母联开关死区故障的母线保护动作行为分析

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1、2014年12月SHANXIELECTRICPOWERDec.2014母联开关死区故障的母线保护动作行为分析白瑞，马振国，张悦（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）摘要：阐述了母联开关在分位、合位、充电等状态时母线保护死区故障的逻辑原理，分析了母联电流互感器不同配置及安装位置下母线保护的动作行为特征，对母线保护的现场测试、母联电流互感器二次绕组的使用设计以及提高母线保护设备的安全运行水平具有一定的借鉴作用。关键词：母线保护；母联电流互感器；死区故障中图分类号：TM773文献标志码：B文章

2、编号：1671-0320（2014）06-0027-03对于含有母联开关元件的母线保护来说，由于母联开关在一次系统中所起的特殊联络作用，母联电流在母线保护中不仅要根据运行方式来判断是否参与差流运算，而且还要参与死区等复杂故障的逻辑判别。母联电流使用上的这种复杂性，常常使得人们对死区故障逻辑的理解存在很大差异，在现场多次发现测试人员对死区故障逻辑试验思路含糊以及母联电流互感器CT（CurrentTransform）使用不当造成设计失误的情况。工作，当大差元件和对应母线的小差元件动作时，母线保护就有选择地切除故

3、障母线。由此可见，母联电流在参与各条母线“小差”运算以及反应母线运行状态方面起着重要的作用。1.2母联电流在死区逻辑中的应用由于母联CT配置的特殊性以及死区形式的多样性，母线保护中设有专门的死区故障逻辑。所谓死区故障就是指断路器和CT之间的故障。母线保护正是利用母联电流并结合母线运行状态来对各种死区故障进行判别的。母联死区故障形式一般有合位死区、分位死区、充电死区3种情况。1母联电流在母线保护中的应用1.1母线保护动作原理目前，含有母联元件的母线保护装置，其原理均是以两条母线上所有元件的“和电流”（不含母联

4、电流）形成“大差电流”来判别区内、区外故障；而以每条母线上所有元件的“和电流”（含母联电流）形成“小差电流”来选择故障母线进行2母联死区故障及动作行为分析2.1单侧CT安装情况母联开关处只有1组CT时，它有2种安装位置，1种是安装在靠近Ⅰ母线侧（CT1），另一种是安装在靠近Ⅱ母线侧（CT2），如图1所示（CT应有两个保护级的二次绕组才可实现双重化的母线保护配置）。以CT2情况进行分析，然后对CT1、CT2两种情况进行阐述。收稿日期：2014-10-08，修回日期：2014-10-19作者简介：白瑞（1969

5、），男，山西五台人，1999年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事继电保护调试及仿真试验工作；马振国（1978），男，山西大同人，2004年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，工程师，从事继电保护调试及仿真试验工作；张悦（1965），女，江苏苏州人，1988年毕业于太原工业大学电力分院电力系统自动化专业，高级工程师，从事继电保护调试及仿真试验工作。CT1F1Ⅰ母线母联F2Ⅱ母线CT2支路支路图1双母线接线母联CT安装位置图·27·山西电力2014年第6期2.1.1合位死区及动作行

6、为分析2.1.1.1合位死区逻辑合位死区就是母联断路器为合位，两条母线并列运行过程中，断路器与CT2之间发生的故障（F2），如图1所示。此故障对于Ⅰ母线是区内；对于Ⅱ母线是区外，母线保护动作跳母联开关和Ⅰ母线元件后，F2故障仍然存在。为了解决这一问题，母差保护中设计了合位死区逻辑，如图2所示。逻辑过程是：在母线保护发出母线跳闸命令且母联断路器已跳开，但母联CT2仍然有电流，且大差元件及小差元件不返回的情况下，经150ms延时后判定为死区故障，此时母联电流要退出小差计算，由母线保护发出跳闸命令切除死区故障。此

7、时母联电流就退出小差计算。如果此时发生死区故障母联电流突然出现时，仍有400ms退出小差的时间，保证可靠切除死区故障。母联电流退出小差图3母联分位死区保护逻辑图2.1.2.2分位死区动作行为分析当发生CT2的死区故障（F2）时，母线保护只切除Ⅱ母线元件，Ⅰ母线元件正常运行。当发生CT1的死区故障（F1）时，母线保护只切除Ⅰ母线元件，Ⅱ母线元件正常运行。2.1.3充电死区及动作行为分析2.1.3.1充电死区闭锁逻辑充电死区就是指利用母联断路器进行充电过程中，发生在断路器与CT2之间的故障。充电前状态应该是Ⅰ母

8、线正常运行，Ⅱ母线是不带电的空母线。当Ⅰ母线向Ⅱ母线充电同时发生死区故障情况时，为了防止母线保护将运行的Ⅰ母线误切除，设计了充电死区闭锁差动保护逻辑，如图4所示。逻辑过程是：由操作箱（智能终端）提供的手合触点和母联CT“有无电流”的判别，作为母线保护判断母联充电并进入充电逻辑的依据；充电逻辑有效时间为手合触点由“0”变为“1”后的1s内，1s后恢复为正常运行母线保护逻辑；母线保护在充电逻辑有效时间内，如满足动作条