母联死区故障保护回路改进及调试方法

王海洋，王昕明

（国网锦州供电公司，辽宁 锦州 121000）

开发与应用

母联死区故障保护回路改进及调试方法

王海洋，王昕明

（国网锦州供电公司，辽宁 锦州 121000）

通过分析母线保护在发生母联死区故障时，母线保护拒动，只能靠母联失灵保护带较长延时跳开母联电流互感器侧母线上各断路器，提出采取2条母线都有电压，母联电流互感器三相均无电流且母联开关在跳闸位置，母联电流互感器电流不计入Ⅰ母、Ⅱ母2个小差电流中的措施。对于现场调试工作，充分利用测试装置功能，改进试验方法，提高测试效率，为运行和维护人员提供了借鉴和参考。

死区保护；母差；选择

目前，微机型母线保护在我国电力系统中得到广泛应用，母线保护由母线大差动和几个各段母线的小差动组成［1］。母线大差动是由除母联断路器和分段断路器以外母线所有其余支路电流构成的差动回路，其作用是区分母线内还是母线外短路，但不能区分是哪一条母线发生故障。某条母线小差动是由与该母线相连的各支路电流构成的差动回路，其中包括与该母线相关联的母联断路器和分段断路器支路的电流，可区分该条母线内还是该条母线外故障，因此可作为故障母线的选择元件。对于双母线、母线分段等形式的母线保护，如大差动元件和某条母线小差动元件同时动作，则将该条母线切除，即“大差判母线故障，小差选故障母线”，母差保护原理逻辑如图1所示。

1 母联死区原因分析

对于双母线或单母线分段的母线保护，当故障发生在母联断路器与母联电流互感器之间或分段断路器与分段电流互感器之间时，如果不采取措施，断路器侧母线保护将误动，而电流互感器侧母线保护将拒动。一般把母联断路器与母联电流互感器之间或分段断路器与分段电流互感器之间称为死区［2］。

图2为双母接线，设4个连接元件电流互感器TA1、TA2、TA3、TA4的同极性端都在母线侧，母联电流互感器的同极性端在Ⅰ母侧［3］，正方向电流̇～如图2中实线所示。电流互感器TA1、TA2、TA3、TA4的电流组成大差，由正方向电流相量和构成的差动电流为｜。电流互感器TAl、TA2、TA5的电流组成Ⅰ母小差，由正方向电流的相量和构成的差动电流为电流互感器TA3、TA4、TA5的电流构成Ⅱ母小差，由于的正方向电流是流出Ⅱ母，而的正方向电流是流人Ⅱ母的，故由正方向电流的相量和构成的差动电流为在母联回路中电流互感器TA5靠近Ⅰ母，断路器5靠近Ⅱ母，因此把Ⅰ母小差又称作TA侧小差，把Ⅱ母小差称作断路器侧小差。在母联断路器5和母联电流互感器TA5之间的死区内发生短路时，流过各元件的电流如图2中虚线所示，都流向短路点。显然等于短路点的短路电流（二次值）。电流互感器侧（Ⅰ母侧）小差差动电流为断路器侧（Ⅱ母侧）小差差动电流为等于短路点的短路电流（二次值）。因此大差和断路器侧小差动作跳开断路器侧母线上各连接元件和母联断路器。由于电流互感器侧小差不动作，因此电流互感器侧母线保护不动，短路故障依然存在，所以把母联断路器和母联电流互感器之间称作死区。这种短路故障只能靠母联失灵保护带较长延时跳开电流互感器侧母线上各断路器才能被切除［4］。

图2 双母线并列运行时Ⅰ母故障

2 母联死区保护原理

为缩短故障切除时间，专设了母联死区保护，微机型母联死区保护逻辑框图如图3所示。在发生如图2所示的母联断路器和母联电流互感器间死区范围内故障时，母联死区保护可同时满足以下条件：母线差动保护发过Ⅱ母的跳令、母联断路器已跳开（TWJ＝1）、母联电流互感器任一相仍有电流、大差比率差动元件及Ⅱ母小差比率差动元件动作后一直不返回。同时满足上述4个条件经死区动作延时后经过复合电压闭锁去跳开Ⅰ母上的各连接元件。在上述死区内发生短路，大差和Ⅱ母小差动作跳开Ⅱ母侧母线上各连接元件和母联断路器后，前3个条件已满足；大差由于电流互感器TA1、TA2中流有短路电流，因此一直不返回，Ⅱ母侧小差由于母联电流互感器TA5中一直流有短路电流，也一直不返回，这样第4个条件可以满足。因此经短延时和复合电压闭锁可以跳开Ⅰ母侧母线上各断路器切除故障［5］。

图3 微机母联死区保护逻辑框图

3 改进措施

当双母线分列运行，母联断路器在跳闸位置时再发生上述死区范围内故障，由于电流互感器TA1、TA2和母联电流互感器TA5一直有电流，大差和Ⅱ母侧小差动作发出Ⅱ母各连接元件跳闸命令后（实际Ⅱ母无故障，这种跳闸是错误的），大差及Ⅱ母侧小差动作后一直不返回，母联断路器一直在跳闸位置，TWJ为“1”，因此母联死区保护经动作延时后又跳开Ⅰ母上各连接元件（这种跳闸是应该的），结果造成2条母线全部被切除。其实这种故障我们只希望跳开Ⅰ母上所有连接元件就可以。为避免上述情况可采取当2条母线都有电压（说明2条母线都在运行），母联电流互感器三相均无电流且母联开关跳闸位置继电器TWJ＝1（母联在跳位时），母联电流不计入Ⅰ母、Ⅱ母2个小差电流中的措施（上述措施延时返回400 ms）。这样再出现该种故障时，大差及Ⅰ母小差都能动作跳Ⅰ母上的各断路器，而由于Ⅱ母小差不动，Ⅱ母侧母线就不会被误切除。但在双母线分列运行时，采用母联电流不再计入小差的计算措施后，在死区内故障，Ⅰ母侧差动跳Ⅰ母侧母线时，如果恰逢某1台断路器失灵时，母联死区保护将跳Ⅱ母侧母线。为避免这种错误，双母线分列运行时，母联电流互感器电流不再计入（Ⅰ母、Ⅱ母）小差电流中，再将母联死区保护退出。上面的母联TWJ为三相常开触点（母联断路器处于跳闸位置时触点闭合）串联。

4 母联死区故障保护调试

4.1 母联合位死区逻辑

定值设置：差动电流定值为2.0 A。

由于测试仪可提供3路电流（A、B、C），A相电流加入母联回路A相电流输入端子，B相电流加入Ⅰ母线任一回路A相电流输入端子，C相电流加入Ⅱ母线任一回路A相电流输入端子，开入输入端子A接Ⅱ母元件跳闸接点，开入输入端子接Ⅰ母元件跳闸接点，母联跳闸接点给母联跳位开入。试验前，母联断路器跳、合闸位置开入均断开，装置报“开入异常”，但无影响，装置默认母联断路器在合位，不影响试验。试验时，Ⅱ母线保护先动作，由母联跳闸接点给母联跳位开入，继续通入故障电流，此时，满足封母联电流互感器条件，只要Ⅰ母线元件电流大于差动定值，死区保护动作，Ⅰ母线保护就可以跳闸。

状态1：IA＝IB＝IC＝2.1 A同相位；模拟Ⅱ母区内故障，开入A翻转进入下一状态。

状态2：IA＝IB＝IC＝2.1 A同相位；封母联电流互感器，IB＞2.0 A，死区保护动作跳Ⅰ母，开入B停止该状态。

试验仪显示时间：开入A 19 ms；开入B 97 ms；时差大于50 ms死区延时。

如果可以实际传动母联断路器，则不用母联跳闸接点给母联跳位开入，试验前将母联断路器合上，投入母联跳闸压板，其他试验事宜相同；上述试验方法是模拟Ⅱ母死区（TA靠近Ⅰ母，断路器靠近Ⅱ母），如果模拟Ⅰ母死区，2个状态中母联极性与2元件极性相反即可；母联失灵和母联合位死区的区别仅是封母联TA的逻辑不同。

母联失灵时，Ⅱ母动作后，母联断路器在合位、有电流，经失灵延时封电流互感器后Ⅰ母动作；母联合位死区时，Ⅱ母动作后，母联断路器在跳位、有电流，经50 ms延时封电流互感器后Ⅰ母动作。

4.2 母联分位死区逻辑

逻辑说明：投入“分列运行”压板后，直接封母联电流互感器，此时非母联元件电流只要大于差动定值就可以动作。

试验接线：测试仪A相电流加入母联回路A相电流输入端子，B相电流加入Ⅰ母线任一回路A相电流输入端子；开入输入端子A接Ⅰ母元件跳闸接点。试验前投入分列运行压板，加入电流IA＝IB＝2.5 A同相位，开入输入端子A停止故障。

试验仪显示：Ⅱ母差动动作，开入A 20～40 ms（差动动作固定时间）。

在Ⅱ母和母联加同相位电流，模拟Ⅱ母死区；在Ⅰ母和母联加反相位电流，模拟Ⅰ母死区。

5 结束语

变电站的母线是电力系统最重要的电力元件之一，起着传输电能的作用。如果母线保护在母联断路器与电流互感器间发生死区故障时，由于保护存在缺陷，将直接影响电力系统的安全稳定运行。通过对母联死区故障原因、死区保护存在问题的分析，提出可行改进措施及试验方法，为运行和维护人员提供了借鉴和参考。

［1］国家电力调度通信中心.继电保护培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［2］国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答［M］.北京：中国电力出版社，1997.

［3］陈玥名，施贵军，崔广泉.高压电流互感器一次绕组误接线分析［J］.东北电力技术，2011，32（2）：25－27.

［4］付振强.母线充电时投入母差保护的必要性分析［J］.东北电力技术，2013，34（6）：35－39.

［5］王长春.一种特殊运行方式下的保护方案［J］.东北电力技术，2010，31（5）：11－13.

Improvement and Debugging Methods for Dead Band Protection

WANG Hai⁃yang，WANG Xin⁃ming

（State Grid Jinzhou Electric Power Supply Company，Jinzhou，Liaoning 121000，China）

In the event of the bus⁃tie dead band fault and busbar protection failure，the busbar protection can only rely on the bus⁃tie protection，which render a long delay with circuit breakers on each bus coupler current transformer side of the bus.Through analysis，this paper calculates based on the facts that two of the bus has a voltage，the busbar current transformers of a three⁃phase has no cur⁃rents，the bus⁃tie is in off position，the busbar current transformer is not included in bus I tie，and use two small current calculation busⅡto measure the difference.This methods is useful for on⁃site adjustment work，testing device functionality，improving test methods to improve test efficiency，operation and maintenance.

Dead band protection；Bus differential；Choice

TM773

A

1004－7913（2015）09－0027－03

王海洋（1968—），男，工程师，从事继电保护工作。

2015－06－30）