1、中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集 83微机母线保护各种接线方式下差动保护原理的实现王攀峰1，杨剑锋2，刘世立1，李瑞生1(1许继电气保护及自动化事业部，河南许昌461000；2宁夏宁东供电局，宁夏银川751001)摘要：针对微机母线保护设计、检验、运行中常遇问题，研究了母线的各种常见接线方式和运行方式下差动保护原理的实现方法。对单母线、单母分段、单母三分段、双母线、双母单分段、双母双分段、32接线、母联兼旁路、旁路兼母联、母线兼旁母等10种接线方式，对倒闸、带旁路等运行方式，提出了差动电流计算范围的自适应调整方法，对元件TA极性(尤其是特殊元件TA的极性)提出一种约定方案。关键词：TA极
2、性：差动电流；运行方式；接线方式0 引言目前，微机母线保护在电力系统中得到了广泛应用，使用最多最成熟的原理是具有比率制动特性的差动保护原理。差动保护原理实现的基础是差动电流(以下简称差流)的计算，差流计算的两个关键点是差流计算范围和对TA极性的规定。 微机母线保护通过引入各元件隔离刀闸辅助触点位置来自动识别母线各种运行方式的切换，从而实时改变差流的计算范围，实现差流计算范围随运行方式变化的自适应。TA极性规定接入母线保护的所有元件(包括进线、出线)都要保持一致【2】，要求TA极性由母线指向线路或主变；即极性端在母线侧，另外，母联旁路等特殊元件的的极性还需进一步约定，本文以所有元件极性端在母线侧
3、为前提来说明对特殊元件TA极性的要求。当然，也有少部分电厂、变电站极性端在线路和主变侧，但必须保持一致，此时，其特殊元件的TA极性则须与本文所述要求相反。1 具有比率制动特性的差动保护原理口1对多段母线的保护j差动保护设置大差及各段母线小差，大差作为起动元件，用以区分母线区内外故障：小差作为选择元件，用以选择故障母线。大差、小差均采用具有比率制动特性的电流差动算法，其动作方程为：d， (1)，dKI, (2)其中： p酬 (3)，r-驯 (4)J=。 l 4 J式中： ，为母线上第_个元件的电流，n为母线上的元件个数，d为差动电流，为制动电流，K为比率制动系数，。为差动电流整定门坎。，d，特性
4、曲线如图1所示41：KI，Ir图1 ，一一，特性曲线Fig1 I dI r operating curve2各种接线方式下差动保护原理的实现21单母线接线该接线方式最简单，不用引入隔离刀闸辅助触点，只设置一个差动回路，将母线上所有元件电流计入该回路即可。84 继电保护|图2单母线接线Fig2 Single busbarl2】22单母分段接线一上矗-c“_I一 上l l图3单母线分段接线Fig3 Double bus sections with bus tie breaker110kV一220kV母线的出线不超过4回时，一般采用该接线方式【1】。差流计算：该接线方式下需设置大差和两个小差，需引入
5、分段断路器隔离刀闸辅助触点。大差计算范围包括母线上除分段外的所有元件电流，大差计算不依赖隔离刀闸辅助触点；各母线小差计算范围包括该段母线上所有元件电流(包括分段电流)，分段电流是否计入，需依赖分段断路器隔离刀闸辅助触点状态。分段TA的极性：如图3，一般约定l样分段TA极性端在I母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。23双母线接线图4双母线接线Fig4 Duplicate busbar110kV一220kV母线的出线超过4回时，一般采用该接线方式l】J。差流计算：该接线方式下差流的设置和计算类似于单母分段接线，唯一不同的是：由于每个元件可以在两条母线间切换，因此需引入各元件的隔离刀闸
6、辅助触点，作为各段母线小差计算范围的依据。当检测到某个元件两个隔离刀闸都合或母线互联压板投入时，则所有电流计入一个差动回路，作单母线处理。母联TA的极性：如图4，一般约定1母联TA极性端在I母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。24单母三分段接线0 0 02 ：。 ! 。 ! 2# ， 1# ，lL铲c吒L卜吒一-III II I图5单母三分段接线Fig5 Three sections of single busbar当110kV220kV母线的出线回路较多时，为在母线发生故障时将停电范围限制到最小，常采用多分段接线。如图5为单母三分段接线。差流计算：单母三分段接线可看作是单母分段
7、接线的延伸，差流的计算范围、计算方法和分段的处理类似于单母分段接线，唯一的不同是：需设置一个大差和三个小差。分段TA的极性：如图5，一般约定1分段TA极性端在I母侧；2群分段TA极性端在II母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。25双母单分段接线图6双母单分段接线Fig6 Triplicate busbar差流计算：该接线方式差流的计算范围、计算方法和母联的处理类似于双母线接线，但有以下不同：中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集 851)需设置一个大差和三个小差；2)为解决倒闸操作时差流计算范围的自动切换，还需设置I，III母差流和IIIII母差流。当检测到某元件I、III母两个
8、隔离刀闸都合或I、Iu母互联压板投入时，需将I母小差、III母小差退出，投入IIII母差流，将I母、III母作为一段母线处理：当检测到某元件II、III母两个隔离刀闸都合或、I母互联压板投入时，也需做类似处理。母联TA的极性：如图6所示，一般约定l拌母联TA极性端在I母侧；2#母联TA极性端在lI母侧，3母联TA极性端在I母侧。若不符合以上约定，则需通过控制字做专门设置。26双母双分段接线B目躺阚黼图7双母双分段接线Fig7 Four sections of duplicate busbar差流计算：该接线方式一般按两套保护配置【5】，每套保护相当于双母线接线，但要注意以下两点：1)两个分段在
9、每一套保护中都相当于出线，大差和小差都需计入分段电流：2)分段断路器的失灵保护需要两套保护配合完成，具体实现方法为(以2撑分段失灵为例)：如图7所示，假设B I母故障，当B屏动作跳2f分段断路器的同时发给A屏一个该分段断路器跳闸的信号，A屏接收到该信号后，经过延时，若2群分段电流越限，则判定为2分段断路器失灵，A母线保护屏将跳开该分段断路器连接的母线上所有连接元件(即A I母，包括l群母联)，最终切除故障口J。母联和分段TA极性：两个母联接入各自保护的TA极性要求同双母线接线；两个分段若分别有两组TA，分别接入两套保护，则TA极性端要求在该套保护所保护的母线侧；若只有一组TA，串联接入两套保护
10、，则一套保护符合以上要求，另一套保护则与以上要求相反，与要求相反的这套保护需通过控制字做专门设置。27 32接线图8 32接线Fig8 breaker-anda-half busbar330kV及以上电压等级母线经常采用该接线方式，如图8所示。该方式下按双重化配置要求，每条母线配两套保护，每套保护相当于单母线，共四套保护完成。差流的计算和TA极性要求同单母线接线。28母联兼旁路或旁路兼母联接线为不停电检修出线断路器，以上接线方式中，除32接线外，都有可能带旁路；除32接线和单母线接线外，都有可能采用母联兼旁路或旁路兼母联接线。本文将以双母线带旁路为例来进行说明。lT(了了一(8)fT(?了L(
11、b)图9双母线母联兼旁路接线Fig9 Tie sideline bypass of duplicate busbar一86 继电保护(b)图10 双母线旁路兼母联接线Fig10 Bypass sideline tie of duplicate busbar差流计算：如图9、10所示，母联兼旁路或旁路兼母联接线方式下，需将母联断路器三个刀闸辅助触点都引入保护，来判别该断路器的运行状态：1)若检测到是母联运行状态，则差流计算同双母线接线，母联电流需计入小差但不计入大差；2)若检测到是旁路运行状态，则母联电流需计入和它相连的母线的小差，同时也需计入大差；1#元件TA极性：要求保证1#元件做旁路时TA
12、极性指向母线侧，在该前提下，对以上四种接线有以下约定：1)图9-a中，母联兼旁路，I母带旁路，要求l#元件TA极性端必须在I母侧；2)图9-b中，母联兼旁路，II母带旁路，要求l#元件TA极性端必须在II母侧；3)图10-a中，旁路兼母联，跨条在II母，要求1#元件TA极性端必须在母线侧，则1#元件做母联时，TA极性端在I母侧；4)图10-b中，旁路兼母联，跨条在I母，要求1#元件TA极性端必须在母线侧，则1#元件做母联时，TA极性端在II母侧；29母线兼旁母接线在水电站等母线建设受场地限制，不便设置专门的旁路母线时，常采用该接线方式，如图ll所示。图11 母线兼旁母接线Fig1 1 Busb
13、ar sideline bypass of duplicate busbar差流计算：该接线方式下，一般每回出线都有一个旁路刀闸，母差保护还需引入这些所有出线的旁路刀闸辅助触点位置，用来识别是双母运行还是旁母运行状态。当检测到任意一回出线的旁路刀闸处于合位，则需做以下处理：1)闭锁旁路母线的差动保护；2)大差和另一条母线的小差计算需计入母联TA电流，同时扣除该出线TA的电流。l#元件TA极性：如图1 l，旁路刀闸在II母，II母可兼旁母，为保证1#元件做旁路时TA极性端在母线侧，要求l#元件TA极性端必须在I母侧。若旁路刀闸在I母，I母可兼旁母，则要求l#元件TA极性端必须在II母侧。3 结论
14、本文研究了各种母线接线方式下差动保护原理的实现，着重介绍了各种接线方式下差流计算范围的选取、随运行方式的自适应变化和对特殊元件TA极性的要求。对电力系统设计、试验和运行具有一定的参考价值。参考文献【1】王春生，卓乐友，艾素兰母线保护【M】北京：水利电力出版社，1987WANG ChunshengZHUO Leyou，AI Sulan BusbarProtectionM】Beijing：Hydraulic and Electric PowerPress，1987，【2l Van，A RWarrington CProtective Relays Their Theory andPractice(V
15、01II 2nd edition)MLondon Chapman and Hall1 974【3】 宋小舟，王东，王红玲，等比例制动和增量比例制动差动继电器的性能比较【J】继电器2002，30(9)：2527SONG Xiao-zhou，WANG Dong，WANG Hong-linget a1Performance comparison of differential relays with rate restraintand fault component rate restraintJRelay 200230(9)：2527中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集 一87一【4】【5】陈德
16、树陈卫，尹项根等差动保护运行动作特性的相量分析继电器，200230(4)：13CHEN Deshu，CHEN Wei，YIN Xiang-gen，et atThe phasorcharacteristic analysis of differential protectionlJRelay，2002，30(4)：I一3周晓龙，王攀峰，田盈。等浅谈双母双分段母线保护配置中的若干问题继电器，2004，32(8)：36-39ZHOU Xiao10ng。WANG PanfengTIAN Ying，et a1Ponderationof the 4-section busbar relay configu
17、rationRelay，200432(8)：36-39收稿日期：20060418； 修回Et期：2006719作者简介：王攀峰(1977一)，男，硕士研究生，工程师，从事微机继电保护的研究与设计(E-mail：wangpanfengxjgctom) ：杨剑锋(1971一)，男，硕士研究生，工程师，从事电网安全稳定分析与研究；刘世立(1974一)，男，本科，工程师，从事微机继电保护的市场技术支持与管理；李瑞生(1966一)，男，硕士，高工，从事微机继电保护的研究与设计。Realization of differential protection to the various busbar con
18、figurationsWANG Panfeng 1，YANG Jianfeng 2，LIU Shi1i 1，LI Ruisheng1(1XJ Electric Protection and Automation Business Department，Xuchang 461000，China：2Ningdong Electric Power Bureau，Yinchuan 75 1 00 1，China)Abstract：This paper presents the realization of differential protection to the various busbar co
19、nfigurations and operatingmodes，aim at the familiar matter in design，test and operation of microprocessor-Based Busbar protectionIt includes asfollows：Single busbar，Double bus sections，Three sections of single busbar，Duplicate busbar，Triplicate busbar，Foursections of duplicate busbarbreakerandahalf
20、busbar，Tie sideline bypass of duplicate busbar，Bypass sideline tie ofduplicate busbar and Busbar sideline bypass of duplicate busbarIt provides a adaptive method which adjusts the calculationrange of differential currents to the operating mode of inverting isolators and bypass busA simple and applie
21、d scheme thatdefines TA polarities is presentedespecially special TA polaritiesThese react Oil the correct calculation of differentialcurrentsIt is given to illustrate the referenced value to the development and application of busbar protection，as well as theoperation and maintenance of power systemKey words：TA polarities：differential currents：operating modes；configurations微机母线保护各种接线方式下差动保护原理的实现作者： 王攀峰， 杨剑锋， 刘世立， 李瑞生作者单位： 王攀峰,刘世立,李瑞生(许继电气保护及自动化事业部，河南许昌 461000)， 杨剑锋(宁夏宁东供电局，宁夏银川 751001)本文链接：http:/
