BP2C母差原理2016

1、BP-2C微機(jī)母線保護(hù)裝置簡介 運(yùn)行部：董兆杰 2016年3月1日保護(hù)原理簡介-功能概述BP-2C微機(jī)母線保護(hù)裝置，適用于500kV及以下電壓等級，包括單母線、單母分段、雙母線、雙母分段以及3/2接線在內(nèi)的各種主接線方式， 3相CT最大主接線規(guī)模為24個間隔 ,2相CT最大主接線規(guī)模為36個間隔 。實(shí)現(xiàn)母線差動保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)過流保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)、母聯(lián)非全相以及斷路器失靈保護(hù)等功能。GO TOP2保護(hù)原理簡介-差動保護(hù)綜述GO TOP3綜述 各種類型的母線保護(hù)就其對母線接線方式、電網(wǎng)運(yùn)行方式、故障類型以及故障點(diǎn)過渡電阻等方面的適應(yīng)性來說，仍以按電流差動原理構(gòu)成的母線保護(hù)

2、為最佳。帶制動特性的差動繼電器，采用一次的穿越電流作為制動電流，以克服區(qū)外故障時由于電流互感器誤差而產(chǎn)生的差動不平衡電流，在高壓電網(wǎng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。 BP系列母差保護(hù)以此為基礎(chǔ)，結(jié)合微機(jī)數(shù)字處理的特點(diǎn)，發(fā)展出以分相瞬時值復(fù)式比率差動元件為主的一整套電流差動保護(hù)方案。保護(hù)原理簡介差動起動元件GO TOP4和電流及差電流定義和電流: 是指母線上所有連接元件電流的絕對值之和 ,公式如下:差電流: 是指所有連接元件電流和的絕對值 ,公式如下:差電流與和電流計(jì)算特點(diǎn):計(jì)算與刀閘開入無關(guān)，但需考慮CT變比折算。分相計(jì)算。 保護(hù)原理簡介差動起動元件GO TOP5起動判據(jù)和電流突變量判據(jù):當(dāng)任一相的和

3、電流突變量大于突變量門坎時，該相起動元件動作,表達(dá)式如下:差電流越限判據(jù) :當(dāng)任一相的差電流大于差電流門坎定值時，該相起動元件動作,表達(dá)式如下:起動元件返回判據(jù) :當(dāng)任一相差電流小于差電流門坎定值的75%時 ，該相起動元件返回。 注意事項(xiàng):起動元件分相起動，分相返回。 任一起動判據(jù)滿足條件,差動起動條件滿足,另一起動判據(jù)不再判斷.和電流起動返回仍需判差流. 保護(hù)原理簡介差動動作元件GO TOP6 復(fù)式比率差動判據(jù)動作表達(dá)式：IdIr-IdIdsetKr注意事項(xiàng):比率制動斜率過原點(diǎn)。 差動2個判據(jù)同時滿足認(rèn)為動作條件滿足。任一起動條件滿足進(jìn)入此邏輯判斷。保護(hù)原理簡介差動動作元件GO TOP7 故

4、障分量復(fù)式比率差動判據(jù)： 作用:有效減少負(fù)荷電流對差動保護(hù)靈敏度的影響,進(jìn)一步減少故障前系統(tǒng)電源功角關(guān)系對保護(hù)動作特性的影響,提高保護(hù)切除經(jīng)過渡電阻接地故障的能力.表達(dá)式 判據(jù)說明:故障分量 為當(dāng)前電流采樣值減一周波前的采樣值。 故障分量復(fù)式比率差動判據(jù)僅在和電流突變起動后投入。由于電流故障分量的暫態(tài)特性,投入時間僅為起動后一個周波。保護(hù)原理簡介差動動作元件GO TOP8 影響KR值的2個因素：理想狀態(tài)區(qū)內(nèi)故障計(jì)算:Id = 常量； Ir = Id; Id Kr*(Ir Id) 區(qū)內(nèi)無制動。理想狀態(tài)區(qū)外故障計(jì)算:Id = 0； Ir =常量; Id kr 例：母線分列運(yùn)行或故障電流經(jīng)近距離雙回

5、線流出。IdExt%IdId+Ext%Id保護(hù)原理簡介差動動作元件GO TOP9 影響KR值的2個因素： 考慮區(qū)外故障時故障支路一次與二次的傳變誤差 故障支路的CT誤差達(dá)到，而其余支路的CT誤差忽略不計(jì) /(1+1-)=/(2-2)IkIkcIk3Ik03Iok母聯(lián)過流保護(hù)投入 Ika： 母聯(lián)A相電流Ikc： 母聯(lián)C相電流3Ik0：母聯(lián)零序電流Ik ： 母聯(lián)過流定值3I0k：母聯(lián)零序過流定值 母聯(lián)（分段）過流保護(hù)可以作為母線解列保護(hù)，也可以作為線路（變壓器）的臨時應(yīng)急保護(hù)。母聯(lián)（分段）過流保護(hù)壓板投入后，當(dāng)母聯(lián)任一相電流大于母聯(lián)過流定值，或母聯(lián)零序電流大于母聯(lián)零序過流定值時，經(jīng)可整延時跳開母聯(lián)

6、開關(guān)，不經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖。GO TOP19電流回路斷線閉鎖 或 延時9S 閉鎖母差 TA斷線信號 IdaId-ctIdbId-ctIdcId-ctIda：A相大差電流Idb：B相大差電流Idc：C相大差電流Id-ct：TA斷線定值TA斷線邏輯框圖與 延時20ms 母線強(qiáng)制互聯(lián) 互聯(lián)信號 Id0.08InId10.08InId20.08Inid1+id2=0聯(lián)絡(luò)斷路器TA斷線邏輯框圖 母聯(lián)（分段）電流回路斷線，并不會影響保護(hù)對區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障的判別，只是會失去對故障母線的選擇性。因此，聯(lián)絡(luò)開關(guān)電流回路斷線不需閉鎖差動保護(hù)，只需轉(zhuǎn)入母線互聯(lián)（單母方式）即可。母聯(lián)（分段）電流回路正常后，需手動復(fù)歸恢復(fù)正

7、常運(yùn)行。由于聯(lián)絡(luò)開關(guān)的電流不計(jì)入大差，母聯(lián)（分段）電流回路斷線時上一判據(jù)并不會滿足。而此時與該聯(lián)絡(luò)開關(guān)相連的兩段母線小差電流都會越限，且大小相等、方向相反。 GO TOP20電壓回路斷線告警 某一段非空母線失去電壓，延時9秒發(fā)TV斷線告警信號。除了該段母線的復(fù)合電壓元件將一直動作外，對保護(hù)沒有其他影響。 GO TOP21母線運(yùn)行方式的電流校驗(yàn) 本裝置引入隔離刀閘的輔助接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對母線運(yùn)行方式的自適應(yīng)。同時用各支路電流和電流分布來校驗(yàn)刀閘輔助接點(diǎn)的正確性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)刀閘輔助接點(diǎn)狀態(tài)與實(shí)際不符，即發(fā)出開入異常告警信號，在狀態(tài)確定的情況下自動修正錯誤的刀閘接點(diǎn)，包括兩段母線經(jīng)兩把刀閘雙跨（母線互聯(lián)）。刀閘

8、輔助接點(diǎn)恢復(fù)正確后需復(fù)歸信號才能解除修正。由于大差電流與刀閘輔助接點(diǎn)無關(guān)，以及裝置具有運(yùn)行方式電流校驗(yàn)功能，因此雙母線倒排操作期間，裝置不需運(yùn)行人員手動干預(yù)，可以正確切除故障；刀閘輔助接點(diǎn)出錯檢修期間不需退出保護(hù)；帶電拉刀閘，保護(hù)可以正確快速動作。GO TOP22斷路器失靈保護(hù)出口開入公共端失靈起動開入保護(hù)動作接點(diǎn)過流動作I母刀閘II母刀閘 I母失靈出口起動 II母失靈出口起動 外部接點(diǎn) BP-2B I母失靈出口起動 I母失靈復(fù)合電壓動作與 失靈出口延時1 失靈出口延時2 跳母聯(lián) 跳I母1、與失靈起動裝置配合GO TOP23斷路器失靈保護(hù)出口2、自帶電流檢測元件方式GO TOP24失靈的電壓閉

9、鎖元件，與差動的電壓閉鎖類似，也是以低電壓（線電壓）、負(fù)序電壓和3倍零序電壓構(gòu)成的復(fù)合電壓元件。只是使用的定值與差動保護(hù)不同，需要滿足線路末端故障時的靈敏度。同樣失靈出口動作，需要相應(yīng)母線段的失靈復(fù)合電壓元件動作。對于變壓器或發(fā)變組間隔，設(shè)置“主變失靈解閉鎖”的開入接點(diǎn)。當(dāng)該支路失靈保護(hù)起動接點(diǎn)和“主變失靈解閉鎖”的開入接點(diǎn)同時動作，實(shí)現(xiàn)解除該支路所在母線的失靈保護(hù)電壓閉鎖。失靈電壓閉鎖元件及主變失靈解除電壓閉鎖GO TOP25防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則（2002年2月） 5.4為解決變壓器斷路器失靈保護(hù)因保護(hù)靈敏度不足而不能投運(yùn)的問題，對變壓器和發(fā)電機(jī)變壓器組的斷

10、路器失靈保護(hù)可采取以下措施：1)采用“零序或負(fù)序電流”動作，配合“保護(hù)動作”和“斷路器合閘位置”三個條件組成的與邏輯，經(jīng)第一時限去解除斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖回路。2)同時再采用“相電流”、“零序或負(fù)序電流”動作，配合“斷路器合閘位置”兩個條件組成的與邏輯經(jīng)第二時限去啟動斷路器失靈保護(hù)并發(fā)出“啟動斷路器失靈保護(hù)”中央信號。3)采用主變保護(hù)中由主變各側(cè)“復(fù)合電壓閉鎖元件”（或邏輯）動作解除斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖元件，當(dāng)采用微機(jī)變壓器保護(hù)時，應(yīng)具備主變“各側(cè)復(fù)合電壓閉鎖動作”信號輸出的空接點(diǎn)。主變失靈解除電壓閉鎖GO TOP26主變失靈解除電壓閉鎖GO TOP27母聯(lián)非全相保護(hù)“非全相投

11、入”控制字投非全相位置開入合非全相過流壓板投入與非全相保護(hù)投入非全相保護(hù)投入3Ik0 I0set與跳母聯(lián)非全相過流延時或Ik2 I2setGO TOP28End of this Chapter硬件概述BP-2C母線保護(hù)由保護(hù)元件、閉鎖元件和管理元件三大系統(tǒng)構(gòu)成。保護(hù)元件主要完成各間隔模擬量、開關(guān)量的采集，各保護(hù)功能的邏輯判別并出口至TJ；閉鎖元件主要完成各電壓量的采集，各段母線的閉鎖邏輯并出口至BJ；管理元件的工作是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、記錄管理和后臺通訊。各系統(tǒng)獨(dú)立工作，相互配合。保護(hù)元件和閉鎖元件的主機(jī)模件、光耦模件完全相同，可互換使用。由于是按母線間隔進(jìn)行插件設(shè)計(jì)，因此維護(hù)擴(kuò)展極為方便。其強(qiáng)弱電

12、分離的走線連接和獨(dú)立的電源分配，再加上濾波、屏蔽等環(huán)節(jié)，使各模件工作于穩(wěn)定的環(huán)境中，充分保證了裝置的電磁兼容性能。 GO TOP29機(jī)箱正面圖GO TOP30機(jī)箱背面圖-1GO TOP31機(jī)箱背面圖-2GO TOP32機(jī)箱背面圖-3GO TOP33主界面GO TOP34一級界面GO TOP35硬件概述主機(jī)插件 BP320 作為保護(hù)元件和閉鎖元件的通用CPU插件，該模件可以完成所有保護(hù)功能的邏輯處理。主機(jī)是由嵌入式32位微處理器Intel386EX，大規(guī)?？删幊踢壿嬯嚵校笕萘看鎯ζ骱透鞣N外圍電路構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)。25MHZ的工作主頻、32位數(shù)據(jù)總線和64M的尋址空間，都使它的處理能力比16位單

13、片機(jī)有成倍的提高。由固化于EPROM的程序不同而分為“差動主機(jī)”（保護(hù)主機(jī)）和“閉鎖主機(jī)”，分別位于第二層機(jī)箱和第一層機(jī)箱的固定位置。另外主機(jī)插件還可完成9路模擬量的A/D轉(zhuǎn)換，本裝置的電壓量最終由此轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。1NCOM1和2NCOM4為9針簡約RS-232調(diào)試通訊口。GO TOP36硬件概述管理機(jī)插件 BP321 管理機(jī)的核心也是Intel386EX單片機(jī)系統(tǒng)，由它控制液晶控制和驅(qū)動模塊、鍵盤輸入電路和串口通訊電路，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、打印報(bào)告并通過它接入變電站監(jiān)控系統(tǒng)。管理機(jī)后的船形開關(guān)可以將其在電氣上從變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)中分離，而不影響裝置本身。1N3為8針鳳凰端子，分別連有RS422/4

14、85通訊線和GPS校時信號線。1NCOM2和1NCOM3為9針簡約RS-232通訊口1NLPT1為25針打印機(jī)電纜端口GO TOP37硬件概述保護(hù)單元插件 BP330 保護(hù)單元插件是以母線各間隔為劃分對象，將三個間隔單元的輸入、輸出集中到一個插件來實(shí)現(xiàn)。即，一塊BP330插件集成了三個間隔單元的刀閘輔助接點(diǎn)輸入、失靈起動接點(diǎn)輸入、電流量輸入電路，保護(hù)跳閘出口回路、閉鎖高頻、閉鎖重合閘接點(diǎn)輸出電路。保護(hù)單元插件與保護(hù)主機(jī)插件一起構(gòu)成了母線保護(hù)的核心系統(tǒng)。該插件配置于第二層機(jī)箱，共有8個插件擴(kuò)展口，因此主接線規(guī)模在24單元以下的都可以靈活配置。 GO TOP38硬件概述光耦輸入、輸出和電源檢測插件

15、 BP331 保護(hù)主機(jī)和閉鎖主機(jī)配有各自的光耦輸入、輸出插件，實(shí)現(xiàn)公共開關(guān)量輸入、輸出，保證微機(jī)系統(tǒng)與外回路的光電隔離。每個光耦插件共有24路輸入、24路輸出。輸入包括：復(fù)歸信號、切換把手位置、聯(lián)絡(luò)開關(guān)接點(diǎn)和保護(hù)投退壓板位置等；輸出則包括所有的出口信號和告警信號等。本插件同時實(shí)現(xiàn)對裝置直流電源的檢測。以繼電器的常閉接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)裝置直流電源220V（或110V）消失告警。以電壓比較回路檢測微機(jī)系統(tǒng)所用的+5V、+15V和-15V。如果系統(tǒng)所有的電源正常，則點(diǎn)亮裝置面板上相應(yīng)的電源指示燈。如果此時系統(tǒng)投入運(yùn)行，則點(diǎn)亮面板上相應(yīng)的運(yùn)行指示燈，并接通24V操作電源 GO TOP39硬件概述電壓閉鎖插件 B

16、P332 為實(shí)現(xiàn)各保護(hù)的分段復(fù)合電壓閉鎖而設(shè)，配置于第二層機(jī)箱。輸入由保護(hù)主機(jī)發(fā)出的差動、失靈保護(hù)的分段動作信號以及聯(lián)絡(luò)開關(guān)動作信號；同時輸入由閉鎖主機(jī)發(fā)出的差動、失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖分段開放信號；輸出24V控制信號去控制各單元插件上閉鎖繼電器的接點(diǎn)。 GO TOP40硬件概述出口信號、告警信號插件 BP333 以繼電器接點(diǎn)的方式輸出裝置的出口信號和告警信號，每個插件可以輸出6個不同定義的信號。根據(jù)工程需要，配置于第一層機(jī)箱。輸入6路由光耦插件來的驅(qū)動信號至繼電器動作線圈，輸入由保護(hù)主機(jī)控制的復(fù)歸信號至繼電器的復(fù)歸線圈。1路光耦信號控制2個DSP繼電器，輸出2對自保持常開接點(diǎn)（第3路除外）、

17、2對不保持常開接點(diǎn)，分別對應(yīng)屏面點(diǎn)燈信號、中央信號接點(diǎn)、遠(yuǎn)動接點(diǎn)、起動錄波接點(diǎn)。 GO TOP41硬件概述電流/電壓互感器插件 BP310 /BP311BP310：可輸入3*4路交流電流量，經(jīng)采樣電阻輸出采樣電壓至保護(hù)單元插件。配置于第三層機(jī)箱，最大可容納6個同類插件。需注意的是，額定電流為5A時與額定電流為1A時，插件中選用的電流互感器匝數(shù)比是不同的，應(yīng)在訂貨時預(yù)先申明。 BP311：可輸入3*4路交流電壓量，獨(dú)立的次級線圈分別輸出至保護(hù)主機(jī)和閉鎖主機(jī)。 GO TOP42硬件概述電源模塊插件 BP360、BP361 電源插件搭載有4個獨(dú)立的模塊化電源保護(hù)元件電源、閉鎖元件電源、管理機(jī)電源和2

18、4V操作電源。其中保護(hù)元件電源與閉鎖元件電源是可以互換的。每一電源模塊都有一船形小開關(guān)。GO TOP43End of this ChapterBP|2B母線保護(hù)系統(tǒng)原理圖GO TOP主接線形式：雙母線接線 僅L1失靈接點(diǎn)不需接入。母聯(lián)及母線上元件的TA極性如下：IIPIL1GO TOP45主接線形式： 母聯(lián)兼旁路形式的雙母線接線只需引入母聯(lián)到旁母的刀閘位置至圖紙“旁母跨條輔助接點(diǎn)”；母聯(lián)TA的極性與II母上的元件一致。引入母聯(lián)代旁路的失靈起動接點(diǎn)至圖紙“L1失靈起動接點(diǎn)”，當(dāng)母線通過母聯(lián)帶旁路時，該失靈起動接點(diǎn)有效。IIPI母聯(lián)到旁母刀閘L1IPII母聯(lián)到旁母刀閘L1 II母帶旁母 I母帶旁母

19、 GO TOP46主接線形式： 旁路代母聯(lián)形式的雙母線接線定義旁路間隔為圖紙L4單元；只需引入母線到旁母的刀閘位置至圖紙“旁母跨條輔助接點(diǎn)”；旁路兼母聯(lián)TA的極性與II母上的元件一致。引入旁路的失靈起動接點(diǎn)至圖紙“L4失靈起動接點(diǎn)”，當(dāng)母線帶旁路時，該失靈起動接點(diǎn)有效。PIII旁母到I母跨條L4 旁母到I母有跨條 旁母到II母有跨條PIII旁母到II母跨條L4GO TOP47主接線形式： 雙母單分段 L1L4L7IIIIIIGO TOP48主接線形式： 雙母雙分段L1L7L1IIIVL4IIII甲乙GO TOP49End of this Chapter類別定 值整定范圍/ 級差推薦值序號 名稱

20、符號母線差動保護(hù)比率差動元件1比率差動門坎 Idset0.1 20A / 0.1A2復(fù)式比率系數(shù)高值KrH0.5 4 / 0.52.03復(fù)式比率系數(shù)低值KrL0.5 1 / 0.50.5差動復(fù)合電壓閉鎖4差動保護(hù)低電壓Uab20 99 V / 1 V65 70 V5差動保護(hù)零序電壓3U01 199 V / 1V4 8 V6差動保護(hù)負(fù)序電壓U21 99V / 1V6 10 V啟動元件7相電流突變ir0.120A / 0.1A0.5 5 A定值整定GO TOP50類別定 值整定范圍/ 級差推薦值序號 名稱符號失靈保護(hù)出口失靈復(fù)合電壓閉鎖8失靈保護(hù)低電壓Uab20 99 V / 1 V70 75 V9失靈保護(hù)零序電壓3U01 199V / 1V10失靈保護(hù)負(fù)序電壓U21 99V / 1V時間元件11失靈出口短延時TSL0.01 1.99 S / 0.01S0