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BP-2B 母差保护技术讲课 一． 保护配置 BP-2B 微机母线保护装置可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵（或死区）保护、以及母联非全相保护和断路器失灵保护出口等功能二． 保护原理 1. 启动元件 母线差动保护的起动元件由“和电流突变量”和“差电流越限”两个判据组成和电流”是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和；“差电流”是指所有连接元件电流和的绝对值 2. 母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构成复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，由于在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障表示复式比率差动元件的动作特性Idset 为差电流门坎定值， K r 为复式比率系数（制动系数）故障分量复式比率差动判据 为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响，为进一步减少故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响，提高保护切除经过渡电阻接地故障的能力，本装置采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据由于电流故障分量的暂态特性，故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后的第一个周波投入，并受使用低制动系数（0.5）的复式比率差动判据闭锁。

保护将母线上所有连接元件的电流采样值输入上述两个差动判据，即构成大差（总差）比率差动元件；对于分段母线，将每一段母线所连接元件的电流采样值输入上述差动判据，即构成小差（分差）比率差动元件各元件连接在哪一段母线上，是根据各连接元件的刀闸（隔离开关）位置来决定对于本厂来说：各元件 TA 的极性端必须一致； 一般母联只有一侧有 TA，装置默认母联 TA 的极性与II 母上的元件一致 差流计算公式为： 以 I1，I2 ，„，In 表示各元件电流数字量； 以 Ilk 表示母联电流数字量； 以 S11，S12，„，S1n 表示各元件 I 母刀闸位置，0 表示刀闸分，1 表示刀闸合； 以 S21，S22，„，S2n 表示各元件 II 母刀闸位置； 以 Slk 表示母线并列运行状态，0 表示分列运行，1 表示并列运行；大差电流 Id = I1 + I2 + „ + In I 母小差电流 Id1 = I1 * S11 + I2 * S12 + „ + In * S1n - Ilk * Slk II 母小差电流 Id2 = I1 * S21 + I2 * S22 + „ + In * S2n + Ilk * Slk 各元件 TA 的极性端必须一致；一般母联只有一侧有 TA，装置默认母联 TA 的极性与 II 母上的元件一致。

3. 电压闭锁元件 以电流判据为主的差动元件，可以用电压闭锁元件来配合，提高保护整体的可靠性电压闭锁元件的动作表达式为U ab 、U bc 、U ca 为母线线电压（相间电压），3U0 为母线三倍零序电压， U2 为母线负序电压（相电压），U set 、U set 0 、U set 2 分别为各序电压闭锁定值三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会动作，称为复合电压元件动作本元件瞬时动作，动作后自动展宽 40ms 再返回差动元件与失灵元件动作出口经相应母线段的相关复合电压元件闭锁 4. 故障母线选择逻辑 差动保护使用大差比率差动元件作为区内故障判别元件；使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件即由大差比率元件是否动作，区分母线区外故障与母线区内故障；当大差比率元件动作时，由小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线 联络开关处于合位时（母线并列运行），大差比率制动系数与小差比率制动系数相同（可整定）；当联络开关处于分位时（母线分列运行），大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值（也可整定） 母线上的连接元件倒闸过程中，两条母线经刀闸相连时（母线互联），装置自动转入“母线互联方式”（“非选择方式”）——不进行故障母线的选择，一旦发生故障同时切除两段母线。

当运行方式需要时，如母联操作回路失电，也可以投“互联压板”或设定保护控制字中的‘强制母线互联’软压板，强制保护进入互联方式5. 母联（分段）失灵和死区保护母线并列运行，当保护向母联（分段）开关发出跳令后，经整定延时若大差电流元件不返回，母联（分段）流互中仍然有电流，则母联（分段）失灵保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线各元件只有母联（分段）开关作为联络开关时，才起动母联（分段）失灵保护，因此母差保护和母联（分段）充电保护起动母联（分段）失灵保护 母线并列运行，当故障发生在母联（分段）开关与母联（分段）流互之间时，断路器侧母线段跳闸出口无法切除该故障，而流互侧母线段的小差元件不会动作，这种情况称之为死区故障此时，母差保护已动作于一段母线，大差电流元件不返回，母联（分段）开关已跳开而母联（分段）流互仍有电流，死区保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线 上述两个保护有共同之处，即故障点在母线上，跳母联开关经延时后，大差元件不返回且母联流互仍有电流，跳两段母线由于故障点在母线上，装置根据母联断路器的状态封母联 TA 后——即母联电流不计入小差比率元件，差动元件即可动作隔离故障点对母联开关失灵而言，需经过长于母联断路器灭弧时间并留有适当裕度的延时（母联失灵延时，可整定）才能封母联 TA；对于母线并列运行（联络开关合位）发生死区故障而言，母联开关接点一旦处于分位（可以通过开关辅接点 DL，或 TWJ、HWJ 接点读入），再考虑主接点与辅助接点之间的先后时序（50ms），即可封母联 TA，这样可以提高切除死区故障的动作速度。

母线分列运行时，死区点如发生故障，由于母联 TA 已被封闭，所以保护可以直接跳故障母线，避免了故障切除范围的扩大 6. 母联（分段）充电保护分段母线其中一段母线停电检修后，可以通过母联（分段）开关对检修母线充电以恢复双母运行此时投入母联（分段）充电保护，当检修母线有故障时，跳开母联（分段）开关，切除故障 母联（分段）充电保护的起动需同时满足三个条件：⑴母联（分段）充电保护压板投入；⑵其中一段母线已失压，且母联（分段）开关已断开；⑶母联电流从无到有 充电保护一旦投入自动展宽 200ms 后退出充电保护投入后，当母联任一相电流大于充电电流定值，经可整定延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁7. 母联（分段）过流保护母联（分段）过流保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路（变压器）的临时应急保护母联（分段）过流保护压板投入后，当母联 A 相或 C 相电流大于母联过流定值，或母联零序电流大于母联零序过流定值时，经可整延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁 8. 电流回路断线闭锁差电流大于 TA 断线定值，延时 9 秒发 TA 断线告警信号，同时闭锁母差保护电流回路正常后，0.9 秒自动恢复正常运行母联（分段）电流回路断线，并不会影响保护对区内、区外故障的判别，只是会失去对故障母线的选择性。

因此，联络开关电流回路断线不需闭锁差动保护，只需转入母线互联（单母方式）即可母联（分段）电流回路正常后，需手动复归恢复正常运行 9. 电压回路断线告警任何一段非空母线差动电压闭锁元件动作后延时 9 秒发 TV 断线告警信号除了该段母线的复合电压元件将一直动作外，对保护没有其他影响 10. 母线运行方式的电流校验引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应同时用各支路电流和电流分布来校验 刀闸辅助接点的正确性当发现刀闸辅助接点状态与实际不符，即发出“开入异常”告警信号，在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点，包括两段母线经两把刀闸双跨（母线互联）刀闸辅助接点恢复正确后需复归信号才能解除修正 11. 断路器失灵保护出口断路器失灵保护可以与母线保护公用跳闸出口，本装置有两种方式供选择 a. 与失灵起动装置配合方式当母线所连的某断路器失灵时，由该线路或元件的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给本装置本装置检测到某一失灵起动接点闭合后，起动该断路器所连的母线段失灵出口逻辑，经失灵复合电压闭锁，按可整定的“失灵出口短延时”跳开联络开关，“失灵出口长延时”跳开该母线连接的所有断路器b. 若有外部母联保护装置动作于母联断路器失灵，由该母联保护的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给本装置。

本装置检测到外部母联失灵起动接点闭合后，起动母联断路器失灵出口逻辑，当母联电流大于母联失灵定值，经失灵复合电压闭锁，按可整定的“母联失灵延时”跳开 I 母线或 II 母线连接的所有断路器 12. 失灵电压闭锁元件及主变失灵解除电压闭锁失灵出口动作，需要相应母线段的失灵复合电压元件动作对于变压器或发变组间隔，设置“主变失灵解闭锁”的开入接点当该支路失灵保护起动接点和“主变失灵解闭锁”的开入接点同时动作，实现解除该支路所在母线的失灵保护电压闭锁 13. 母线分列运行的说明 对于分段母线（双母线或单母分段），当联络开关断开，母线分列运行时，需要考虑以下两种情况 母线分列运行时，Ⅱ母故障，Ⅰ母上的负荷电流仍然可能流出母线特别是在Ⅰ、Ⅱ母线分别接大，小电源或者母线上有近距离双回线时，电流流出母线的现象特别严重此时，大差灵敏度下降因此，装置的大差比率元件采用 2 个定值，母线并列运行时，用比率系数高值；母线分列运行时，用比率系数低值装置根据母线运行状态自动切换定值 母线分列运行时，死区故障，故障点位于母联的开关和 TA 之间装置直接封母联 TA，断）开关的常开和常闭辅助接点引入装置的端子，若开关的常开和常闭接点不对应，装置默认为开关合，同时发开入异常告警信号；手动方式是运行人员在母联（分段）开关断开后，投“母线分列压板”，在合母联（分段）开关前，退出该压板。

以上两种方式中，手动方式优先级最高即：若投“母线分列压板”，装置认为母线分列运行；若退“母线分列压板”，装置根据自动方式判别母线运行状态 三 硬件概述 BP-2B 母线保护由保护元件、闭锁元件和管理元件三大系统构成保护元件主要完成各间隔模拟量、失灵起动接点的采集、各保护功能的逻辑判别并出口至 TJ；闭锁元件主要完成各间隔失灵起动接点的采集，各段母线的失灵保护闭锁逻辑并出口至 BJ；管理元件的工作是实现人机交互、记录管理和后台通讯各系统独立工作，相互配合 1. 机箱结构与面板布置 机箱正面面板居中，是 320×240 点阵的大屏幕液晶和 6 键键盘——上、下、左、右、确认、取消 键盘左侧的三列绿色指示灯，分别表示保护元件、闭锁元件和管理机的电源、运行、通讯状态，指示灯闪亮表示相应回路正常每列指示灯下方的隐藏按钮，是各自的复位按钮 液晶左侧的两列红色指示灯，分别受保护主机和闭锁主机控制最左边这一列为差动保护、失灵保护的分段动作信号；右边这一列为差动保护、失灵保护的复合电压闭锁分段开放信号 2. 插件简介 主机插件 —— BP320 作为保护元件和闭锁元件的通用 CPU 插件，该模件可以完成所有保护功能的逻辑处理。

主机插件还可完成 9 路模拟量的 A/D 转换，本装置的电压量最终由此转化为数字量 管理机插件 —— BP321，由它控制液晶控制和驱动模块、键盘输入电路和串口通讯电路，以实现人机交互、打印报告并通过它接入变电站监控系统 保护单元插件 —— BP330 保护单元插件是以母线各间隔为划分对象，将三个间隔单元的输入、输出集中到一个插件来实现即，一块 BP330 插件集成了三个间隔单元的刀闸辅助接点输入、失灵起动接点输入、电流量输入电路，保护跳闸出口回路、闭锁高频、闭锁重合闸接点输出电路保护单元插件与保护主机插件一起构成了母线保护的核心系统 光耦输入、输出和电源检测插件 —— BP331 电压闭锁插件 —— BP332 为实现各保护的分段复合电压闭锁而设 出口信号、告警信号插件 —— BP333 辅助电流互感器插件 —— BP310 辅助电压。