基于国网标准化设计的母联死区保护和母联失灵保护分析.pdf

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1、基于国网标准化设计的母联死区保护和母联失灵保护分析张澄宇（国电南京自动化股份有限公司江苏南京211100）摘要：针对母联死区故障和母联失灵故障的特点，分析了各种运行情况下两种故障的继电保护配置方案，结合现场可能出现的一些异常情况，依据国网标准化设计规范提出了完整解决方案。关键词：继电保护;母联死区;母联失灵;国网标准化设计规范;解决方案中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1.引言：母线故障是一种严重的电气故障，母联开关是母线的连接元件，母联失灵是指当母线发生故障时，母差保护或充电保护向母联发跳令后，母联开关拒动。对于双母线或单母线分段

2、，在母联（分段）单元上只安装一组CT情况下，母联（分段）CT与母联（分段）断路器之间的故障，是母联死区故障。这两种故障导致的继电保护动作行为相似，都可能跳开母联（分段）单元连接的两段母线。虽然这类故障发生的概率比较小，但是母联失灵及死区故障时保护拒动或误动将给系统稳定带来严重的后果。本文针对这两种故障的特点，依据国家电网公司发布的《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》（Q/GDW175—2008）（下文中简称国网标准化设计规范），提出了具体的工程解决方案。2.母联失灵保护和母联死区保护的技术规范：国网标准化设计规范中，对

3、母联失灵保护和母联死区保护提出的技术要求有以下内容：主保护：双母线接线的母线保护，在母线分列运行，发生死区故障时，应能有选择地切除故障母线。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。其他：母联（分段）失灵保护、母联（分段）死区保护均应经电压闭锁元件控制；母联（分段）死区保护确认母联跳闸位置的延时为150ms；3母联失灵保护和母联死区保护的具体工程实施方案：国内母线差动保护现多采用比率制动差动保护方案，双母线接线设置大差及各段母线小差，大差为不包括母联(或分段)的母线上所有元件构成的

4、差流，小差为每段母线上所有元件(包括母联或分段)构成的差流。大差作为起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。大差，小差都采用具有比率制动特性的电流差动算法，其动作方程为：Id≥IsetId≥KIf式中：Id为差动电流，If为制动电流，K为比率制动系数，Iset为差动电流整定门坎。如果大差和某段小差都满足上式的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作，跳开故障母线上的所有断路器。在双母线或单母线分段接线中，当保护向母联发跳令后，母联跳闸失败，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母

5、线上所有连接元件。只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护，母联充电保护不仅是指母差保护内部包含的母联充电保护，依据国网标准化设计规范，母联保护单独组屏，当母联保护动作于母联开关，母联开关拒动时，也需要启动母联失灵保护。母线保护必须具备外部保护动作（充电，过流等）启动母联失灵保护的功能。对于双母双分段系统，提供对侧差动启动分段失灵保护功能。图1母联（分段）断路器失灵保护功能框图母联（分段）断路器失灵保护逻辑功能实现方案可以如图1所示，当某段（例如Ⅰ段）母线故障而母差保护动作或断路器失灵保护动作，或充电(过流)于某段（例如I段）故障母线而充

6、电保护动作，向母联（分段）断路器发出跳闸命令并经整定延时t1（该延时应大于母联（分段）断路器可靠跳闸与母联（分段）断路器熄弧时间之和）之后，若母联（分段）位置依然在合闸位置，母联（分段）单元中故障电流仍然存在，且两段母线电压均动作（或一段母线PT断线时，另一段母线电压动作），则母联失灵保护功满足动作条件，向两段母线上所有连接单元的断路器发出跳闸命令。母联（分段）单元的电流判据采用相电流I＞判据，三相电流采用或门逻辑。母联（分段）死区保护的功能是当母联（分段）分列运行时，正确切除故障母线。当母联（分段）并列运行时，加快母线保护动作速度，缩短切除

7、故障母线的时间。图2死区故障示意图如图2所示的F点死区故障，故障点位置在母联开关和母联CT之间，一次上属I母，但二次上在Ⅱ母小差动保护的区内，不在Ⅰ母小差动保护范围。母线保护配备有母联死区保护功能，具体实现逻辑可以如图3。分列压板投入TWJ=1&母联电流退出小差Y=1&t告警母联无流.Y.c母联跳闸&150ms母联电流退出小差YTWJ＝1母联失灵&ti母联电流退出小差Y母联死区大差比率动作满足I母比率制动满足&跳I母YI母复压动作II母比率制动满足&跳II母YII母复压动作图3母联死区保护功能框图由图3可知：母联死区保护关键在于正确判断母联的

8、运行状态，根据母联的运行状态考虑母联电流是否计入小差。为正确判断母联的运行状态，国网标准化设计规范中规定设置分列运行压板，分列运行压板与TWJ同时为1时，母线保护判