几种母差保护的简要分析
(江西抚州供电公司，江西 抚州 344000)
摘 要：文章就现在投入运行的几套母差保护装置的原理 、现场运行以及母线保护的维护问题进行了简要的分析。
关键词：母差保护装置；现场运行；维护
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)03—0352—02
母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性 对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。迄今为止，在电网中广泛应用的有中阻抗母 差保护、母联电流比相式差动保护、比率制动式差动保护，这3类母差保护在抚州电网运行 过，分别是：中阻抗母差保护的许继电气的JMH-1型母差保护、母联比相式母差保护的南瑞 继保的LFP-975B型母差保护、比例制动式母差保护的深圳南瑞BP-2A型母差保护、国电南自W MZ-41(A)型母差保护，其中除中阻抗的JMH-1型保护外，其余均为微机母差保护。
1 中阻抗母差保护
差电流回路电阻介于高阻抗型和低阻抗型母线差动保护之间的所谓中阻抗型母线差动保护。 这种保护的差动回路总电阻约有200Ω左右，因而可以大大减小外部短路时进入继电器的不 平衡电流，并于制动回路相配合，可以保证保护动作的选择性。在内部短路时，差动回路的 电压不超过允许范围，不需要装设专门的过电压保护。
图1是中阻抗母线保护的单相原理接线。被保护的母线上连接有多个支路，设有n个支路。支 路L上的电流看作是(n-1)条支路电流之和。
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支路上装设有主电流互感器，1TA代表(n-1)条支路得主电流互感器，nTA代表第n条支路得 主电流互感器。每组主电流互感器经过一组辅助互感器1TAF…nTAF接于保护回路。辅助电 流互感器的作用为：①使各支路一次电流与进入保护电流的总变比相同；②将电流互感器的 二次电流进一步减小以降低保护回路得功率消耗。各辅助互感器二次侧得同极性端子接于多 回路全波整流桥的交流端子，整流后的直流电流IT加于两个R/2串联构成的制动回路。在制 动回路中点和各辅助互感器另一极性端的连线间接入差动回路。差动回路由电阻R1、附加可 调电阻R11和差流变流器TM的初级线圈串联组成。差流变流器的变比为n,母线内部短路时差 回路中的电流经TM变换后，再经全波整流变成直流，然后加于差动回路电阻RD3两端，在此 电阻上产生差动回路电压Ud3。当差动回路电压Us大于制动回路电压U时，将产生一 动作电流Ik，使继电器K动作。当Us>Ud3时，由于二极管V1的阻挡和V2的短接， 继电器K不会动作。
中阻抗母线差动保护是一种特殊的具有比率制动特性的母线差动保护，依靠回路的巧妙设计 使差流回路具有很大的阻抗，可有效地防止外部故障时电流互感器饱和引起的保护误动。利 用差流回路和无电源回路负荷支路的电流互感器回路时间常数的差异不但减小了负荷支路电 流互感器汲出电流的影响，还加速了内部故障时保护的动作速度，可在半个周波内动作。由 于差流回路电阻很大，减小了正常情况下和外部故障时的不平衡电流，但不会引起很大的过 电压。其缺点是必须应用辅助电流互感器，保护整定计算较为复杂。
许继电气的JMH-1型中阻抗母线保护应用在江西抚州供电公司220kV梅庄变的220kV母线，具 备差动保护 、失灵保护、充电保护等功能，其特点是：①不受电流互感器饱和的影响。在外部故障时， 不会由于电流互感器的饱和而误动作。②动作速度快，整组动作时间小于10ms。③采用性能 可靠的快速中间继电器切换交流，能自动适应双母线各种运行方式。
该母线保护装置在现场运行中应注意：①考虑到隔离刀闸主触点和辅助触点的配合满足不了 装置要求，增加了手动互联功能，即在倒闸操作前应先将“QK 手动互联切换开关”置“投 入”位置，再退出母联操作保险，那么在倒闸过程中母线上发生故障，将切除两段母线上所 有支路。②当两段母线中的一段母线PT退出运行时，应注意母差保护和失灵保护的电压切换 ，此时需要投入一块“复合电压联动”压板。
2 微机母线保护
微机保护应用于母线可带来一系列的好处，如：①微机母线保护不需要公共的差电流回路， 不需要将各回路的电流互感器二次绕组并联在一起，引至保护屏，而是通过软件计算来合成 动作电流和制动电流，这大大简化了交流二次回路，提高了保护的可靠性；②可以用软件来 平衡各回路电流互感器变比的不同，不需要设置辅助电流互感器；③利用微机的计算能力和 智能作用可实现更复杂但更可靠的动作判据；创造各种检测电流互感器饱和的新方法；④可 利用微机的智能作用自动识别母线联结方式和各回路的所连接的母线组别。
正是因为这些优点，微机母线保护自20世纪90年代初期很快地发展起来，出现了许多基于不 同原理的保护装置。
2.1 瞬时值算法得比率差动原理
为了实现保护的快速动作，可采用瞬时值算法，直接利用瞬时值来进行差动计算和比较判断 。可提高采样率，实现多次计算，既能提高动作速度，又能保证可靠性。
取母线上各支路同相电流和的绝对值作为动作量：
国电南自的WMZ-41(A)保护装置采用的是瞬时值算法的比率差动原理，其功能特点有：
①自动跟踪、识别双母线运行方式，可适应各种特殊母线主接线形式；②采用同步识别法抗 CT饱和，有效地解决了CT饱和对差动保护判据的不利影响。
2.2 复式比率差动原理
传统的带制动特性的比率差动原理采用穿越性故障电流作为制动量，在区外故障时，若 电流互感器饱和，有较大的不平衡电流，仍难免要失去选择性，而且在区内故障时，若有电 流流出母线，保护的灵敏度也会下降。
复式比率差动原理是在制动量的计算中引入了差电流，使得在区内故障时无制动，而在区外 故障时则有极强的制动特性，制动系数的选择范围没有限制，因此能更明确的区别区内和区 外故障。
动作电流和制动电流的表达式同前，仍设I为差电流动作定值，k为复式比率制 动系数，动作判据同时满足：
若忽略电流互感器误差及流出电流的影响，在区外故障时，Iact＝0,Iset ≠0,保护不会误动；在区内故障时时，Iact≠0,设各支路电流相位相同则Iact ＝Ibrk，保护可靠动作。由此可见，复式比率差动判据能非常明确地区分区内和区外 故障。
深圳南瑞BP-2A微机母线保护采用的就是复式比率差动原理，该保护装置配制包括：母线 分相比率差动保护、失灵保护、母联失灵、母线充电、过流保护、复合电压闭锁、CT断线闭 锁及告警、PT断线告警，其抗CT饱和采用波形识别法。
在现场运行中，该保护装置具有母线运行方式自适应能力，在倒闸操作过程中，保护无需 退出，能实时的无触点切换差动回路和出口回路，如有母线故障大差动作后，不再做故障母 线选择，将母线上所有支路切除。当母联断路器断开，双母线分裂运行时，保护装置需要投 入一块“母线分裂运行”压板，此时大差保护退出运行。
2.3 工频变化量比率差动原理
为提高保护抗过渡电阻能力，减少保护性能受故障前系统负荷的影响，还可采用工频变 化量构成工频变化量比率差动母线保护，其动作判据同时满足：
南瑞公司的LFP-975B母线保护采用了工频变化量比率差动原理，其母线差动元件保护按大 差动接线，差流元件分高低定值二段；正常时仅投入高定值段，由于电流互感器在故障时刻 起始的1/4周波内不会饱和，故若在故障时刻起5ms内差流高定值段动作则瞬时跳母联开关； 若在故障时刻起5ms之后差流高定值段动作，则经防饱和判据确定区内故障后再跳母联开关 。差流高定值段经防饱和措施后置于高定值母差保护动作。
3 结束语
微机母线保护具有的一系列优点，其在现场实际运行中大大显示了其优越性，这是常规 母线所作不到的，这也是今后母线保护的发展方向。
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