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双母接线中母联死区故障时母差保护动作分析摘要：本文主要讲述了母线故障存在于母联断路器与CT间的死区时，对220kV 母联断路器只在一侧装设一组CT的现状，分析了母线差动保护的常规动作逻辑及其存在问题；还比较了220kV母联单CT与母联双CT的区别，证明了母联双CT 的配置能够很好地弥补母联单CT时间上的劣势，这为防止事故的扩大化打下了良好的基础。
关键词：母线差动保护母联断路器死区故障1 引言母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施，它的拒动和误动都将给电力系统带来严重危害。
而母线差动保护是母线保护装置最常见也是最典型的保护，因母线其连接元件多，操作难度及操作工作量大，对运行人员的综合操作技能也提出了较高的要求。
基于一次设备的客观实在性，运行人员需对母线故障情况下所带来的危害有一个直接的较全面的感性认识，运行人员在现场值班过程中遇到母联断路器死区故障的几率很少，因此分析和处理这类故障的经验不足。
本文将详细介绍母联断路器死区故障母差保护的动作行为，为运行人员处理这类型的事故提供参考。
2 母线差动保护原理2.1 大差保护和小差保护在双母线接线方式的母线保护中，一般设有大差保护和小差保护。
母线大差是指除母联断路器和分段断路器外所有支路电流所构成的差动回路，用于判别母线区内和区外故障。
母线小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段断路器）电流所构成的差动回路，作为故障母线选择元件。
大差与小差各有特点，即大差的差动保护范围涵盖各段母线，大多数情况下不受运行方式的控制；小差则受当时的运行方式控制，但差动保护范围只是相应的一段母线，具有选择性。
2.2 母线差动保护范围大差（紫色框所示）：∑I母线=0，即 I1+I2-I3-I4=0Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑IⅠ母=0，即 I1+I2-I0=0Ⅱ母小差（绿色框所示）：∑IⅡ母=0，即 -I3-I4+I0=02.3 母线差动保护动作情况区内故障：大差（紫色框所示）：∑I母线≠0，即I1+I2+I3+I4≠0，大差起动Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑IⅠ母≠0，即I1+I2+I0≠0，Ⅰ母小差起动跳Ⅰ母Ⅱ母小差（绿色框所示）：∑IⅡ母=0，即 I3+I4-I0=0，Ⅱ母小差不起动区外故障：大差（紫色框所示）：∑I母线=0，即 I1-I2+I3+I4=0大差不启动2.4 小结综上所述，故障母线选择逻辑：母差动作后经死区保护延时后检测母联断路器位置，若母联处于跳位，且母联CT仍有电流并大于定值时，母联电流不再计算入差动保护，从而破坏另外那条母线的电流平衡，且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况下，使该母差动动作，延时跳开另一条母线，最终切除故障。
母差爱护体系学问介绍与其他主设施爱护相比，母线爱护的要求更为苛刻。
当变电站母线发生故障时，如不准时切除故障，将会损坏众多电力设施，破坏系统的稳定性，甚至导致电力系统瓦解。
假如母线爱护拒动，也会造成大面积的停电。
因此，设置动作牢靠、性能良好的母线爱护，使之能快速有选择地切除故障是特别必要的。
常见的母线故障有：绝缘子对地闪络、雷击、运行人员误操作、母线电压和电流互感器故障等。
在大型发电厂及变电站的母线爱护装置中，通常配置有母线差动爱护、母联充电爱护、母联失灵爱护、母联死区爱护、母联过流爱护、母联非全相爱护、其他断路器失灵爱护等。
其中，最为主要的是母差爱护。
本期我们一起了解一下母线差动爱护的相关内容。
1、母差爱护的原理和线路差动爱护相同，母线差动爱护的基本原理也是基于基尔霍夫定律：在母线正常运行及外部故障时，各线路流入母线的电流和流出母线的电流相等，各线路的电流向量和等于零；当母线上发生故障时，各线路电流均流向故障点，其向量和（差动电流）不再等于零，满意肯定条件后，出口跳开相应开关。
母线差动爱护，由ABC三相分相差动元件构成。
每相差动元件由小差差动元件及大差差动元件构成。
大差元件用于推断是否为母线故障,小差元件用于选择出故障详细在哪一条母线。
为了提高爱护的牢靠性，在爱护中还设置有起动元件、复合电压闭锁元件、CT回路断线闭锁元件等。
2、差动爱护的动作方程首先规定CT的正极性端在母线侧，一次电流参考方向由线路流向母线为正方向。
差动电流：指全部母线上连接元件的电流和的肯定值；制动电流：指全部母线上链接元件的电流的肯定值之和。
以如图的双母接线方式的大差为例。
差动电流和制动电流为:Id ~11 + A + 4 + ∣4 I 差动电流1r =∣A ∣÷I 72∣÷∣73∣÷!Λ∣ 制动电流差动继电器的动作特性一般如下图所示。
蓝色区域为非动作区，红色区域为动作区。
这 种动作特性称作比率制动特性。
浅析220kV母差保护死区的故障问题摘要：通过调查研究发现，如今往往会将一组CT装设于220 kV母联断路器中，这样就很容易出现保护死区，无法保证电网的正常稳定运行。
针对这种情况，文章提出了相应的方法来对保护死区进行消除，方法一是将一组CT各装设于断路器的两侧，并且将低电压闭锁功能增加于两侧保护;方法二通过保护装置的改造及保护定值的重新整定，两小差都加入低电压闭锁功能，分时段跳开母线上的断路器;最后比较两种方法的优劣。
关键词：保护死区;母差保护如今，大部分220 kV变电站在主接线方式方面通常采用的是双母线带旁路或者是并列运行双母线，仅仅将一组CT装设于母联断路器的一侧。
因为继电保护装置自身的而一些局限性，如果有故障发生于某一特定的小范围内，由延时的后备保护切除掉被保护元件，我们用死区故障称呼这一类故障。
虽然死区故障并不会经常发生，但是在飞速发展的今天，电网规模逐渐增大，人们对电力系统运行的可靠性和安全性提出了更高的要求，如果无法及时切除死区故障，那么就会在较大程度上影响到系统的稳定运行。
本文就母差保护死区故障存在的问题进行探讨，提出在母联断路器两侧各装设一组CT的基础上，保护加入低电压闭锁功能，分段跳开相应断路器切除死区故障的对策;以及通过保护装置的改造及保护定值的重新整定，两小差都加入低电压闭锁功能（电压取自220 kV母线PT），分时段跳开母线上的断路器，进而比较两种方法的优劣。
1 常规保护逻辑对现在大多数220 kV变电站而言，母联单元一般只安装一组电流互感器，当故障发生在母联断路器和电流互感器之间时，依靠母差保护的动作原理将故障母线上的所有断路器第一时限跳开，若故障点在母联断路器与母联CT之间则不能有效切除故障，如图1所示。
在图1中，如果有故障发生于G点，Ⅱ母差动保护会将其判断为外部故障，Ⅱ母差动保护，此时由Ⅰ母差动保护动作跳开母联断路器及Ⅰ母上的连接元件，但是无法切除故障。
因此，如果有故障发生于母联断路器和母联CT之间，从母差保护的角度上来讲，就有死区故障出现。
旁路兼母联接线方式下母差保护死区的解决方案作者：方宾义林海源陈冉来源：《科学家》2017年第17期摘要旁路兼母联接线方式应用不多，但由于其特殊的接线方式给保护的配合带来很多新问题，特别是旁带过程中出现的死区问题，常规的母差保护根本无法解决。
针对这种情况，本文分析了旁路兼母联接线方式下各种运行方式的死区情况，提出了针对性的解决方案。
关键词旁路兼母联；母差保护；死区中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0187-01母线故障，对电网的影响十分重大，不但容易损坏母线上的一次设备，而且对电网的安全稳定和供电质量影响巨大。
因此目前220kV母线及110kV母线大多配置有母差保护，母差保护作为母线故障的主保护，不但要求其动作可靠、快速，其动作范围更应该包括母线上任何位置的故障，不允许有死区存在。
但对旁路兼母联这种接线方式，目前常规的母差保护无法适用，本文分析这种特殊接线方式下，各种运行方式的母差保护动作情况，并提出死区的解决方案。
1 旁路兼母联接线方式图1为旁路兼母联的特殊接线方式，虽然此种接线方式应用不多，但在各个供电公司都或多或少存在，如福州供电公司就有220kV东郊变、110kV鳌峰州变采用旁路兼母联的接线方式，接线方式的特殊，也使得常规的保护和逻辑无法适用，如果采用常规保护可能出现死区等安全隐患，下面主要分析旁路兼母联的特殊接线方式下母差保护存在的问题及解决方案。
2 存在的问题2.1 常规母差保护对死区的处理方法对于双母线或单母线分段，在母联（分段）单元上只安装一组CT情况下，母联（分段）CT与母联（分段）断路器之间的故障，差动保护存在死区。
如图1所示的故障点，属Ⅱ母小差保护的区内，不属Ⅰ母小差保护范围，Ⅱ母保护动作并跳开该段母线上所有连接单元（包括母联（分段）单元）的断路器，而Ⅰ母保护不动作。
母联（分段）断路器跳闸后，故障点继续由Ⅰ母各连接单元提供短路电流而无法切除，形成母差和充电保护的死区。
浅析不同母差保护中的母联死区保护原理
熊先云;刘明辉;张剑秋
【期刊名称】《能源研究与管理》
【年(卷),期】2009(000)003
【摘要】比较了BP-2B,WMH-800,WMZ-41,RCS-915,CSC-150,SGB750等几种江西南昌供电公司在运的微机母线保护装置的原理和解决死区故障等问题的不同方法,详细分析了不同型号母线保护在死区故障试验的异同点和需要注意的细节问题.【总页数】3页(P37-38,48)
【作者】熊先云;刘明辉;张剑秋
【作者单位】江西南昌供电公司,江西,南昌,330008;江西南昌供电公司,江西,南昌,330008;江西南昌供电公司,江西,南昌,330008
【正文语种】中文
【中图分类】TM77
【相关文献】
1.母线保护中的母联失灵保护和死区保护分析 [J], 李永增;卢雅婧
2.浅析220 kV母差保护死区的故障问题 [J], 叶和龙;
3.不联与内联回路在火电厂母差保护中的应用 [J], 吴平
4.双母双分段接线中母联和分段失灵及死区故障时母差保护动作行为分析 [J], 王同发;罗俊
5.不同母差保护中死区故障和母联失灵的原理差异 [J], 郭志红;程永
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母线保护第一节 概述母线是发电厂和变电站重要组成部分之一。
母线又称汇流排，是汇集电能及分配电能的重要设备。
一 母线的接线方式母线的接线方式种类很多。
应根据发电厂或变电站在电力系统中的地位，母线的工作电压，连接元件的数量及其他条件，选择最适宜的接线方式。
1 单母线和单母线分段单母线及单母线分段的接线方式如图12-1所示。
母线(a) 单母线 （b ） 单母线分段图12-1 单母线及单母线分段接线在图中：QF1~QF4－出线断路器； QF5－分段断路器。
在发电厂或变电站，当母线电压为35~66KV 、出线数较少时，可采用单母线接线方式；而当出线较多时，可采用单母线分段；对110KV 母线，当出线数不大于4回线时，可采用单母线分段。
2 双母线在大型发电厂或枢纽变电站，当母线电压为110KV 以上，出线在4回以上时，一般采用双母线接线方式，如图12-2所示。
QF 5I II图12-2 双母线接线在图中：QF1~QF4－出线断路器； QF5－母联断路器。
3 角形母线出线回路不多的发电厂，其高压母线可采用角形接线。
如图12-3所示。
图12-3角形接线母线在图中：QF1~QF4－出线断路器。
3断路器母线42当母线故障时，为减少停电范围，220KV及以上电压等级的母线可采用3断路器母线的接线方式。
其接线如图12-4所示。
I母II母3断路器母线接线方式图12-42在图12-4中：QF1~QF6－出线断路器。
断路器QF1~QF3组成一串；断路器QF4~QF6组成另一串。
QF2、QF5叫串中间断路器。
二母线的故障在大型发电厂和枢纽变电站，母线连接元件甚多。
主要连接元件除出线单元之外，尚有TV、电容器等。
运行实践表明：在众多的连接元件中，由于绝缘子的老化，污秽引起的闪路接地故障和雷击造成的短路故障次数甚多。
另外，运行人员带地线合刀闸造成的母线短路故障，也有发生。
母线的故障类型主要有单相接地故障，两相接地短路故障及三相短路故障。
母差保护的工作原理、保护范围母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施,它的拒动和误动都将给电力系统带来严重危害.母线倒闸操作是电力系统最常见也是最典型的操作,因其连接元件多,操作工作量大,对运行人员的综合操作技能也提出了较高的要求.基于一次设备的客观实在性,运行人员对一次设备误操作所带来的危害都有一个直接的较全面的感性认识. 但对母线差动保护在倒闸操作过程中进行的一些切换、投退操作则往往认识模糊.1 母线差动保护范围是否是确定的,保护对象是否是不变的通常讲的差动保护包含了母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护和线路差动保护.实现差动保护的基本原则是一致的,即各侧或各元件的电流互感器, 按差接法接线,正常运行以及保护范围以外故障时,差电流等于零,保护范围内故障时差电流等于故障电流,差动继电器的动作电流按躲开外部故障时产生的最大不平衡电流计算整定.但也应该十分清楚,母线差动保护与变压器差动保护、发电机差动保护又有很大的不同:即母线的主结线方式会随母线的倒闸操作而改变运行方式,如双母线改为单母线运行,双母线并列运行改为双母线分段并列运行,母线元件(如线路、变压器、发电机等)可以从这一段母线倒换到另一段母线等等.换句话说,母线差动保护的范围会随母线倒闸操作的进行、母线运行方式的改变而变化(扩大或缩小),母线差动保护的对象也可以由于母线元件的倒换操作而改变(增加或减少).忽视了这一点,在进行母线倒闸操作时,对母线差动保护的一些必要的切换投退操作肯定就认识模糊、甚至趋于盲目了.2 母线倒闸操作时是否须将母线差动保护退出“在进行倒闸操作时须将母线差动保护退出”是错误的,之所以产生这种错误认识,是因为一些运行人员曾看到过,甚至在母线倒闸操作时发生过母线差动保护误动,但其根本原因是对母线差动保护缺乏正确认识.母线倒闸操作如严格按照规定进行,即并、解列时的等电位操作,尽量减少操作隔离开关时的电位差,严禁母线电压互感器二次侧反充电,充分考虑母线差动保护非选择性开关的拉、合及低电压闭锁母线差动保护压板的切换等等,是不会引起母线差动保护误动的.因此,在倒母线的过程中,母线差动保护的工作原理如不遭到破坏,一般应投入运行. 根据历年统计资料看,因误操作引起母线短路事故,几率还很高.尽管近几年为防止误操作在变电站、发电厂的一次、二次设备上安装了五防闭锁装置,但一些运行人员违规使用万能钥匙走错间隔、误合、误拉仍时有发生.这就使在母线倒闸操作时,保持母线差动保护投入有着极其重要的现实意义.投入母线差动保护倒母线, 可以在万一发生误操作造成母线短路时,由保护装置动作,切除故障,从而避免事故的进一步扩大,防止设备严重损坏、系统失去稳定或发生人身伤亡事故.事实上,与其说母线倒闸操作容易引起母线差动保护误动,倒不如说,母线倒闸操作常常会使母线差动保护失去选择性而误切非故障母线.3 母线倒闸操作后,是否要将母线差动保护的非选择性开关合入实际工作中一些运行人员片面地认为,母线倒闸操作会使母线差动保护失去选择性,故在操作完成后,合入母线差动保护的非选择性开关.产生这一认识误区的根源在于他们不明白母线差动保护装置中设置这一非选择性开关的目的.母线保护有多种类型,不同类型的母线保护其实现保护的工作原理是不一样的.某些类型的母线保护由于其工作原理本身存在缺陷, 在进行母线倒闸操作时会使装置失去对故障母线的选择性.因此,问题的关键是运行人员要弄清楚:哪种类型的母线保护在母线倒闸操作时会失去对故障母线的选择性以及怎样在适当的时候将装置的非选择性开关合入, 在什么时候又该将装置的非选择性开关拉开,抑或是否应使该开关保持合入状态.这里仅就固定连接的母线差动保护和母联电流相位比较原理差动保护以及电流相位比较式母线保护作一简单说明.(1) 固定连接的母线差动保护.这种母线差动保护要求母线上的电源元件,必须按照事先规定好的固定连接方式运行,母线故障时,母线差动保护的动作才有选择性.当母线保护采用此种类型时,进行电源元件的倒换,将使保护失去选择性.因此,倒换前合入母线差动保护非选择性开关,倒完后也不拉开.对负荷元件,则在倒换前合入非选择性开关,倒换后拉开非选择性开关,同时负荷元件的跳闸压板也作相应的切换.(2) 母联电流相位比较原理的母线差动保护.这种保护无固定连接的要求.只要母差保护的跳闸压板位置与元件母线隔离开关所接母线位置相对应就可以了.因此,倒换操作前将非选择性开关合入,倒换后再拉开,并对母线差动保护跳闸压板及重合闸放电压板,切换到倒换后所对应的母线位置就可以了.这种保护存在的缺点是2组母线分列运行时,母线将失去选择故障母线组的能力.(3) 电流相位比较式母线差动保护.这种保护只反应电流间的相位,具有较高的灵敏度.倒闸过程中,需合入非选择性开关,倒闸后将被操作元件的跳闸压板及重合闸放电压板切换至与所接母线对应的比相出口回路就可以了.如果片面地认为倒闸操作就使保护失去选择性,并没有适时地合入或拉开保护的非选择性开关,相反地会使母线差动保护不能按设计的工作原理工作,从而真正失去选择性.更具体地讲,倒母线时,母线差动保护的非选择性开关合理的操作顺序是:①双母线改为单母线运行前,先合入非选择性开关,后取母联断路器直流控制回路熔断器;②单母线改为双母线运行后,先投入母联断路器直流控制回路熔断器,后拉母线差动保护非选择性开关.这样,就能保证在任何情况下,由母线差动保护装置动作切除故障.4 母联断路器代路时,是否母线差动保护可不作任何切换操作一些运行人员错误地认为母联断路器自然是母差保护的范围,母差保护动作母联断路器也该跳开.殊不知,母联断路器代路时,由母联断路器送电的备用母线,实际上已是线路的一部分.线路上发生故障理应由线路断路器跳闸切除,而此时母联断路器代路实际上就只能起到线路断路器的作用.但如果此时母差保护不作任何切换,则备用母线故障母线保护也将动作.显然这种代路方式母线保护动作是不必要的,也是不合理的.这时,正确的切换操作是把母联断路器所代线路及其母线划出母线差动保护范围之外.无论哪种原理的母线差动保护,均要操作母联断路器的母线差动保护电流试验盒(或连片),同时使被代线路本身的母线差动保护电流互感器 TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.这样,才能保证母联断路器代路时,母线差动保护安全、合理运行.5 做相关试验时,是否只要母线元件的隔离开关拉开了,就不会影响母线差动保护的正常工作运行人员本应该非常清楚,母线差动保护的动作与否取决于加入差动继电器的差电流大小,只要达到了动作值,母线差动保护就会动作切除母线元件.虽然停电母线元件的隔离开关拉开了,但因母线差动保护的所有电流互感器二次回路是并在一起的,即使一次设备已停电,其二次回路也要按运行设备对待,不得将母线差动电流回路随便接地、短路或误引入外接电源.运行人员要特别重视如下几个环节:(1) 运行中的母线差动保护的电流互感器二次电路被短接后,不管这种短接与母线差动保护的总差回路脱离或相连、均已破坏了母线差动保护的工作原理,在正常或发生穿越性故障时,均将引起二次差电流的不平衡,并可能产生误动.(2) 母线元件设备做一次回路短路试验,如电流互感器TA的一次通电试验,工作前应将母线差动保护停用,或将与试验回路有关的母线差动保护的电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.应该指出,母线差动保护在母线倒闸操作过程中的切换、投退要与该母线采用的母线保护的类型,保护的技术特性、母线的结线方式及倒闸前后母线运行方式的变换,甚至要与电网的运行方式具体结合起来.运行人员在进行倒闸操作时,要十分明确:操作是否破坏了固定连接的要求、是否会使保护失去选择性;操作完毕后, 母线方式是否改变、母线保护是否具有自适应性等等.只有这样,才能确保倒闸操作过程中及其操作完成后母线及其保护的安全合理运行.。
1概述1．1概述母线保护的基本原理：母线正常运行时：母线发生故障时：母线保护的要求l区外故障绝对不允许误动l区内故障必须快速动作1．2母差保护现中阻抗母差保护l优点：1、动作速度快2、抗TA饱和能力强l缺点：1、需辅助变流器2、调试、维护复杂3、不适应综合自动化的要求微机母差保护目前普遍采用的是比率差动继电器制动系数K直接影响到其抗TA饱和能力。
为提高抗饱和能力必须提高K值，而提高K值势必降低保护在区内故障时的灵敏度，尤其在重负荷下故障或经过渡电阻故障时矛盾更为突出。
1．3母差保护的难点母差保护的难点在于如何兼顾区外故障时的安全性与区内故障时的灵敏度问题。
因此有必要研制一种全新的、不完全依赖于制动系数的抗TA饱和判据，以根本上解决了安全性与灵敏度矛盾的问题。
1．4电流互感器饱和的研究1．4．1电流互感器饱和的研究结论１由于电流互感器存在角差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于10％，它所引起的差流也往往会大于一次电流的10％。
结论２一次电流越大，其饱和时波形畸变得越厉害，因而在差动保护中所引起的差电流越大；但即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次电流也不会为零。
结论３当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较长时，即使稳态电流倍数满足10％误差曲线，但在暂态过程中，尤其是在起始的2～3个周波之内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的差电流。
结论 4故障起始电流互感器总有一段正确传变时间，一般情况下大于2m s。
图1.4.1为动模实验室实录的母线区内、外故障波形。
图1.4.2 为区外故障，短路支路电流互感器极度饱和的情况下，差动保护也不会误动。
图1.4.3为区内故障伴随电流互感器深度饱和，保护10ms 快速出口（包括出口继电器时间5ms）。
图1.4.4为电流20In，时间常数180ms（89°），电流互感器的波形1．4．2抗电流互感器饱和判据1．4．2．1 RCS-915判据１：反应工频变化量的自适应阻抗加权式差动保护（专利技术）自适应阻抗加权式差动保护：即利用电压工频变化量起动元件自适应地开放加权算法。
什么是母差中的死区保护？它和失灵保护有什么区别？
当母差动作跳母联时,如果母联CT仍有电流，且母联在合位，判为母联失灵，起动母联失灵保护跳另一组母线上开关。
当母差动作跳母联时,母联变为分位，如果母联CT仍有电流，可判为死区故障,将母联CT不计入小差回路,使另一组母线母差保护动作,切除故障.
主要是看母联跳闸与否，母联和ct之间的故障，就属于死区故障，动作原理都是经延时判断母联CT是否过流，再封母联CT，使另一条母差动作。
死区保护是指CT和母联开关之间发生故障时候的保护动作。
一般由于母联CT的极性和II母的CT极性是一致的，所以死区故障时候，故障发生在II母小差范围内，II母小差动作，跳开母联开关和II上所有开关。
由于故障仍然存在又在I母的小差范围之外。
此时装置（以南瑞的BP－2B为例子）发出一个命令封住母联CT（即使不计入流经母联CT的电流），这时候变成故障出现在I母小差范围内，I母小差动作，跳开I母上所有开关。
对于失灵保护#2楼主要是说母联开关的失灵保护。
我在补上一般线路开关的失灵保护。
还是以BP－2B为例子。
失灵保护的构成：线路发出开关跳闸命令结点和过流接点串联，再根据此开关挂在那段母线上，对应发出此段母线的失灵启动命令。
命令再经过母线上的复压闭锁，短时间跳开母联开关。
长延时跳开线路所挂母线上的所有开关。
