淺述母差保護基本原理

淺述母差保護基本原理摘要：在電力運行中，母差保護對于電力運行的穩(wěn)定性具有重要意義。在這一基礎(chǔ)上，本文將分析母差保護的基本原理，同時從不同的角度，探究母差保護壓板與母差保護方式的配合，并以電力事故案例切入點，闡述參數(shù)母差保護原理的應(yīng)用。通過本文的分析，其主要的目的就是發(fā)揮母差保護的價值，提高電力運行的穩(wěn)定性，以期為相關(guān)人員提供參考。關(guān)鍵詞：母差保護；“互聯(lián)壓板”；“分列壓板”；母線分列運行前言：在母差保護中，分類運行壓板與雙母線分列運行狀態(tài)，是相互對應(yīng)的。一旦在運行中，其狀態(tài)發(fā)生變化，就會通過母差保護將分列運行壓板退出，避免引發(fā)更加嚴重的電力事故。由此能夠發(fā)現(xiàn)，母差保護在電力運行中的重要性，也正因如此，需要基母差保護的原理，將其合理的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，在根本上發(fā)揮其有效性，強化供電的質(zhì)量，滿足用戶的需求。一、母差保護基本原理分析（一） 原理概述在母差保護中，其主要采用分相電流差動原理，對母線進行保護的，并以分相瞬時值復式比率差動元件，構(gòu)成完整的電流差動保護。其中，在母差保護中，分為大差、小差，大差即為CJ，就是除了母聯(lián)之外的，所有支路電流所構(gòu)成的差動回路，主要就是用于判斷內(nèi)部、外部的故障。在返回時，動作后就會自動展寬、并持續(xù)保持40ms，再確定一相差電流小于定值75%的情況下，完成返回動作。另外，小差就是在母線的，包括母聯(lián)在內(nèi)的所有支路，其電流所形成的差動回路，并將其用于判斷母線的故障［1］。在這一過程中，需要注意以下幾點：（1）差電流正常，就不會產(chǎn)生差動保護的現(xiàn)象；（2）在平時的工作中，應(yīng)該定期對大差、小差電流進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)其中存在問題，就很可能在回路中，發(fā)生了斷線或者其他等現(xiàn)象。如果達到了閉鎖值，就應(yīng)該在第一時間，申請退出并進行全面的檢查；（3）二次電流回路或者電流互感器，其在運行的過程中，繼電保護的工作人員，就應(yīng)該將差動CT退出，同時將短路進行接地保護，避免發(fā)生差動保護誤動作的問題。（二） 理論依據(jù)在母差保護中，需要將其中的元件進行啟動。其中，相關(guān)的原理為：（1）和電流突變量，就是母線中所有與元件相互連接的電流，其絕對值的和，即Ir=。實際上，和電流突變量的理論依據(jù)為：△ir>AIdset，其中△Idset表示突變量門檻值。（2）電流差，就是就是母線中所有與元件相互連接的電流，其和的絕對值，即Id=。對于差電流越限的判斷依據(jù)來說，即為Id>Idset，其中Idset表示差電流門檻值。（3）啟動母差保護的元件，其返回的依據(jù)為：IdV0.75Idset。對于復試比率差動判據(jù)動作來說，其表示式為：。其中，Ir表示母線中，所有元件的標量和，也就是和電流；Idset表示差電流門檻值，通常取值在0.1A至20A之間，一般會選擇5A進行計算；Kr表示復式比率系數(shù)，也就是制動系數(shù)，通常會包含兩個定值，其中高定值為2,低定值為0.5。另外，在母差保護中，其為了能夠增強保護動作的的可靠性，就需要將電壓閉鎖元件應(yīng)用其中。產(chǎn)生電壓閉鎖的環(huán)境條件為：（1）負序電壓在滿足動作值的條件下，就會發(fā)生閉鎖；（2）零序電壓滿足動作值的條件下，會發(fā)生閉鎖；（3）低電壓值滿足動作值的條件下，會發(fā)生閉鎖［2］。其中的任意一個條件得到滿足，其就會產(chǎn)生動作，其被稱為符合電壓元件動作，同時在展寬40ms后，就會自動返回，無需手動調(diào)節(jié)。二、母差保護壓板與母差保護方式的配合（一） “互聯(lián)壓板〃與“分列壓板〃在電壓保護的過程中，"互聯(lián)壓板〃與"分列壓板〃之間的相互配合，主要就是方式包括以下幾種：（1） “雙母合排”。雙母線在并列的狀態(tài)下，完成運行。同時，母聯(lián)的開關(guān)在合，兩條母線均各自帶有負荷。此時的狀態(tài)為："互聯(lián)〃壓板，"分列運行壓板〃再退；（2） “雙母分排”。雙母線在分列的狀態(tài)下，完成運行。同時，母聯(lián)的開關(guān)在分，兩條母線均各自帶有負荷。此時的狀態(tài)為："互聯(lián)運行壓板〃不投，"分列運行壓板〃投入。另外，在發(fā)生分排方式之前，就會自動完成退出。（3） “單母線〃。雙母線在運行的過程中，其中任一間隔的兩把母線側(cè)倒閘，其合上、母線均為非自動的狀態(tài)，其當前的運行相當于單母線。此時的運行狀態(tài)為：“互聯(lián)壓板〃投入，“分列運行壓板〃不投。（二） 母線分列運行在母線分列運行的過程中，其特征、狀態(tài)為：（1）在可分列運行后，投分列壓板進行強制；（2）將母聯(lián)開關(guān)節(jié)點作為基礎(chǔ)，使其能夠自適應(yīng)分列運行操作;（3）此時，在運行中母聯(lián)電流，會自動退出小差動回路；（4）大差比率制動系數(shù)，會在這一過程中降為低值。實際上，在母線分列運行的過程中，一旦II母線發(fā)生故障問題，那么I母線的負荷電流，依然會流出母線。特別是在I母線、II母線分別與母線上近距離雙回線、小電源、大電源相互連接時，就會發(fā)生更加嚴重的電流流出母線問題。在這樣的狀態(tài)中，母差保護中大差的靈敏度，就會明顯下降。所以，需要使用2個定值的大差比率元件，在其并列運行中使用比率系數(shù)高值；而在母線分列運行的過程中，則使用比率系數(shù)地質(zhì)，同時的裝置會依據(jù)母線的狀態(tài)，將定值切換至最佳的狀態(tài)。在判斷母線的運行方式時，其主要的方式如表1所示，其中手動方式具有更高的優(yōu)先級別［3］。通過判斷，如果"投母線分列壓板〃，說明母線為分列運行；如果退出，則說明其為并列運行。自動方式將母聯(lián)開關(guān)的常閉、常開輔助點，與其引入裝置的端子連接，如果開關(guān)中常閉、常開的接點，無法相互對應(yīng)，說明裝置為默認開關(guān)，同時還會發(fā)生告警信號。三、母差保護案例分析（一） 案例概述在某110kV的變電站中，其在正常的運行狀態(tài)為：I母線、II母線，基于母線開關(guān)110并聯(lián)完成運行，各間隔TA的變比為600/5。同時，系統(tǒng)中的各個線路編號，均設(shè)置相應(yīng)的功能，具體如表2所示?；谶@一背景下，在該110kV變電站中，在所有的母線中均裝設(shè)了微機保護裝置，其中比例制動系數(shù)整定為：Kr=2，差動電流門檻Idset為5A。依據(jù)Kr=Id/（Ir-Id），其中Id表示差流；Ir表示絕對值和電流。經(jīng)過推理可知：該變電站中，發(fā)生差動保護動作的基本條件為：Id>Idset且Id>Kr（Ir-Id）。（二） 母差保護分析結(jié)合本文對某110kV變電站運行故障而言，在分析的過程中可以以微機保護裝置為切入點，對其進行詳細的分析，主要內(nèi)容與結(jié)果如下：（1）在變電運行的過程中，微機保護裝置的光耦發(fā)生故障問題，同時值班的工作人員并沒有對其發(fā)生的信號進行核實，缺乏對現(xiàn)場運行方式的檢驗，導致保護裝置的工作狀態(tài)，無法與一次設(shè)備相互對應(yīng)，所以發(fā)生故障問題，并導致母線保護發(fā)生誤動作，此時需要將無故障母線切除，避免發(fā)生更嚴重的損失。（2） II母線的小差動作行為：流過110kV開關(guān)的電流，即為差流，所以滿足小差的動作條件，進而將外區(qū)的故障錯誤的判斷為內(nèi)區(qū)故障，加之101的位置判斷發(fā)生失誤，所以II母線中的所有開關(guān)并不會發(fā)生跳閘。具體的簡化簡化計算方式為：假設(shè)101線路、103線路，向短路點均衡提供了故障電流，那么能夠得出Id=I101=700/5=140A，其結(jié)果比整定值5A大。同時，Kr（Ir-Id）=2（140-140）=0，說明Id比Kr（Ir-Id）的數(shù)值大。在這樣的條件下，滿足整定動作。（3） I母線小差，發(fā)生在103出口處短路的位置，雖然101TA電流沒有參與到比較中，但是103TA、比例制動存在飽和問題，所以I母線小差依然能夠正確判斷發(fā)生故障的位置。簡化計算方式為：Id=I110=I101=700/5=140A，大于整定值，但是Kr（Ir-Id）=2*[（140+280）-140]=560A，說明Id比Kr（Ir-Id）的數(shù)值小。在這樣的條件下，不滿足整定動作。結(jié)語：綜上所述，母差保護的原理較為復雜，將其應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，需要采用恰當?shù)姆绞?。將其作為基礎(chǔ)，能夠保證變電站運行的穩(wěn)定性，提高故障位置檢測的準確性，為工作人員提供更加準確的參考。通過分析，發(fā)現(xiàn)將母差保護原理應(yīng)用在相關(guān)工作中，其具有較強的可行性。參考文獻：王風光，杜興偉，呂航，鮑凱鵬,丁杰.母線采樣值差動保護數(shù)據(jù)窗選取方法研究[J].電力工程技術(shù),2018,37（03）:112-11