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母线差动微机保护原理[1]

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动力公司水源中心变 - 1 - 5母线差动微机保护原理 1.前言 本论文是结合水源中心变的一次系统简图和南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-915AB型微机母线保护装置进行分析和说明的，以实例进行分析和说明能形象的、更好的帮助我们说明和理解。RCS-915AB型微机母线保护装置所设的主要保护功能有7个：①母线差动保护；②母联充电保护；③母联死区保护；④母联失灵保护；⑤母联过流保护；⑥母联非全相保护；⑦断路器失灵保护。 该保护装置的基础性且主要元件是分相式比率差动元件，以下简称差动元件，其中又分大差和小差元件，大差小差的动作情况是该保护装置保护功能实现的基础，且是差动保护的核心元件之一，是本论文要论述的重点。对其主要元件大差小差进行详细了解，能帮助我们对其中的母线差动保护、母联死区保护和母联失灵保护等保护功能更好的理解。另外还有一重要元件TA饱和检测元件，是微机保护中另外一个很重要的元件，其理论研究及其抗饱和的措施有很多，本文不作论述。

5.1差动元件的动作原理 （1）差动回路 ⑴差动回路的构成元件： 母线保护用电流互感器TA，大差元件，小差元件（即I母小差、II母小差）。 TA的位置及其极性如图1所示：①TA安装位置在线路侧（主要是为了和线路的保护有重叠保护区）。②TA的极性：要求同名端在母线侧。③本文母联TA的同名端在I段母线侧。说明：装置内部只认母线的物理位置，与编号无关，即编号只是人为规定的，应以实际物理位置为准。 ⑵差动回路的分类： ①大差：指母联开关或分段开关外，所有支路电流构成的差动回路。 ②I母小差：指I母上所连接的所有支路（包括母联开关或分段开关）。 ③II母小差：指II母上所连接的所有支路（包括母联开关或分段开关）。 ⑶差动回路的作用： ①大差：用以判别故障是区内故障，还是区外故障。 ②I母小差：是故障母线的选择元件。故障点在I母上，则I母小差动作。 ③II母小差：同I母小差，是故障母线的选择元件。故障点在II母上，则II母小差动作。

5.2大差小差的动作原理 图1是水源中心变一次系统简图，其中两条进线为：水源中心变1#线、水源中心变2#线。两条出线取了十区1#线、十区2#线。图1标出了正常运行时的一次电流方向，同时依据电流互感器的极性和位置都已安装确定，得出并标出了其二次电流方向。说明：增加的4处短路故障点，只是为了在讨论4种故障时，说明一下其故障点的位置而已，图1标出的电流流向是正常运行时的。 为便于分析，作以下规定：①大小差采用的是分相式比率差动元件，，电流均以一相分析。②母联断路器处于投运状态，正常运行时假设其电流流向如图1所示。③为便于说明,一次电流用大写字母表示，其对应的二次电流用小写字母表示。④电流的大小和方向的表示：流入元件的电流用正号表示，流出元件的电流用负号表示。电流的大小用字母表示。即字母只代表电流的大小，正负号只代表电流的方向，这点很重要，否则不容易理解。说明：由于是微机保护，它的一个很重要的优点就是，把从电流互感器采样过来的数值，存储到微机的专门的数据区，谁要用，谁就可以到指定的动力公司水源中心变 - 2 - 数据区去取，实现了一个电气数据量的共享。还一个优点就是，可以对数据进行处理。电流互感器的变比不等，可以通过软件整定其调节系数，来达到一次、二次电流的大小对应关系。图1为了更好的说明问题，采用的是大家比较直观和熟悉的原始的电路图的表示，实质上电流的方向流入流出在微机里就是用正负表示。

⑴正常运行时 ①大差 其一次电流简图如图2所示（假设正常运行时母联电流方向如图2所示），正常运行时，其

一次电流是平衡的，即：I1+I3=I2+I4 则其二次电流的大小：i1+i3=i2+i4（见正常运行时的图1接线，附在后面）。说明：一次电流的关系式，与二次电流的关系式，总是对应的，这是因为已经按实际接线规定好了同名端，以此使得二次电流与一次电流的关系式相对应。以后一次电流按其关系式变化，二次电流也即按对应关系式变化。

流入大差的二次电流：x=i2+i4-i1-i3=0。所以大差不动作。

图2：正常运行时一次电流简图II段母线I段母线水源中心变2#线水源中心变1#线

I3I1

I2I4

I0

十区1#线十区2#线

图3：1K处发生短路故障后的一次电流简图

II段母线I段母线水源中心变2#线水源中心变1#线

I3

1KI1

I2I4I0十区1#线十区2#线

②I母小差 其一次电流简图如图2所示，正常运行时，其一次电流是平衡的，即：I1=I2+I0 则其二次电流的大小：i1=i2+i0。流入I母小差的二次电流：x1=i2+i0-i1=0。所以I母小差不动作。

③II母小差 其一次电流简图如图2所示，正常运行时，其一次电流是平衡的，即：I3+I0=I4 则其二次电流的大小：i3+i0=i4。流入II母小差的二次电流：x2=i4-i3-i0=0。所以II母小差也不动作。 动力公司水源中心变 - 3 - ⑵当I母发生故障时，如图4所示1K处发生短路故障时 ①大差 其一次电流简图如图3所示，I2与I4 的方向发生改变，则其二次电流i2与i4的电流方向也发生了改变。流入大差的二次电流：x=-i2-i4-i1-i3=-（i1+i2+i3+i4）≠0，是一个很大的差流，在我们这个实际系统里，两条出线不反馈电，可以认为是两条进线电流之和，所以大差动作，则判断为母线区内故障。 说明：大差和小差都是采用的比率差动元件，大差小差的动作与否，与它的动作方程和比率动作特性曲线及其整定都是有关的。动作方程和比率动作特性曲线在很多资料上都有详细的说明，这里不在赘述。这里只讨论大差小差动作的必要条件，即有差流，电流不再平衡。

②I母小差 其一次电流简图如图3所示，I2与I0 的方向发生改变，则其二次电流i2与i0的电流方向也

发生了改变。流入I母小差的二次电流：x1=-i2-i0-i1（从如图4也可看出。说明：电流方向发生了改变，只需在正常运行时的基础上，将改变了方向的电流改变其正负号即可，而不必如图4标的那么详细。图4只是为了在分析其中一种故障时，帮助我们理解而画的，其他故障情况就不画了）。

现在求出母联电流i0。如图3所示，II母的一次电流是平衡的，即I0=I3+I4，则其二次电流

的大小：i0=i3+i4。代入到x1=-i2-i0-i1，得x1=-i2-（i3+i4）-i1=-（i1+i2+i3+i4）≠0，同样在我们这个实际系统里，可以认为是两条进线电流之和，所以I母小差动作。

③II母小差 其一次电流简图如图3所示，I4与I0 的方向发生改变，则其二次电流i4与i0的电流方向也发生了改变。流入I母小差的二次电流：x2=i0-i3-i4（从如图4也可看出）。将i0=i3+i4代入，得，x2=i0-i3-i4=i3+i4-i3-i4=0。所以II母小差不动作。 小结：从中分析可知，大差和I母小差动作了，II母小差不动作。大差的动作判别是区内故障，说明母线上有故障点，I母小差的动作说明故障点在I母上，实现了小差选择故障母线的要求。

⑶当II母发生故障时，如图1所示2K处发生短路故障时 ①大差 分析同I母发生故障。其一次电流简图如图5所示，I2与I4 的方向发生改变，则其二次电流动力公司水源中心变 - 4 - i2与i4的电流方向也发生了改变。流入大差的二次电流：x=-i2-i4-i1-i3=-（i1+i2+i3+i4）≠0，是一个很大的差流，所以大差动作。

②I母小差

其一次电流简图如图5所示，I2的方向发生改变，则其二次电流i4的电流方向也发生了改变。

流入I母小差的二次电流：x1=-i2+i0-i1。 现在求出母联电流i0。如图3所示，I母的一次电流是平衡的，即I0=I1+I2，则其二次电流的大小：i0=i1+i2。代入到x1=-i2+i0-i1，得x1=-i2+i1+i2-i1=0，所以I母小差不动作。 ③II母小差

其一次电流简图如图5所示，I4的方向发生改变，则其二次电流i4的电流方向也发生了改变。流入II母小差的二次电流：x2=-i4-i3-i0。将i0=i1+i2代入，得，x2=-i4-i3-（i1+i2）=-（i1+i2+i3+i4）≠0，所以II母小差动作。

图5：3K处发生短路故障后的一次电流简图II段母线I段母线水源中心变2#线水源中心变1#线

I3I1

I2I4I0十区1#线十区2#线

2KII段母线I段母线水源中心变2#线水源中心变1#线

I3I1

I2I4

I0

十区1#线十区2#线

图6：4K处发生短路故障后的一次电流简图4K

⑶当发生区外故障时，如图1所示4K处发生短路故障时 ①大差 其一次电流简图如图6所示，其一次电流I1+I3+I4=I2是平衡的， 则其二次电流的大小：动力公司水源中心变 - 5 - i1+i3+i4=i2。

I4 的方向发生改变，则其二次电流i4的电流方向也发生了改变，流入大差的二次电流：

x=i2-i4-i1-i3=0。将i2=i1+i3+i4代入得，x=i2-i4-i1-i3=i1+i3+i4-i4-i1-i3=0所以大差不动作。 ②I母小差

其一次电流简图如图6所示，I0的方向发生改变，则其二次电流i0的电流方向也发生了改变，流入I母小差的二次电流：x1=i2-i0-i1=0。

现在求出母联电流i0。如图6所示，II母的一次电流是平衡的，即I0=I3+I4，则其二次电流的大小：i0=i3+i4。

所以：x1=i2-i0-i1=i2-（i3+i4）-i1=i2-i3-i4-i1，将大差i1+i3+i4=i2代入得，x1=0。所以I母小差不动作。

③II母小差 其一次电流简图如图6所示，I4与I0 的方向发生改变，则其二次电流i4与i0的电流方向也发生了改变。流入II母小差的二次电流：x2=-i4-i3+i0。将i0=i3+i4代入得，x2=0所以II母小差也不动作。 小结：所以发生区外故障时，大差和小差将都不动作。

⑷当母联死区发生故障时，如图1所示3K处发生短路故障时 母联死区，如图1所示的3K处，它是指发生在母联断路器和母联TA之间位置的故障。根据以上的分析，母联死区故障其实就是相当于II母的区内故障，I母的区外故障，只是作为I母的区外故障，故障点离母线很近，容易发展造成I母的区内故障。这样，①相当于II母的区内故障，大差和II母小差动作，保护辅以其它的条件：比如饱和鉴别、电压闭锁、保护联片和控制字等等，组合成一个动作的逻辑，去跳II母和母联断路器。②相当于I母的区外故障，则不跳I母。由此动作的结果是：跳II母和母联断路器，I母不跳。而故障点仍在。这就是微机保护中设死区保护的原因了，当发生母联死区保护时，应该跳I母、II母和母联断路器，即全跳。 如果当母联断路器不投运时，用母联保护的TWJ接点将母联电流不计入小差，则就不会发生非故障点被切除，而真正的故障点没被切除的情况了。

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差动保护的基本原理

差动保护的基本原理

差动保护的基本原理差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，用于检测电气设备发生故障时的电流差异，从而及时采取动作措施，防止故障扩大并保护设备安全运行。

本文将从差动保护的基本原理、差动保护的主要应用领域以及差动保护的发展趋势等方面进行详细介绍。

差动保护的基本原理差动保护是基于电流差动原理而建立的。

其基本原理是通过比较电流的进出差异来检测设备是否发生故障。

在理想情况下，正常工作时电流的进出应该是相等的，即电流之差为零。

如果设备发生故障，则电流发生偏差，进出电流之差将不为零，这时差动保护系统将发出动作信号，切断故障部分的电源，保护系统的正常运行。

差动保护系统主要由主保护和备用保护两部分组成。

主保护负责实现差动保护的主要功能，备用保护则在主保护系统发生故障时起到备份作用。

主保护系统通常由差动电流继电器、比较器以及动作执行器等组成。

差动电流继电器负责将进出电流进行比较，发现差异时输出信号给比较器，比较器再将信号转化为动作信号给动作执行器。

差动保护的主要应用领域差动保护广泛应用于电力系统的各个环节，包括发电厂、变电站以及配电网等。

在发电厂中，差动保护用于发电机组、变压器等设备的保护。

在变电站中，差动保护则用于变压器、电缆线路等高压设备的保护。

而在配电网中，差动保护主要应用于低压设备，如配电变压器、电缆线路等。

差动保护的发展趋势随着电力系统的不断发展和现代化要求的提高，差动保护也在不断演变和完善。

目前，差动保护已经实现了微机保护的发展，并结合了现代的通信技术。

微机保护使得差动保护系统的功能更加强大，可实现更精确的测量和判断。

通信技术的应用使得差动保护系统能够实现远程控制和监控，提高了运维效率和安全性。

此外，差动保护系统还在趋向智能化和自适应方向发展。

智能化差动保护系统能够实现自动分析故障类型和区域，准确识别故障类型并采取相应的保护措施。

自适应差动保护系统则能够根据电网的实际运行情况对差动保护参数进行动态调整，提高保护系统的适应性和准确性。

继电保护技术(3) 220kV母线保护原理及整定计算方法

继电保护技术(3) 220kV母线保护原理及整定计算方法


机母线 保护 与“ 六统 一 ” 的微 机母 线保护会 同时 存在 ． 这 势必给断 电保护运行维护 、 定值计算带来较大 的困难 。 下面从母 线保 护 的基本原理 人手 ， 比较分析 非“ 六统
一
动 电流瞬时值 ， Ｋ为 比例制动系数 ， Ｉ 砌为差 动电流整定 门
线 、 号 和 端 子 排 的布 置 进 行 了 规 范 ， 后 续 发 展 过 程 中 符 其 不 同 厂 家 保 护 装 置 在 输 入 输 出量 、 板 、 子 、 告 和 定 压 端 报 值 等 方 面 不 统 一 、 规 范 的 问题 Ｅ渐 凸 现 ， 不 ｌ 给继 电 保 护 运
２０ ０ ７年 国 家 电 网公 司 组 织 有 关 电力 公 司 和 国 内 四大 继 电
母 线差 动 保 护 一 般 由启 动 元 件 、 动 元 件 、 饱 和元 差 抗
件等构成。 启动元件一般有和 电流突变量启动元件 、 差电
流 启 动 、 频 变化 量 突变 量启 动 等 。 工
保 护 忽 略 了 的 一 点 ． “ 线 保 护 应 能 自动 识 别 母 联 （ 即 母 分
段） 的充 电状态 ， 闸于 死 区故 障 时 ， 合 应瞬 时跳 母联 （ 分
段 ）不 应 误 切 运 行 母 线 ” ， 。
１１ 母 线 差 动 保 护 原 理 ．
行 、维护和 管理等 带来 了较 大 的困难 。鉴于 这些 问题 ，
保 护厂家 （ 南瑞 继保 பைடு நூலகம் 京 四方 、 自、 北 南 许继 ） 人员对 微机
型 保 护 装 置 的技 术 原 则 、保 护 配 置 原 则 以及 相 关 二 次 回 路 等 的 标 准 化 设 计 进 行 了 规 范 ， 内称 为 “ 统 一 ” 即功 业 六 ， 能 配 置 统 一 ； 路 设 计 统 一 ； 子 排 布 置 统 一 ； 口标 准 回 端 接 统 一 ； 柜 压板统一 ； 护定值 、 告格式统一 。 于 ２０ 屏 保 报 并 ０７ 年 １ ０月 和 ２ ０ ０ ８年 ２月 相 继 发 布 了 《 路 保 护 及 辅 助 装 线
双母线电流差动保护的基本原理及发展过程

双母线电流差动保护的基本原理及发展过程

第3期(总第147期)2008年6月山　西　电　力SHANXI EL ECTRIC POWERNo 13(Ser 1147)J un 12008双母线电流差动保护的基本原理及发展过程王为华1,刘云峰2,郭小丽3(11山西电力科学研究院,山西太原　030012;21晋城供电分公司,山西晋城　048000;31太原供电分公司,山西太原　030012)摘要:介绍了不同时期母线保护采用的技术,并进行了比较,分析了母线保护技术的发展趋势,阐述了母线微机保护技术的特点及其优越性。

关键词:母线保护;基本原理;发展过程中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:167120320(2008)0320066203收稿日期:2008201205,修回日期:2008204202作者简介:王为华(19632),男,山西榆社人,2000年毕业于太原理工大学计算机及应用专业,工程师;刘云峰(19782),男,山西晋城人,2000年毕业于华北电力大学电气专业,助理工程师;郭小丽(19692),女,山西太原人,1990年毕业于临汾电力技校输配电运行与检修专业。

1　双母线完全电流差动保护和母联相位比较式保护 20世纪70至80年代,双母线完全电流差动和母联相位比较式母线保护,因其原理及二次接线简单等特点,在电网上广泛应用。

111　元件固定连接的母线完全差动保护11111　工作原理(见图1)双母线同时运行时,将元件固定连接于2条母线上,这种母线称为固定连接母线。

其差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护。

图1　原理接线图在正常运行及区外故障时,启动元件KA ,选择元件KA1,KA2均无电流通过。

区内母线1故障时,启动元件KA ,选择元件KA1均有故障电流通过,选择元件KA2的电流为零,因此母联断路器及连接在1母上元件的断路器均动作跳闸。

同理区内母线2故障时,将母联断路器及连接在2母上元件的断路器动作跳闸。

11112　双母线完全电流差动保护的评价双母线完全电流差动保护的优点是:a )接线比较简单,调试方便,运行人员易于掌握;b )当元件固定连接时,母差保护有很好的选择性;c )当母联断路器断开时,母线差动保护仍有选择能力;在2组母线先后发生短路时,母线差动保护仍能可靠的动作。

关于母线保护和变压器保护的一些问题

关于母线保护和变压器保护的一些问题

2009－5－18国调中心调考培训班母线保护部分：1、 整体构成 母线差动保护一般由启动元件、差动元件、抗饱和元件等构成。

启动元件一般有和电流突变量启动元件、差电流启动、工频变化量突变量启动等。

2、 母线差动保护差动元件 母线差动保护的主要元件是差动继电器，其基本原理是利用差动原理。

母线正常运行时：01=∑=mj jI母线发生故障时：IIOPmj j≥∑=1对采用完全电流母线差动保护来讲，将连接到母线上的所有支路的电流相量和的绝对值Icd 作为动作判据。

理论上正常运行及区外故障时Icd 等于0，内部故障时Icd 增大差动继电器动作，实际构成时为防止区外故障时由于TA 的各种误差及饱和等原因造成的不平衡电流增大使差动继电器误动采用各种带制动特性的差动继电器。

常见的母线差动元件有常规比率母差元件、工频变化量比率差动、复式比率差动等。

这些差动元件的差动电流均相同，制动电流选取有差异，因而在区外故障及区内故障时制动能力和动作灵敏度均有差异，但作用都是在区外故障时让动作电流随制动电流增大而增大使之能躲过区外短路产生的不平衡电流，而在区内故障时则希望差动继电器有足够的灵敏度。

对于母线分段等形式的母线保护，为了能有选择性的仅切除故障母线采用多个差动元件来满足要求，即设置一个大差动元件和每段母线的小差动元件。

大差动元件将所有母线的支路的电流（不包括分段或母联）加入差动继电器，即将所有母线作为一个整体来保护，其作用是区分是否在母线上发生故障，各段母线的小差动元件则仅将该段所有支路电流（包括与该段相联的分段及母联）接入，即仅将该段作为保护对象，用于区分是否在该段母线上发生故障，当在该段母线发生故障时，大差动和该段差动同时动作时仅将该段母线切除。

简而概之，“大差判故障，小差选母线“。

3、常规比率差动元件 常规比率差动元件的制动电流选为所有支路电流的绝对值相加，其动作判据如下：cdzdmj jI I>∑=1（1）∑∑==>mj j m j jI K I11（2）其中：K 为比率制动系数；I j 为第j 个连接元件的电流；cdzd I 为差动电流起动定值。