220kV母线保护优化研究

马文英

摘   要：为提高电力系统的运行稳定性，母线保护相关标准越来越严格。虽然微机型母线保护成效显著，然而母线不同的接线方式、设计问题、实际操作等因素会对母线运行带来一定的负面影响。文章根据当前220kV母线保护面临的问题，提出了母线间隔单元隔离开关接点故障时的母线保护优化方案，实现对220kV母线保护的优化。

关键词：220kV  母线保护  优化研究  失灵保护

中图分类号：TM773;TM63                      文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0051-02

作为关键的电力组件，母线用于电能的聚集、配送，母线的运行状态直接关系到电力系统的运行安全。尤其是高压母线是确保电力系统稳定运转的关键部件。母线的运行受老化、污染、操作失误等多重因素的影响，一旦母线出现故障会严重影响电力系统的运行，带来巨大的损失，甚至造成严重安全事故。基于此，本文根据隔离开关辅助接点故障类型及其对母线保护的影响对220kV母线保护优化方案进行了研究。

1  隔离开关辅助接点故障分析

两条母线的主线连接方式，因为用到的间隔元件需按照实际情况频繁切换，母线运行方式的改变对小差的影响很大，对大差的影响很小。小差电流计算会跟随间隔元件的切换而切换，这就需要母线保护具备良好的自动适应系统运行状态变化的能力，省去人工操作，避免人为失误，从而有效确保母线差动保护。隔离开关闭合状态下，母线保护装置识别开关的状态为断开，出现接点不良故障;开关断开状态下，母线保护装置识别其状态为闭合，出现接点粘连故障;母线保护装置对隔离开关状态的识别在闭合/断开之间不停切换，出现接点抖动故障。

隔离开关辅助接点故障对母线保护的影响如下。

本次研究的220kV母线接线方式为双母线，通过隔离开关辅助接点实现母线保护，因为大差保护母线运行方式的影响，因此，接点故障对大差保护没有影响，然而小差保护和母线的运行方式有关，接点出错会影响母线保护的选择，下面具体分析一下双母线运行存在的问题。

（1）接点不良对母线保护的影响。与母线连接的元件接触不良会导致其电流值漏算，如果此元件和电源一侧相连或负荷较高就有一定几率使得母线保护选择失灵，保护动作无法完成。当母线上某元件处于倒闸操作状态时，双母线上的隔离开关均闭合，这是部分电流走元件的隔离开关不走母联开关，如果接点不良，母线保护装置误认为母线正常。

（2）接点粘连对母线保护的影响。某元件倒闸之后，如存在接点粘连，此时如果母线故障，母线保护装置误判母线互联，将动作于双母线的元件。如某元件停止运行，隔离开关断开，此时如存在接点粘连，元件再次运行于母线上时，母线保护装置误判母线互联，导致故障范围扩大。

（3）接点抖动对母线保护的影响。接点抖动会造成母线保护设备误判母线的运行状态，如不及时排除接点抖动故障，其对母线运行的影响视隔离开关以及母线保护识别情况而定。

为有效避免出现上述问题，母线保护应该实现高频率的运行方式检测，以便第一时间发现和纠正排除隔离开关辅助接点导致的故障。

2  针对隔离开关辅助连接点故障的母线保护优化方案

（1）通过接点组合来判断，也就是在母线保护中实现常开隔离开关，常闭接点，这种方案效果比较理想，但成本会显著提升，且操作人员的工作压力和相关计算量也会大大增加，因此，该方案不适用，通常不采用。

（2）在母线保护装置中增设母线运行方式模拟盘，模拟设备的一次运行状态。通过“强制分合”开关进行模拟，如果接点故障，可以通过强制分合开关控制母线运行方式的切换。在实际运行中，母线保护装置需要对运行方式进行高频率检測，如果监测到运行状态与实际情况不符时，母线保护装置将告警。

隔离开关辅助接点故障判断依据具体表现如下。

（1）接点断开时间隔单元存在电流。

判断依据：与母线相连的间隔元件接点断开，且二次电流互感器电流值非0时，存在接点不良的问题。在实践中可以判断利用该判断依据判断接点故障，但不能纠正错误。

（2）大差电流与小差电流不相等。

根据计算得到的小差电流判别其和实际运行是否匹配，正常状态下，电网的小差电流处于平衡，但是仅仅根据小差电流来判断无法满足实际需要，因此，需要结合大差电流值与小差电流值进行比较判断，也就是在接点工作正常的前提下，如果同时刻同数据源的大差电流和双母线小差电流之和相等，表示接点无故障。反之，如果两者不相等，则表示接点存在故障。

（3）母线是否互联。

尽管母线互联时可以利用上述判别依据判断接点是否故障，但无法判断母线是否互联。在倒闸操作时，母线互联的情况下，假若出现区内故障，母线保护将作用于母线上的全部断路器，通过计算故障母线的小差电流，部分电流经过隔离开关流入两条母线，且具备一定的分配系数，因此，小差电流之和同样存在电流值，由此获得判断母线互联的判断依据，即双母线小差电流都不为0，同时隔离开关辅助接点因为大差电流不计入经过母线互联的电流值，当母线互联断线依然可以满足上述判别依据，而非像别的单元断线时会对大差电流造成显著影响，造成母线保护出现错误动作，因此，母差保护不会因母线互联断线出现闭锁保护，但会影响到母线保护选择性，如果出现区内故障则会造成错误切断正常的母线。因此，如果母线互联断线时，母线保护将对母线进行互联处理，将其统统切断，这样会扩展故障范围，但能够确保母线保护正常动作，保护不会拒动，减小了故障损失，满足电网的需求。

（4）接点抖动的判别依据。

在实践中，短期内不可能存在反正操作某一个隔离开关的情况，可以借助计算机统计对单元隔离开关的位置变化，如果开关短期内多次重复变位，则表示当开关接点存在抖动情况。为了防止误判，判别时间可以设置为10ms。

软件解决方案：为了准确判断接点故障并解决故障。需要满足两个假设。一是存在接点故障时都会被检测出来，对于大部分轻载线路其二次电流值会被检测到，如果其对侧存在电流，一旦出现故障，必定会被母线保护装置检测到。而母线保护装置对空载间隔单元、未投运单元的误判不会对电网运行带来不利影响。二是同时刻（短于4ms）仅仅存在一次故障。由于各个母线间隔单元的隔离开关辅助接点引入保护装置的整体结构独立，同原因不会导致多接点故障，只有同一单元的两个隔离开关辅助接点同时出错才会失效;只有对空载元件的辅助接点出错才不会被检测到，但并不影响其对下一 时刻接点是否出错的判断。随着一次设备制造水平的不断发展，二次回路接线工艺的不断提升，同一时刻出现两个隔离开关辅助接点故障可能性非常小。

3  结语

综上所述，在电厂、变电站的电力设备中，母线保护的作用至关重要，随着电力事业的发展，母线保护技术的发展也不断加快，对母线保护的技术要求越来越高。因此，为了确保电力系统的正常运行，必须提高母线保护装置的可靠性，实用性，以实现智能化母线保护，采用人工智能技术优化母线保护方案，以保证母线保护的可靠运行。

参考文献

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