BP-2A型微機母差保護在雙母線(xiàn)單分段接線(xiàn)中的應用

0 引言

母線(xiàn)差動(dòng)保護是確?？焖俣羞x擇性地切除母線(xiàn)故障，保障系統安全穩定運行的重要保護。差動(dòng)保護是利用基爾霍夫電流定律工作的，當母線(xiàn)正常工作和區外故障時(shí)，母線(xiàn)就相當于一個(gè)節點(diǎn)，流入的電流和流出的電流相等，差動(dòng)保護不動(dòng)作。當母線(xiàn)故障時(shí)，掛在母線(xiàn)上有電源的線(xiàn)路向母線(xiàn)提供短路電流，差動(dòng)保護感受到的二次電流和正比于故障點(diǎn)電流，差動(dòng)保護動(dòng)作。

華北油田任東220kV站110kV側原為雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式，母差保護為BP-2A微機型，后因供電方式需要改為雙母線(xiàn)單分段接線(xiàn)形式，因此，母差保護無(wú)疑必須配合一次接線(xiàn)進(jìn)行相應調整，但如何結合產(chǎn)品對軟、硬件進(jìn)行升級?如何檢驗動(dòng)作過(guò)程?分析、判斷差動(dòng)保護的運行情況?是值得深入探討研究的新課題。

1 110kV主接線(xiàn)改造簡(jiǎn)介

任東220kV主接線(xiàn)的改造情況為：

1.1原110kV母線(xiàn)為110kV4、110kV5雙母線(xiàn)，根據供電方式需要，將原110kV4母線(xiàn)一分為二，分別稱(chēng)為110kV4甲和110kV4乙母線(xiàn)。

1.2拆除原母聯(lián)145間隔設備，將其間隔改造為分段間隔，裝設隔離開(kāi)關(guān)144-4甲、144-4乙、電流互感器、分段斷路器144。

1.3將原1個(gè)出線(xiàn)間隔改造為母聯(lián)145間隔，與原145布局不同的是電流互感器改在145斷路器與145-5隔離開(kāi)關(guān)間。

改造后的110kV主接線(xiàn)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 110kV主接線(xiàn)簡(jiǎn)圖

2 雙母線(xiàn)單分段差動(dòng)保護邏輯設計

BP-2A微機母差保護裝置為復式比率差動(dòng)保護，功能非常強大，可以實(shí)現母線(xiàn)差動(dòng)保護、母聯(lián)充電保護、母聯(lián)過(guò)流保護、母聯(lián)失靈及死區保護、斷路器失靈保護等功能。主接線(xiàn)改造后，這些功能都要進(jìn)行相應調整。本文只討論差動(dòng)保護和分段、母聯(lián)失靈及死區保護的邏輯框圖設計，其余內容不做討論。

原雙母線(xiàn)差動(dòng)保護邏輯框圖見(jiàn)圖2。

差動(dòng)回路由1個(gè)母線(xiàn)大差動(dòng)和2個(gè)母線(xiàn)小差動(dòng)組成。母線(xiàn)大差動(dòng)是指除母聯(lián)145以外的母線(xiàn)上所有支路電流所構成的差動(dòng)回路，某段母線(xiàn)小差動(dòng)是指與該段母線(xiàn)相連接的各支路電流構成的差動(dòng)回路，包括與該段母線(xiàn)相連的母聯(lián)145二次電流。

主接線(xiàn)變化后，差動(dòng)保護必須適應這種變化，當母線(xiàn)發(fā)生故障后進(jìn)行正確選擇跳閘，以可靠隔離故障點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)就是：4甲母線(xiàn)故障跳144及該母線(xiàn)所有分支斷路器;4乙母線(xiàn)故障跳144、145及該母線(xiàn)所有分支斷路器;5母線(xiàn)故障跳145及該母線(xiàn)所有分支斷路器。

據此將邏輯框圖設計為圖3。

圖3 雙母線(xiàn)單分段差動(dòng)保護邏輯圖

和原雙母線(xiàn)保護一樣，通過(guò)大差動(dòng)判別區內和區外故障，通過(guò)各段小差動(dòng)來(lái)選擇故障母線(xiàn)。母線(xiàn)大差動(dòng)是指除分段144、母聯(lián)145以外的母線(xiàn)上所有支路電流所構成的差動(dòng)回路，某段母線(xiàn)小差動(dòng)是指與該段母線(xiàn)相連接的各支路電流構成的差動(dòng)回路，包括與該段母線(xiàn)相連的分段144、母聯(lián)145二次電流。電流互感器的極性接法是至關(guān)重要的，規定母聯(lián)145電流互感器極性以電流從5母線(xiàn)流向4乙為正，分段144電流互感器極性以電流從4甲母線(xiàn)流向4乙母線(xiàn)為正，所有線(xiàn)路電流互感器極性以線(xiàn)路側流入母線(xiàn)為正。具體的母線(xiàn)小差計算公式如下所示：

差動(dòng)電流Id為各支路電流的矢量和取模值，制動(dòng)電流Ir為各支路電流矢量取模值的和。在制動(dòng)量的計算中引入差動(dòng)電流，使得該繼電器在區內故障時(shí)無(wú)制動(dòng)，而在區外故障時(shí)有極強的制動(dòng)特性，能非常明確地區分區內和區外故障。復式比率差動(dòng)繼電器的動(dòng)作判據為[1]：

為防止在母線(xiàn)分列運行的情況下，弱電源側母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)大差比率差動(dòng)元件的靈敏度不夠，比率制動(dòng)系數設定高、低兩個(gè)定值，當母聯(lián)及分段斷路器均處于合閘位置時(shí)大差比率差動(dòng)元件采用比率制動(dòng)系數高值，而當母線(xiàn)分列運行時(shí)自動(dòng)轉用大差比率制動(dòng)系數低值;小差始終采用比率制動(dòng)系數高值。

母線(xiàn)大差動(dòng)的構成不受母線(xiàn)運行方式變化的影響，而各段母線(xiàn)小差動(dòng)，則是根據各支路的隔離開(kāi)關(guān)位置，由母線(xiàn)運行方式自適應環(huán)節來(lái)自動(dòng)地、實(shí)時(shí)地進(jìn)行組合。因此，為防止母線(xiàn)故障時(shí)，故障母線(xiàn)的進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)消失導致母線(xiàn)小差無(wú)法達到動(dòng)作條件，母差保護另設一后備段，當母線(xiàn)大差動(dòng)動(dòng)作，且無(wú)小差動(dòng)作，則經(jīng)過(guò)250ms切除母線(xiàn)上所有的元件。