WMH-800系列微機(jī)母線成套保護(hù)裝置

WMH-800系列微機(jī)母線成套保護(hù)裝置1、應(yīng)用范圍WMH-800微機(jī)母線保護(hù)裝置適用于500kV及以下電壓等級(jí)的各種主接線的母線，作為發(fā)電廠、變電站母線的成套保護(hù)裝置.設(shè)立四套獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和人機(jī)接口，分別完成A、B、C三相差動(dòng)保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖、人機(jī)接口功能。已經(jīng)成功地運(yùn)用于火電廠、水電站、核電站、冶金、石化、煤炭、熱電等行業(yè)，并遠(yuǎn)銷東南亞。2、裝置的主要特點(diǎn)及功能配置2.1、主要特點(diǎn)a.采用國內(nèi)外成熟的具有比例制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)原理，設(shè)置大差及各段母線小差，大差作為母線區(qū)內(nèi)故障的判別元件，小差作為故障母線的選擇元件；b.自適應(yīng)能力強(qiáng)，可以適應(yīng)母線的各種運(yùn)行方式，倒閘過程自動(dòng)識(shí)別，不需退出保護(hù)，通過方式識(shí)別程序完成各種運(yùn)行方式的自動(dòng)識(shí)別及各段母線小差計(jì)算、出口回路的動(dòng)態(tài)切換；c.采用瞬時(shí)值電流差動(dòng)算法，保護(hù)動(dòng)作速度快、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；d.具有完善的抗CT飽和措施，確保母線外部故障CT飽和時(shí)裝置不誤動(dòng)；而當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障或故障由區(qū)外轉(zhuǎn)至區(qū)內(nèi)時(shí)，保護(hù)可靠動(dòng)作；e.對(duì)主CT變比無特殊要求，允許母線上各連接元件CT變比不一致。任意CT變比均可由用戶現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置；f.采用獨(dú)立于差動(dòng)保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)合電壓元件作為作為差動(dòng)保護(hù)的閉鎖措施，保證裝置的可靠運(yùn)行；g.對(duì)電流、電壓及開關(guān)量輸入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，具有多次區(qū)內(nèi)故障記錄功能及事件報(bào)告記錄功能（如定值的修改、壓板的投退等），為現(xiàn)場(chǎng)分析和處理問題提供必要的依據(jù)。i.系統(tǒng)容量大，適用于24個(gè)及24個(gè)以下聯(lián)接元件的各種主接線形式的母線。2.2、裝置保護(hù)配置a.具有比例制動(dòng)特性的分相瞬時(shí)值電流差動(dòng)保護(hù)b.復(fù)合電壓閉鎖c.母聯(lián)（分段）充電保護(hù)d.母聯(lián)過流保護(hù)（可選）e.母聯(lián)非全相保護(hù)（可選）f.斷路器失靈保護(hù)（可選）g.母聯(lián)失靈及死區(qū)保護(hù)h.CT斷線閉鎖及告警i.PT斷線告警2.3裝置輔助功能a.運(yùn)行方式自動(dòng)識(shí)別；b.定值的整定及任意CT變比的設(shè)置、CT飽和鑒別；c.交流電流及電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及顯示；d.開關(guān)量輸入的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；e.故障、報(bào)告的顯示及打??；f.具有與發(fā)電廠、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信接口功能；g.具有完備的自檢功能。3、保護(hù)原理說明3.1差動(dòng)保護(hù)工作原理差動(dòng)保護(hù)設(shè)置大差及各段母線小差，大差作為小差的起動(dòng)元件，用以區(qū)分母線區(qū)內(nèi)外故障，小差為故障母線的選擇元件。大差，小差均采用具有比率制動(dòng)特性的瞬時(shí)值電流差動(dòng)算法，其動(dòng)作方程為式中Id為某一時(shí)刻差動(dòng)電流瞬時(shí)值，If為同一時(shí)刻制動(dòng)電流瞬時(shí)值，K為比例制動(dòng)系數(shù)，Idd為差動(dòng)電流整定門坎。注：大差不包括母聯(lián)電流，每段母線小差只包括各自所有連接單元電流。制動(dòng)電流也如此。3.2CT飽和檢測(cè)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作曲線如圖3.2.1所示：圖3.2.1差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作曲線3.3CT飽和檢測(cè)當(dāng)母線外部發(fā)生故障特別是母線近端發(fā)生外部故障時(shí)，由于直流分量的影響，CT可能發(fā)生飽和，使CT的二次電流發(fā)生畸變，不能真實(shí)反映系統(tǒng)的一次電流，在差動(dòng)回路中有差電流存在，對(duì)母線差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生不利影響,若不采取必要的閉鎖措施，差動(dòng)保護(hù)就會(huì)誤動(dòng)，因此，在各種類型的母線差動(dòng)保護(hù)中必須對(duì)CT飽和采取相應(yīng)的閉鎖措施。根據(jù)分析，即使CT嚴(yán)重飽和時(shí)，在故障發(fā)生的初始階段和線路電流過零點(diǎn)附近CT存在一個(gè)線性傳變區(qū)，在線性傳變區(qū)內(nèi)差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作。根據(jù)這一特性，利用CT飽和時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間滯后于故障發(fā)生時(shí)刻的特點(diǎn)，首先判斷故障的發(fā)生時(shí)刻，若此時(shí)差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)即判為母線外部故障，閉鎖差動(dòng)保護(hù)一周，然后利用波形識(shí)別法來開放差動(dòng)保護(hù)，以確保母線區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)能可靠動(dòng)作。3.4母聯(lián)死區(qū)及母聯(lián)斷路器失靈保護(hù)母聯(lián)死區(qū)保護(hù)根據(jù)母聯(lián)CT的不同布置分以下情況：1）母聯(lián)斷路器兩側(cè)裝設(shè)兩組CT，交叉接線，不存在死區(qū)，差動(dòng)保護(hù)不裝設(shè)死區(qū)保護(hù)。2）母聯(lián)斷路器僅一側(cè)裝設(shè)CT，如圖3.4.1所示： 圖3.4.1母聯(lián)死區(qū)故障示意圖在雙母線接線中，K點(diǎn)發(fā)生故障，對(duì)II母差動(dòng)保護(hù)來說為外部故障，II母差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)；對(duì)I母差動(dòng)保護(hù)為內(nèi)部故障，I母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開I母上的連接元件及母聯(lián)斷路器。但此時(shí)故障仍不能切除，針對(duì)這種情況，本裝置采用I母母差動(dòng)作跳開母聯(lián)斷路器后延時(shí)（延時(shí)可整定，躲母聯(lián)斷路器跳閘時(shí)間），若大差動(dòng)作且母聯(lián)電流越限則跳開雙母線上所有連接元件，最終切除故障。母聯(lián)斷路器失靈采取上述方法進(jìn)行處理。母聯(lián)失靈示意圖如圖3.4.2中所示，I母線內(nèi)部故障，I母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳母聯(lián)及I母所有連接元件，若母聯(lián)斷路器失靈，故障依然存在，延時(shí)后，若大差動(dòng)作且母聯(lián)電流越限則跳開所有連接元件，最終切除故障。 圖3.4.2母聯(lián)失靈示意圖3）母聯(lián)斷路器斷開即雙母線分裂運(yùn)行時(shí)，若母聯(lián)隔離刀閘未拉開，而僅靠隔離刀閘進(jìn)行方式識(shí)別，則母聯(lián)為運(yùn)行狀態(tài)，母聯(lián)死區(qū)故障時(shí)就會(huì)引起雙母線相繼跳閘。雙母線分裂運(yùn)行母聯(lián)死區(qū)故障如圖3.4.3中所示，K點(diǎn)故障，I母為區(qū)內(nèi)，I母差動(dòng)動(dòng)作跳I母，II母延時(shí)跳閘。這樣就擴(kuò)大了停電范圍。為避免這種情況的發(fā)生，裝置中引入母聯(lián)斷路器的輔助觸點(diǎn)以判斷母聯(lián)斷路器的投退情況，當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開時(shí)，母聯(lián)電流不計(jì)入小差的計(jì)算，這樣K點(diǎn)故障相當(dāng)于II母故障，II母差動(dòng)動(dòng)作跳開II母線以切除故障。這種運(yùn)行方式下不再進(jìn)行死區(qū)及母聯(lián)失靈的判別。 圖3.4.3雙母線分裂運(yùn)行母聯(lián)死區(qū)故障3.5方式識(shí)別在雙母線系統(tǒng)中，根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的需要，母線上的連接元件需在兩條母線間頻繁切換，為此要求母線保護(hù)能夠自動(dòng)跟蹤一次系統(tǒng)的倒閘操作。本裝置用軟件實(shí)現(xiàn)母線運(yùn)行方式的自動(dòng)識(shí)別。3.6電壓閉鎖元件電壓閉鎖元件含母線各相低電壓，負(fù)序電壓，零序電壓元件，各元件并行工作，構(gòu)成或門關(guān)系。PT斷線時(shí)，退出斷線相低電壓元件和負(fù)序電壓元件。3.7倒閘過程中差動(dòng)保護(hù)邏輯雙母線系統(tǒng)，在倒閘過程中，當(dāng)某一連接單元的兩副刀閘同時(shí)閉合時(shí)，兩條母線通過刀閘短接，成為單母線。因此，差動(dòng)保護(hù)不再作故障母線的選擇，而直接切除雙母線上所有聯(lián)接單元。雙母線系統(tǒng)在進(jìn)行倒閘操作時(shí)，用戶可能要求禁止跳母聯(lián)斷路器（去掉電源保險(xiǎn)）。從去除保險(xiǎn)到兩隔離刀閘同時(shí)閉合，時(shí)間可能較長，若此過程母線發(fā)生故障，非故障母線只能靠母聯(lián)失靈保護(hù)切除，增加了故障的切除時(shí)間。裝置設(shè)置了一個(gè)倒閘開始?jí)喊澹归l前投入此壓板，即認(rèn)為系統(tǒng)進(jìn)入倒閘過程中。倒閘結(jié)束后退出此壓板。若母聯(lián)失靈延時(shí)系統(tǒng)可以接受，也可不用該壓板。3.8雙母線分裂運(yùn)行時(shí)的保護(hù)考慮雙母線分裂運(yùn)行時(shí)，裝置自動(dòng)修改大差制動(dòng)系數(shù)，以保證在某些運(yùn)行方式下，母線內(nèi)部故障大差有足夠的靈敏度。雙母線分裂運(yùn)行如圖3.8.1中所示，K點(diǎn)故障時(shí)大差差動(dòng)電流與制動(dòng)電流之比為0.33,此時(shí)須修改大差制動(dòng)系數(shù)，保證差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作以切除故障。圖3.8.1雙母線分裂運(yùn)行3.9母聯(lián)（分段）充電保護(hù)當(dāng)一段母線經(jīng)母聯(lián)（分段）對(duì)另一段母線或某一線路充電時(shí)，投入充電保護(hù)壓板，若被充電元件存在故障，充電保護(hù)將母聯(lián)（分段）斷路器跳開。充電保護(hù)設(shè)置一速動(dòng)段和一延時(shí)段，延時(shí)時(shí)間由用戶整定。充電完成后退出充電保護(hù)壓板。3.10CT斷線閉鎖及告警WMH-800母線保護(hù)裝置利用差流進(jìn)行CT斷線的判別。正常運(yùn)行時(shí)，大差以及各段母線小差為零。當(dāng)差流連續(xù)越限時(shí)判為CT斷線，閉鎖斷線相該段母線差動(dòng)保護(hù)并發(fā)告警信號(hào)。3.11PT斷線告警當(dāng)電壓低于PT斷線定值或負(fù)序、零序電壓（計(jì)算所得）長時(shí)間過限（7V）時(shí)，即判為PT斷線，裝置延時(shí)發(fā)PT斷線信號(hào)。PT斷線后退出斷線相低電壓元件和負(fù)序電壓元件，保留健全相低電壓、零序電壓（開口三角）元件，以保證PT斷線時(shí)發(fā)生任何故障復(fù)合電壓元件仍能可靠動(dòng)作。3.12斷路器失靈保護(hù)（可選）任一斷路器失靈時(shí)，來自外部該元件的失靈啟動(dòng)觸點(diǎn)啟動(dòng)失靈保護(hù)，失靈保護(hù)判出該元件所在母線，并經(jīng)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間切除母聯(lián)和失靈元件所在的母線。斷路器失靈保護(hù)組屏方案有三種：一.和母線保護(hù)同組一面屏，作為母線保護(hù)的一個(gè)功能，與母線保護(hù)共出口回路；二.單獨(dú)組屏并加電流判斷，硬件配置與WMH-800相同，型號(hào)為WSL-800/A；三.單獨(dú)組屏不加電流判斷，硬件配置包括失靈啟動(dòng)箱和電壓閉鎖箱各一，型號(hào)為WSL-800/B。4主要技術(shù)數(shù)據(jù)整組動(dòng)作時(shí)間：在2倍整定電流以上、0.5倍整定電壓以下，保護(hù)整組動(dòng)作時(shí)間為16ms。5總體結(jié)構(gòu)及主接線顯示1）WMH-800型微機(jī)母線保護(hù)總體結(jié)構(gòu)如圖5.1.1所示。人機(jī)接口B相差動(dòng)保護(hù)人機(jī)接口B相差動(dòng)保護(hù)C相差動(dòng)保護(hù)A相差動(dòng)保護(hù)電壓閉鎖圖5.1WMH-800微機(jī)母線保護(hù)裝置總體結(jié)構(gòu)圖5.1.1清楚地顯示出保護(hù)各單元之間的邏輯關(guān)系。ABC三相差動(dòng)保護(hù)單元各自獨(dú)立，分別完成各自的模擬量采集及轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入、保護(hù)邏輯運(yùn)算、信號(hào)及跳令的開出。電壓閉鎖裝置也是一個(gè)獨(dú)立的單元，完成電壓量的采集及轉(zhuǎn)換、電壓閉鎖邏輯判斷、信號(hào)及跳令的開出。2）主接線顯示典型雙母線接線方式的差動(dòng)A箱面板如圖5.1.2所示。圖5.2主接線顯示差動(dòng)B、C兩箱面板不裝母線運(yùn)行方式模擬顯示燈，只裝設(shè)信號(hào)燈。對(duì)單母線（或一倍半斷路器接線）和單母分段接線，由于不存在元件倒閘即母線運(yùn)行方式是固定的，不需要進(jìn)行母線運(yùn)行方式識(shí)別，因此不裝設(shè)母線運(yùn)行方式模擬顯示燈。3）母線運(yùn)行方式模擬顯示燈母線運(yùn)行方式模擬顯示燈如圖5.1.3所示：圖5.1.3雙母線運(yùn)行方式模擬顯示燈本裝置用畫線和小燈來模擬顯示雙母線運(yùn)行方式。G表示母聯(lián)隔離刀閘，1G表示一母隔離刀閘，2G表示二母隔離刀閘，小燈的明滅表示刀閘的合開。G亮表示母聯(lián)開關(guān)投入即兩條母線并列運(yùn)行，1G亮表示對(duì)應(yīng)的元件掛在一母線上，2