BP—2B微機(jī)母差保護(hù)原理分析及建議

王綱 成浩

【摘要】分析了BP-2B微機(jī)型母差保護(hù)原理的一些特點(diǎn)；并針對(duì)該母差保護(hù)的不足，提出一些改進(jìn)建議。

【關(guān)鍵詞】BP-2B母差保護(hù) 故障分量復(fù)式比率 TA飽和檢測(cè)

BP-2B微機(jī)型母差保護(hù)適用于500kV電壓等級(jí)及以下的母線保護(hù)，具備母線差動(dòng)保護(hù)及斷路器失靈保護(hù)等功能。BP-2B是BP-2A的升級(jí)版，它彌補(bǔ)了BP-2A自身存在的一些缺陷。本論文針對(duì)BP-2B微機(jī)型母差保護(hù)的原理進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單分析，并提出了該母差不足之處的改進(jìn)建議。

1BP-2B母線保護(hù)原理特點(diǎn)分析

1.1故障分量復(fù)式比率差動(dòng)

BP-2B母差保護(hù)啟動(dòng)采用兩個(gè)判據(jù)：分相電流突變量啟動(dòng)和差流越限，其差動(dòng)元件采用原來(lái)的復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)外，還增加了故障分量復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)。這也是BP-2B微機(jī)母差區(qū)別于BP-2A微機(jī)母差的特點(diǎn)之一。故障分量復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)的動(dòng)作表達(dá)式為：ΔId>ΔIdset；ΔId>Kr（ΔIr-ΔId）；Id>Idset；ID>0.5×（Ir-Id）；ΔId：故障分量差電流；ΔIdset：故障分量差電流門(mén)檻定值；ΔI：母線上所有連接元件故障電流的絕對(duì)值之和。

故障分量復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)分析：

根據(jù)疊加原理可知，故障點(diǎn)的電流為故障分量電流和負(fù)荷電流的疊加。故障分量電流有以下特點(diǎn)：（1）當(dāng)發(fā)生母線區(qū)內(nèi)故障時(shí)，母線上所有支路同名相故障分量電流的相位幾乎相同；（2）理論上只要故障點(diǎn)過(guò)渡電阻不是無(wú)窮大，發(fā)生母線內(nèi)部故障時(shí)，故障分量電流的相位關(guān)系基本不會(huì)改變。因此利用故障電流分量做判據(jù)的好處就是可以有效的減小負(fù)荷電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)靈敏度造成的影響，從而減小了故障前系統(tǒng)電源功角關(guān)系對(duì)保護(hù)動(dòng)作特性的影響，大大提高了保護(hù)切除經(jīng)過(guò)渡電阻接地的故障的可靠性。由于故障電流分量存在暫態(tài)特性，因此故障分量復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)僅在電流突變后第1個(gè)周波內(nèi)投入，并采用低值制動(dòng)系數(shù)的復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)來(lái)閉鎖。

1.2比率系數(shù)

當(dāng)雙母線分裂運(yùn)行的時(shí)侯，在Ⅱ母故障時(shí)，在I母上的負(fù)荷電流仍然可能流出母線，此負(fù)荷電流會(huì)降低母差保護(hù)大差靈敏度，這時(shí)比率系數(shù)要隨之變低，否則可能會(huì)造成母差保護(hù)的拒動(dòng)。本BP裝置的大差比率系數(shù)具有兩個(gè)定值：當(dāng)母線并列運(yùn)行時(shí)，裝置采用比率系數(shù)高值；而當(dāng)母線分裂運(yùn)行時(shí)，裝置比率系數(shù)采用低值；裝置可根據(jù)母線不同的運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)切換大差比率系數(shù)，從而避免了雙母線分裂運(yùn)行且以弱電源方式運(yùn)行的一段母線發(fā)生故障時(shí)，大差因制動(dòng)量大而拒動(dòng)，并導(dǎo)致母線保護(hù)拒動(dòng)的可能性。

1.3TA飽和檢測(cè)判據(jù)

當(dāng)母線發(fā)生區(qū)外出口故障時(shí)，會(huì)使TA發(fā)生嚴(yán)重飽和，此時(shí)如果出現(xiàn)差電流的話，會(huì)造成母線差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。BP-2B母差保護(hù)根據(jù)TA飽和后二次電流波形的特點(diǎn)增設(shè)了TA飽和檢測(cè)元件，用來(lái)判別差電流的產(chǎn)生是否由區(qū)外故障時(shí)TA飽和所引起的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析得知：（1）比較區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障TA飽和的情況，ΔId與ΔIr的動(dòng)作時(shí)序完全不同；（2）在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，TA飽和時(shí)差電流波形畸變和各周波均存在線形傳變區(qū)。BP-2B以此特點(diǎn)為判據(jù)，能準(zhǔn)確地檢測(cè)出TA飽和發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)刻。對(duì)于區(qū)外故障，TA飽和以后，BP母差保護(hù)先閉鎖一個(gè)周波，而后開(kāi)放TA的線性傳變區(qū)，這樣即便轉(zhuǎn)換性故障，保護(hù)仍會(huì)可靠動(dòng)作。

2不足及改進(jìn)建議

2.1發(fā)生轉(zhuǎn)換性故障時(shí)母差保護(hù)的響應(yīng)時(shí)間

區(qū)外出口性故障時(shí)TA嚴(yán)重飽和，母差保護(hù)應(yīng)可靠閉鎖。此時(shí)如轉(zhuǎn)為區(qū)內(nèi)故障，BP裝置需要一個(gè)周波以后才能開(kāi)放保護(hù)功能，從而延長(zhǎng)了保護(hù)跳閘出口的時(shí)間：一個(gè)周波（20ms）加上保護(hù)出口時(shí)間（小于20ms），再加開(kāi)關(guān)機(jī)械分閘時(shí)間，共計(jì)要100ms左右。顯而100ms的故障電流對(duì)電網(wǎng)以及設(shè)備是非常不利的。建議在BP-2B母差保護(hù)中是否可以加入支路電流幅值和幅角變化判別元件、尤其是幅角變化時(shí)，立即開(kāi)放母差保護(hù)功能，這樣可以大大縮短在轉(zhuǎn)換性故障時(shí)的母差保護(hù)的跳閘出口時(shí)間。

2.2光隔損壞導(dǎo)致開(kāi)入量的消失

光隔元件和24v電源元件會(huì)由于環(huán)境等因素?fù)p壞，這將導(dǎo)致母差開(kāi)入量的采集不正確，會(huì)使得母差保護(hù)異常報(bào)警。此時(shí)應(yīng)立即閉鎖母差保護(hù)裝置，將其退出運(yùn)行。由于BP保護(hù)根據(jù)刀閘位置來(lái)判別支路電流是否計(jì)算在差電流內(nèi)，建議增設(shè)刀閘記憶功能，在發(fā)生光隔損壞或刀閘付接點(diǎn)接觸不良的情況下，能記住刀閘異常前的位置，并發(fā)出信號(hào)。這樣的話母差可以不退出運(yùn)行。保證了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

2.3母差和失靈保護(hù)共用跳閘出口回路

BP-2B母差保護(hù)和失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖定值的分開(kāi)整定，這是相對(duì)于其它母差保護(hù)是一個(gè)新的進(jìn)步，但目前的版本母差和失靈保護(hù)的出口跳閘仍共用一個(gè)回路，考慮到現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)投退的靈活性，建議在以后的版本中可將母差出口和失靈出口分開(kāi)，使用不同的繼電器跳閘出口。

3結(jié)語(yǔ)

BP-2B保護(hù)裝置增加了故障分量復(fù)式比率差動(dòng)判據(jù)，大差比率系數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，區(qū)外故障TA飽和檢測(cè)元件等功能，大大提高了BP-2B母線保護(hù)的可靠性。但在區(qū)外出口性轉(zhuǎn)換故障，光隔及刀閘付接點(diǎn)異常時(shí)的刀閘位置追憶，母差和失靈保護(hù)出口等方面仍不夠理想，望下一版本中進(jìn)一步的完善。

參考文獻(xiàn)：

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[4]BP-2B保護(hù)技術(shù)說(shuō)明書(shū).