母差保護(hù)基本原理

1、SHENZHEN CLOU ELECTRONICS CO., LTD.母差保護(hù)的原理主講人：劉永佩 母線故障是最嚴(yán)重的電氣故障之一，因為它與各個電氣元件相聯(lián)。母線保護(hù)裝置是正確迅速切除母線故障的重要手段，它的拒動或誤動將給電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重危害。 我國電網(wǎng)中使用的母線保護(hù)類型較多， 從元器件構(gòu)成上大致可分為整流型、集成電路型和微機(jī)型。一、母線保護(hù)的基本原則一、母線保護(hù)的基本原則1、在正常運行以及母線范圍以外故障時，母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等。用等式表示就是：0；2、當(dāng)母線上發(fā)生故障時，所有與電源連接的元件都向故障點提供電流，而所有供電給負(fù)荷的連接元件中電流都等于零。因此，

2、f(短路點的總電流)3、從電流相位上看，正常運行或外部故障時，至少有一個元件的電流與其他元件電流相位相反。而內(nèi)部故障時，除電流等于零的元件外，其他元件中的電流則是同相位的。三、雙母線同時運行時的母線保護(hù)三、雙母線同時運行時的母線保護(hù)在發(fā)電廠及重要變電站的高壓母線上，一般采取雙母線同時運行（母聯(lián)開關(guān)投入）的方式，每組母線連接部分（大約1/2）負(fù)荷和電源元件。當(dāng)一條母線故障時，將只影響到一半的負(fù)荷。此時，必須要求母線保護(hù)具有故障選擇能力。根據(jù)實現(xiàn)方法不同，分為固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù)母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù)四、固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù)四、固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù)

3、雙母線同時運行方式，按照一定要求，將引出線和有電源的支路固定連接于兩條母線上。這種母線的完全差動保護(hù)稱為固定連接方式的母線完全差動保護(hù)。優(yōu)點：1、接線簡單，調(diào)試方便，運行人員容易掌握；2、元件固定時，有很好的選擇性。3、母聯(lián)斷開后，仍有選擇能力，母線先后故障，也能可靠動作。固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù)原理圖固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù)原理圖固定連接方式的母線完全差動保護(hù)固定連接方式的母線完全差動保護(hù)缺點：1、固定連接破壞時，無選擇能力，將切除兩條母線。2、因要躲外部故障時的最大不平衡電流，靈敏度較低。3、由于采用了速飽和變流器，動作時間較慢，不能快速切除故障。二、母聯(lián)電流相位比較式

4、母線差動保護(hù)二、母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù)這種保護(hù)是在具有固定連接元件的母線電流差動保護(hù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。它利用比較母聯(lián)開關(guān)中的電流與總的差電流的相位作為故障母線的選擇元件。當(dāng)一母故障時，故障電流從二母通過母聯(lián)流向一母。當(dāng)二母故障時，故障電流從一母通過母聯(lián)流向二母。而總差流是反映母線故障的，相位不變，因此，只要母聯(lián)有電流流過，選擇元件就能正確動作。二、母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù)二、母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù)優(yōu)點：不要求元件固定連接于母線，可大大提高母線運行方式的靈活性。缺點： 1、正常運行時母聯(lián)必須投入運行；2、如果母聯(lián)拒動，將造成非故障母線通過母聯(lián)向故障母線提供短路電流，故障不

5、能切除；3、如果在母聯(lián)開關(guān)和母聯(lián)TA之間故障，將會切除非故障母線，而故障母線不能切除。4、雙母線繼故障時，只能切除先發(fā)生故障的母線，后故障母線因母聯(lián)斷開，不能切除。三、電流相位比較式母線保護(hù)三、電流相位比較式母線保護(hù)無論是電流差動母線保護(hù)還是比較母聯(lián)斷路器的電流相位與總差動電流相位的母線保護(hù)，其啟動元件必須躲開外部故障時的最大不平衡電流。當(dāng)不平衡電流過大，裝置的靈敏度就不能滿足要求。因此，出現(xiàn)了電流相位比較式母線保護(hù)。電流相位比較式母線保護(hù)是根據(jù)母線在內(nèi)部故障和外部故障時個連接元件電流相位的變化來實現(xiàn)的。三、電流相位比較式母線保護(hù)三、電流相位比較式母線保護(hù)1、外部故障時，I1和I2流入母線，I

6、3流出母線，流入和流出大小相等，方向相反。2、內(nèi)部故障時， I1和I2 、I3均流向母線。如果電源的電動勢同相，三支路短路阻抗角相同，則三電流同相，相角差0。因此，可用比相元件來判斷是否母線故障。由于它只反應(yīng)電流間相位，因此具有較高的靈敏度。I1F1外部短路F2內(nèi)部短路I2I3I1I2I3電流比相式保護(hù)的缺點：電流比相式保護(hù)的缺點：n 當(dāng)兩條母線所接電源嚴(yán)重不平衡時，大電源所在母線內(nèi)部故障，小電源提供母聯(lián)電流不能啟動繼電器時，母差將拒動；n 母聯(lián)TA為單側(cè)設(shè)置時，在母聯(lián)與TA之間發(fā)生故障，故障母線不能快速切除；n 雙母線分裂運行時，動作失去選擇性；動作時間較長，當(dāng)TA嚴(yán)重飽和時，可能失去選擇性

7、。n 從電網(wǎng)的發(fā)展來看，無論是從性能上還是運行維護(hù)等方面，該保護(hù)都越來越難以滿足要求。四、母差保護(hù)回路中的電壓閉鎖四、母差保護(hù)回路中的電壓閉鎖為了防止差動繼電器誤動作或誤碰出口中間繼電器導(dǎo)致母差保護(hù)誤動作，廣泛采用了電壓閉鎖元件。它利用每組母線上的TV二次上的低電壓繼電器和零序過壓繼電器實現(xiàn)。接線原理圖如下：TJYJ0跳閘YJ1+第五章第五章 典型母差保護(hù)裝置介紹典型母差保護(hù)裝置介紹第五章第五章 典型母差保護(hù)裝置介紹典型母差保護(hù)裝置介紹第五節(jié)第五節(jié) 微機(jī)型母線保護(hù)裝置微機(jī)型母線保護(hù)裝置傳統(tǒng)電磁繼電器式母線保護(hù)具有接線復(fù)雜，調(diào)試麻煩、運行維護(hù)困難、繼電器特性離散值大的弊端。隨著微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

8、，逐漸發(fā)展起來一批新型的微機(jī)母差保護(hù)裝置，經(jīng)過最近幾年在系統(tǒng)內(nèi)的運行，具有可靠性高、接線簡單、調(diào)試簡單、運行維護(hù)簡單等諸多優(yōu)點。我們以南瑞繼保公司出品的RCS-915系列為例說明微機(jī)母差保護(hù)的特點。RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置型母線保護(hù)裝置CPUCPU板：板： 完成保護(hù)的邏輯和跳閘出口功能，同時完成事件記錄及打印、后臺通訊等工作。管理板：管理板： 設(shè)總起動元件，起動后開放出口繼電器的正電源，同時完成故障錄波功能。二、硬件結(jié)構(gòu)RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置型母線保護(hù)裝置三、母差保護(hù)原理：1、TA極性要求：2、差動回路的大差、小差之分：大差回路是指除母聯(lián)開關(guān)和分段開關(guān)外所有支路電流所構(gòu)成

9、的差動回路。小差回路是指該段母線上所連接的所有支路（含母聯(lián)和分段）大差回路判別母線區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障，小差回路用以故障母線的選擇。各出線TA同名端在母線側(cè)，母聯(lián)TA同名端在一母側(cè)。RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置型母線保護(hù)裝置母差保護(hù)動作說明：1、起動元件： a、電壓工頻變化量元件電壓工頻變化量元件：任意相電壓工頻變化量大于門坎時動作。 b、差流元件差流元件：任一相差流大于起動定值時動作。2、比率制動元件：差動門坎隨制動電流的變化成比率變化。（差動電流為各分支電流相量和的有效值，制動電流為各分支電流相量的有效值之和。）3、故障母線選擇元件：根據(jù)各分支刀閘位置開入計算母線小差電流，作為故障母線選

10、擇元件。RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置型母線保護(hù)裝置4、TA飽和檢測元件：防止TA嚴(yán)重飽和后保護(hù)誤動。TA飽和后閉鎖差動保護(hù)，但差動元件動作500ms后退出所有的抗飽和措施。為了防止在某些復(fù)雜故障情況下保護(hù)誤閉鎖導(dǎo)致拒動。5、電壓閉鎖元件：母線故障時必然伴隨著正序電壓下降、負(fù)序電壓或零序電壓上升。保護(hù)跳閘時必須經(jīng)過相應(yīng)母線的電壓閉鎖元件。RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置型母線保護(hù)裝置四、母聯(lián)充電保護(hù)當(dāng)任一組母線檢修后再投入之前，利用母聯(lián)斷路器對該母線進(jìn)行充電試驗時可投入母聯(lián)充電保護(hù)，當(dāng)被試母線有故障時由充電保護(hù)切除故障。&3001&1&CDBS 閉鎖母差 跳母聯(lián)母聯(lián)TWJ兩母線均有壓母聯(lián)母聯(lián)IAIdz母聯(lián)母聯(lián)IBIdz母聯(lián)母聯(lián)ICIdz母聯(lián)母聯(lián)IA0.04In母聯(lián)母聯(lián)IB0.04In母聯(lián)母聯(lián)IC0.04InRCS-915A/B型母線保護(hù)裝置型母線保護(hù)裝置五、母聯(lián)失靈與母聯(lián)死區(qū)保護(hù)：只有母差保護(hù)和母聯(lián)充電保護(hù)才起動母聯(lián)失靈保護(hù)。當(dāng)保護(hù)向母聯(lián)發(fā)跳閘命令后，經(jīng)整定延時母聯(lián)電流仍然大于母聯(lián)失靈電流定值時，母聯(lián)失靈保護(hù)經(jīng)兩母線電壓閉鎖后切除兩母線上所有連接元件若母聯(lián)開關(guān)和母聯(lián)TA之間發(fā)生故障，母聯(lián)跳開后故障仍然存在。母聯(lián)死區(qū)保護(hù)在差動保護(hù)跳開母聯(lián)后母聯(lián)TA仍有電流，且大差、小差元件不返回，延時100ms跳開另一條母線。RCS-915