流（二次值）。電流互感器側（Ⅰ母側）小差差動電流為斷路器側（Ⅱ母側）小差差動電流為等于短路點的短路電流（二次值）。因此大差和斷路器側小差動作跳開斷路器側母線上各連接元件和母聯斷路器。由于電流互感器側小差不動作，因此電流互感器側母線保護不動，短路故障依然存在，所以把母聯斷路器和母聯電流互感器之間稱作死區(qū)。這種短路故障只能靠母聯失靈保護帶較長延時跳開電流互感器側母線上各斷路器才能被切除［4］。

圖2 雙母線并列運行時Ⅰ母故障

2 母聯死區(qū)保護原理

為縮短故障切除時間，專設了母聯死區(qū)保護，微機型母聯死區(qū)保護邏輯框圖如圖3所示。在發(fā)生如圖2所示的母聯斷路器和母聯電流互感器間死區(qū)范圍內故障時，母聯死區(qū)保護可同時滿足以下條件：母線差動保護發(fā)過Ⅱ母的跳令、母聯斷路器已跳開（TWJ＝1）、母聯電流互感器任一相仍有電流、大差比率差動元件及Ⅱ母小差比率差動元件動作后一直不返回。同時滿足上述4個條件經死區(qū)動作延時后經過復合電壓閉鎖去跳開Ⅰ母上的各連接元件。在上述死區(qū)內發(fā)生短路，大差和Ⅱ母小差動作跳開Ⅱ母側母線上各連接元件和母聯斷路器后，前3個條件已滿足；大差由于電流互感器TA1、TA2中流有短路電流，因此一直不返回，Ⅱ母側小差由于母聯電流互感器TA5中一直流有短路電流，也一直不返回，這樣第4個條件可以滿足。因此經短延時和復合電壓閉鎖可以跳開Ⅰ母側母線上各斷路器切除故障［5］。

圖3 微機母聯死區(qū)保護邏輯框圖

3 改進措施

當雙母線分列運行，母聯斷路器在跳閘位置時再發(fā)生上述死區(qū)范圍內故障，由于電流互感器TA1、TA2和母聯電流互感器TA5一直有電流，大差和Ⅱ母側小差動作發(fā)出Ⅱ母各連接元件跳閘命令后（實際Ⅱ母無故障，這種跳閘是錯誤的），大差及Ⅱ母側小差動作后一直不返回，母聯斷路器一直在跳閘位置，TWJ為“1”，因此母聯死區(qū)保護經動作延時后又跳開Ⅰ母上各連接元件（這種跳閘是應該的），結果造成2條母線全部被切除。其實這種故障我們只希望跳開Ⅰ母上所有連接元件就可以。為避免上述情況可采取當2條母線都有電壓（說明2條母線都在運行），母聯電流互感器三相均無電流且母聯開關跳閘位置繼電器TWJ＝1（母聯在跳位時），母聯電流不計入Ⅰ母、Ⅱ母2個小差電流中的措施（上述措施延時返回400 ms）。這樣再出現該種故障時，大差及Ⅰ母小差都能動作跳Ⅰ母上的各斷路器，而由于Ⅱ母小差不動，Ⅱ母側母線就不會被誤切除。但在雙母線分列運行時，采用母聯電流不再計入小差的計算措施后，在死區(qū)內故障，Ⅰ母側差動跳Ⅰ母側母線時，如果恰逢某1臺斷路器失靈時，母聯死區(qū)保護將跳Ⅱ母側母線。為避免這種錯誤，雙母線分列運行時，母聯電流互感器電流不再計入（Ⅰ母、Ⅱ母）小差電流中，再將母聯死區(qū)保護退出。上面的母聯TWJ為三相常開觸點（母聯斷路器處于跳閘位置時觸點閉合）串聯。

4 母聯死區(qū)故障保護調試

4.1 母聯合位死區(qū)邏輯

定值設置：差動電流定值為2.0 A。

由于測試儀可提供3路電流（A、B、C），A相電流加入母聯回路A相電流輸入端子，B相電流加入Ⅰ母線任一回路A相電流輸入端子，C相電流加入Ⅱ母線任一回路A相電流輸入端子，開入輸入端子A接Ⅱ母元件跳閘接點，開入輸入端子接Ⅰ母元件跳閘接點，母聯跳閘接點給母聯跳位開入。試驗前，母聯斷路器跳、合閘位置開入均斷開，裝置報“開入異?！保珶o影響，裝置默認母聯斷路器在合位，不影響試驗。試驗時，Ⅱ母線保護先動作，由母聯跳閘接點給母聯跳位開入，繼續(xù)通入故障電流，此時，滿足封母聯電流互感器條件，只要Ⅰ母線元件電流大于差動定值，死區(qū)保護動作，Ⅰ母線保護就可以跳閘。

狀態(tài)1：IA＝IB＝IC＝2.1 A同相位；模擬Ⅱ母區(qū)內故障，開入A翻轉進入下一狀態(tài)。

狀態(tài)2：IA＝IB＝IC＝2.1 A同相位；封母聯電流互感器，IB＞2.0 A，死區(qū)保護動作跳Ⅰ母，開入B停止該狀態(tài)。

試驗儀顯示時間：開入A 19 ms；開入B 97 ms；時差大于50 ms死區(qū)延時。

如果可以實際傳動母聯斷路器，則不用母聯跳閘接點給母聯跳位開入，試驗前將母聯斷路器合上，投入母聯跳閘壓板，其他試驗事宜相同；上述試驗方法是模擬Ⅱ母死區(qū)（TA靠近Ⅰ母，斷路器靠近Ⅱ母），如果模擬Ⅰ母死區(qū)，2個狀態(tài)中母聯極性與2元件極性相反即可；母聯失靈和母聯合位死區(qū)的區(qū)別僅是封母聯TA的邏輯不同。

母聯失靈時，Ⅱ母動作后，母聯斷路器在合位、有電流，經失靈延時封電流互感器后Ⅰ母動作；母聯合位死區(qū)時，Ⅱ母動作后，母聯斷路器在跳位、有電流，經50 ms延時封電流互感器后Ⅰ母動作。

4.2 母聯分位死區(qū)邏輯

邏輯說明：投入“分列運行”壓板后，直接封母聯電流互感器，此時非母聯元件電流只要大于差動定值就可以動作。

試驗接線：測試儀A相電流加入母聯回路A相電流輸入端子，B相電流加入Ⅰ母線任一回路A相電流輸入端子；開入輸入端子A接Ⅰ母元件跳閘接點。試驗前投入分列運行壓板，加入電流IA＝IB＝2.5 A同相位，開入輸入端子A停止故障。

試驗儀顯示：Ⅱ母差動動作，開入A 20～40 ms（差動動作固定時間）。

在Ⅱ母和母聯加同相位電流，模擬Ⅱ母死區(qū)；在Ⅰ母和母聯加反相位電流，模擬Ⅰ母死區(qū)。

5 結束語

變電站的母線是電力系統最重要的電力元件之一，起著傳輸電能的作用。如果母線保護在母聯斷路器與電流互感器間發(fā)生死區(qū)故障時，由于保護存在缺陷，將直接影響電力系統的安全穩(wěn)定運行。通過對母聯死區(qū)故障原因、死區(qū)保護存在問題的分析，提出可行改進措施及試驗方法，為運行和維護人員提供了借鑒和參考。

［1］國家電力調度通信中心.繼電保護培訓教材［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答［M］.北京：中國電力出版社，1997.

［3］陳玥名，施貴軍，崔廣泉.高壓電流互感器一次繞組誤接線分析［J］.東北電力技術，2011，32（2）：25－27.

［4］付振強.母線充電時投入母差保護的必要性分析［J］.東北電力技術，2013，34（6）：35－39.

［5］王長春.一種特殊運行方式下的保護方案［J］.東北電力技術，2010，31（5）：11－13.

Improvement and Debugging Methods for Dead Band Protection

WANG Hai?yang，WANG Xin?ming

（State Grid Jinzhou Electric Power Supply Company，Jinzhou，Liaoning 121000，China）

In the event of the bus?tie dead band fault and busbar protection failure，the busbar protection can only rely on the bus?tie protection，which render a long delay with circuit breakers on each bus coupler current transformer side of the bus.Through analysis，this paper calculates based on the facts that two of the bus has a voltage，the busbar current transformers of a three?phase has no cur?rents，the bus?tie is in off position，the busbar current transformer is not included in bus I tie，and use two small current calculation busⅡto measure the difference.This methods is useful for on?site adjustment work，testing device functionality，improving test methods to improve test efficiency，operation and maintenance.

Dead band protection；Bus differential；Choice

TM773

A

1004－7913（2015）09－0027－03

王海洋（1968—），男，工程師，從事繼電保護工作。

2015－06－30）