母线差动保护改造问题浅析

王昊

【摘 要】陡河发电厂配置的第一套母差保护为RADSS/S型母差保护，第二套母差保护为BP-2B型母差保护，根据国家电网对于母差保护的相应规定，需要第二套母差保护具备断路器失灵功能。本次改造过程需要在一次母线设备不停电的情况下，先对第一套母差保护进行保护屏的更换，再对第二套母差保护进行更换。在改造中由于更换新保护装置而出现了一些问题，经过反复研究和讨论，制定了一系列解决方案。

【Abstract】 Differential protection of RADSS/S busbar protection in Douhe Power Plant configuration is the first set of busbar differential protection， differential protection of BP-2B busbar protection is the second set of bus differential， according to the corresponding provisions of busbar protection of state grid， it needs the second set of bus differential protection with the function of circuit breaker failure. In the process of reconstruction， it is necessary to replace the protection screen of the first set of busbar differential protection before the busbar equipment is not power cut， and then replace the second set of busbar differential protection. In the reconstruction， some problems have appeared due to the replacement of new protective devices. After repeated research and discussion， a series of solutions have been worked out.

【关键词】母差保护；失灵保护；充电死区保护；双母带旁路

【Keywords】 busbar differential protection； fail protection； charging dead zone protection； double and transfer busbar

【中图分类号】TV738 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0118-02

1 引言

陡河二站电气主接线为双母线带旁路设计，接有四台发电机、一台启备变和一台脱硫变，三条出线和一旁路间隔，一母联开关，两组PT间隔。

原母差保护装置：第一套母差保护为RADSS/S型母差保护，占三面屏位，分别为-4乙母母差保护屏、失灵-5乙母母差保护屏、变流器屏，投产时间为2000年，自带失灵保护，母联开关非全相保护使用开关本体的非全相继电器，整定时间为0.5s；线路型開关非全相保护使用开关本体的非全相继电器，整定时间为2s； 主变支路型开关非全相保护使用开关本体的非全相继电器，整定时间为0.7s。第二套母差保护为BP-2B型母差保护，占一面屏位，投产时间为2012年，无失灵功能，母联充电保护仅在母线充电时投入，充电保护不闭锁母差保护。母联操作回路电缆原接于电压切换屏端子排，陡河二站设有独立的同期控制屏。改造后，新上RCS-915保护屏替代RADSS/S母差保护，BP-2CS母差保护屏替代BP-2B保护屏，母联控制回路由电压切换屏改入母联RCS-923C操作屏中，同期回路不做更改。由于现有陡河二站网控室屏位紧张，新母差保护装置需使用线路保护屏位整个改造过程陡河二站不停运，申请单套母差保护运行，进行母差保护改造。经综合考虑，首先进行RADSS/S型母差保护改造，完成后，再进行BP-2B型母差保护改造。改造后的母差保护RCS-915、BP-2CS母差保护屏均不使用母联充电保护和过流保护，使用RCS-923C母联保护屏充电保护和过流保护，母联启失灵经操作箱分别启动RCS和BP母差保护屏母联失灵逻辑。本次改造设计过程中出现了一些问题，首先是两套母线差动保护母联开关电流互感器位置选择，其次是母线差动保护的充电死区功能的配合，还有失灵回路选型，以及发变组失灵回路的不合规定的整改方案。

2 母线差动保护母联开关的电流互感器的位置选择问题

改造前母联开关电流互感器的使用情况为：原RADSS/S型母线差动保护使用两组母联开关电流互感器，并且分别装在母联开关两侧。原BP-2B型母线差动保护使用以II母母线电流互感器极性一致的CT组。

通过以上的配置，RADSS/S型母线差动保护不具备母线死区保护功能，即故障发生在两组母联开关电流互感器之间时，母线差动保护动作切除两条母线所有间隔。而BP-2B型母差保护具有母联死区保护功能，可经封母联电流互感器切除故障母线。新改装的母线差动保护BP-2CS和RCS-915与BP-2B型母线差动保护使用形式一致，都只有一组母联电流互感器，具备母线死区保护功能。不同的地方为RCS-915型母线差动保护以I母母线电流互感器极性一致的CT组。

这样新改造后的母差装置的母联电流互感器的位置使用问题就分两种状态，第一种是两组母差保护用电流互感器都使用在同一侧母联开关处。第二种方案还是延续以前RADSS/S型母线差动保护的动作逻辑，使用母联开关两侧的电流互感器。当用第一种方案时，假设电流互感器安装在I母侧，当发生母联开关和母联电流互感器之间故障时，首先II母差动动作，然后因为故障电流继续保持，两套保护装置封母联电流互感器，差动动作跳I母线间隔。封母联电流互感器时间两套装置固定设置为150ms。当母联开关至II母线侧发生故障时，即故障持续时间150ms。虽然保护能正确切除II母线所有间隔元件，当使用第二种方案时，故障发生在两组母联开关电流互感器之间时，RCS-915型母线差动保护判为I母母线故障，切除I母母线间隔。BP-2CS型母线差动保护判为II母母线故障切除II母母线间隔。两个方案比较，如果发生在母联开关和母联电流互感器之间故障时，第二套方案能更快捷的切除母线故障，防止故障进一步恶化的可能，以致威胁电网运行的可靠性。第一套方案与第二套方案的比较，虽然减少了母差保护误动的范围，但是对于母联开关发生故障概率比较小，并且遵守着保证电网安全的原则，应该减少故障可能存在的时间性。基于以上的原因采用了第二套方案。

3 母线充电保护之间的配合问题

首先是充电死区故障的问题，根据国网标准化设计规范的7.2.1.h）要求，“母线保护应能自动识别母联（分段）的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳母联（分段），不应误切除运行母线”。对于常规的母线保护逻辑，若母联充电至死区故障（母联CT靠近无源母线），因没有故障电流流过母联CT，无法通过启动充电保护来闭锁差动保护并切除母联开关，差动保护将切除运行母线。新改的母线差动保护BP-2CS型具备上述所说的母联充电于死区故障的功能，并且充电至死区保护一经启动后，展宽300ms或者手合节点变位，充电死区保护自动退出。而母线差动保护RCS-915型不具备充电死区功能，所以缺失了该功能。已联系厂家进行版本的升级工作进行更改。

其次两套母线保护与母联保护屏之间的配合问题。BP-2CS母线保护的充电死区功能固定展宽300ms.RCS-923C断路器辅助保护装置充电保护投入时间为400ms.手合继电器的动作时间为513ms左右。如果投入RCS-923C断路器辅助保护装置充电保护功能，外部闭锁差动的时间为500ms左右，即充电保护投入这段时间有100ms，对于这段母线未有保护。解决办法为不投入充电保护，改投过流保护进行保护。

4 失灵回路的改造问题

首先，相对于以前的RADSS/S型母线差动保护的失灵启动回路的区别在于以前的电流判据在各个间隔中失灵辅助保护中，新改的母差保护电流判据设置在新母差盘中。其次，失灵节点的开入也有相应的变化，不再需要刀闸节点的接入判别，另外线路保护装置不需要分相失灵启动和三相失灵启动节点并在一起启动。根据国网母线保护的标准化规范原则，目前母差的失灵启动回路是，发电机启动为三相保护动作节点启动，线路保护启动为分相保护动作节点启动。最后，根据二十五项反措中的失灵启动返回时间不超过30ms，测试了各个发变组保护和线路保护的保护动作出口节点时间，虽然大部分满足反措要求，但是个别机组保护装置的出口返回时间不符合此规定，经过讨论和测试将电流判别元件继续加入到回路中，保证启动失灵节点动作和返回时间符合要求。

5 母差保护装置的其他相应问题探讨

首先保护装置的开入电源不具备检测功能，母联开关的位置和保护功能压板以及刀闸位置的开入对于保护逻辑判别具有重要的意义。开入电源的非正常情况和消失都会产生比较严重的后果。由于开入电源是隔离后电源，即使发生接地情况也不会有相应的报警和相应措施。此项问题有待重新从装置本身上进行更改。其次母差保护的死区保护功能虽然能解决死区故障的切除，但是在根本上并未首先切除掉故障母线，而是先切正常母线后，再切除故障母线。这个也要从逻辑上进行相应的改正和完善。

6 结语

通过这次改造的问题分析，理清很多思路和回路原理，深度理解了RADSS/S型母差保护和RCS-915保护屏以及BP-2CS型母线差动保护功能。在整个保护改造设计方案過程中，很多平时不注意的保护之间的相互配合问题引起了我们深入的思考。很多配置的实际问题需要结合本厂的实际情况进行配置。母联开关电流互感器位置应设置与母差保护的死区保护的取舍相比较。母联充电保护与母差保护之间的相互配合。失灵回路中的相应变动。保护装置开入电源的重视和防止故障发生的相应措施的完善。这些问题的思考和解决思路为进一步了解母差保护奠定了基础。本文中相应改造分析可能存在一些不周到的东西，仅供参考。