淺析220kV母差保護死區(qū)的故障問題

葉和龍

摘 ?要：通過調查研究發(fā)現(xiàn)，如今往往會將一組CT裝設于220 kV母聯(lián)斷路器中，這樣就很容易出現(xiàn)保護死區(qū)，無法保證電網的正常穩(wěn)定運行。針對這種情況，文章提出了相應的方法來對保護死區(qū)進行消除，方法一是將一組CT各裝設于斷路器的兩側，并且將低電壓閉鎖功能增加于兩側保護;方法二通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能，分時段跳開母線上的斷路器;最后比較兩種方法的優(yōu)劣。

關鍵詞：保護死區(qū);母差保護

中圖分類號：TM77 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2014）35-0100-01

如今，大部分220 kV變電站在主接線方式方面通常采用的是雙母線帶旁路或者是并列運行雙母線，僅僅將一組CT裝設于母聯(lián)斷路器的一側。因為繼電保護裝置自身的而一些局限性，如果有故障發(fā)生于某一特定的小范圍內，由延時的后備保護切除掉被保護元件，我們用死區(qū)故障稱呼這一類故障。雖然死區(qū)故障并不會經常發(fā)生，但是在飛速發(fā)展的今天，電網規(guī)模逐漸增大，人們對電力系統(tǒng)運行的可靠性和安全性提出了更高的要求，如果無法及時切除死區(qū)故障，那么就會在較大程度上影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

本文就母差保護死區(qū)故障存在的問題進行探討，提出在母聯(lián)斷路器兩側各裝設一組CT的基礎上，保護加入低電壓閉鎖功能，分段跳開相應斷路器切除死區(qū)故障的對策;以及通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT），分時段跳開母線上的斷路器，進而比較兩種方法的優(yōu)劣。

1 ?常規(guī)保護邏輯

對現(xiàn)在大多數(shù)220 kV變電站而言，母聯(lián)單元一般只安裝一組電流互感器，當故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器和電流互感器之間時，依靠母差保護的動作原理將故障母線上的所有斷路器第一時限跳開，若故障點在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)CT之間則不能有效切除故障，如圖1所示。

在圖1中，如果有故障發(fā)生于G點，Ⅱ母差動保護會將其判斷為外部故障，Ⅱ母差動保護，此時由Ⅰ母差動保護動作跳開母聯(lián)斷路器及Ⅰ母上的連接元件，但是無法切除故障。因此，如果有故障發(fā)生于母聯(lián)斷路器和母聯(lián)CT之間，從母差保護的角度上來講，就有死區(qū)故障出現(xiàn)。

為了解決這個問題，國內的一些保護廠家通常將其設置為啟動母線差動繼電器，如果母聯(lián)斷路器和母聯(lián)TA側母線小差的死區(qū)，對母聯(lián)死區(qū)保護進行了設置，這樣保護動作速度就可以得到大大的提升。對于母聯(lián)死區(qū)保護存在著這樣的情況，差動保護將母線跳令發(fā)出去之后，雖然已經斷開了母聯(lián)斷路器，但是依然有電流存在于母聯(lián)TA上，并且不返回大差比率差動元件及斷路器側小差比率差動元件，經死區(qū)動作延時跳開另一條母線。為了避免在母聯(lián)跳位時，有死區(qū)故障發(fā)生，切除掉全部的母線，當兩母線都有電壓且母聯(lián)在跳位時母聯(lián)電流不計入小差，在這種情況，最好的方法是對相應的斷路器分別斷開，一般將其劃分為兩個階段。通過上文的敘述我們可以看出，如果有死區(qū)故障發(fā)生于G點，理想情況是將母聯(lián)和Ⅱ母上所有間隔的斷路器給切除掉，不需要對Ⅰ母進行切除，但是現(xiàn)在卻將Ⅰ母給切除掉了，之后對Ⅱ母上所有間隔的斷路器進行切除，需要引起人們的重視，積極創(chuàng)新。

2 ?改進保護邏輯

2.1 ?改進保護邏輯一

在母聯(lián)斷路器兩側各安裝一組CT，如圖2所示。其中CT1接入Ⅰ母小差，而CT2接入Ⅱ母小差，并且兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT）。死區(qū)故障時，流過CT1和CT2的電流的矢量和較大，從而母差保護動作分段跳開相應斷路器切除死區(qū)故障。非死區(qū)故障時，CT1和CT2的電流的矢量和幾乎為零，母差保護的動作將故障母線上的所有斷路器第一時限跳開，在此不展開討論。

①當H點故障，先跳開母聯(lián)斷路器后，Ⅰ母上電壓恢復正常，閉鎖了Ⅰ母差動保護，由Ⅱ母差動保護第二階段跳開Ⅱ母上所有間隔的斷路器，隔離故障。

②當F點故障，先跳開母聯(lián)斷路器后，Ⅱ母上電壓恢復正常，閉鎖了Ⅱ母差動保護，由Ⅰ母差動保護第二階段跳開Ⅰ母上所有間隔的斷路器，隔離故障。

2.2 ?改進保護邏輯二

在常規(guī)保護邏輯的基礎上，通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT），并且分時段跳開母線上的斷路器。死區(qū)故障時，第一時間跳開母聯(lián)斷路器后進行低電壓閉鎖判斷，電壓恢復正常的母線差動保護閉鎖，電壓未恢復正常的母線差動保護動作，如圖3所示。

當CT與母聯(lián)斷路器之間K點發(fā)生故障時，母線差動繼電器均啟動，這時分兩階段分別斷開相應斷路器，具體如下：

①首先跳開母聯(lián)斷路器。

②Ⅰ母電壓恢復正常，閉鎖Ⅰ母差保護，由Ⅱ母差保護跳母線上所有間隔的斷路器來隔離故障。

3 ?兩種改進保護邏輯比較

改進保護邏輯一能夠保證非死區(qū)故障瞬時切除，當發(fā)生死區(qū)故障時，通過有選擇性地切除母聯(lián)斷路器，進而進行低電壓保護閉鎖判斷以使電壓未恢復正常的母線差動保護動作。該方法在新建站較易實現(xiàn)，可從設計入手，增加一組CT，特別是使用GIS設備的變電站，因其CT占用空間較小，可行性較高;但該方法也存在保護動作時限配合問題、增加一組CT設計問題，特別是較老的帶有旁路的變電站，因其間隔設計已相對固定，若再新增一組CT，將會造成沒有空余空間安裝或新裝的CT與旁路安全距離不足等問題。

改進保護邏輯二能夠在現(xiàn)有一次設備的基礎上通過采用分時段跳開母線上的斷路器的方法，有效切除死區(qū)故障，但時限上的配合給保護裝置及定值整定提出了更高的要求。特別是改變了母差保護動作立即切除本母線上的所有斷路器的設置，該由先跳母聯(lián)斷路器再進行判斷，給保護裝置及定值整定提出了更高的挑戰(zhàn)，在二次問題上增加了工作量。

4 ?結 ?語

通過關于保護死區(qū)中常規(guī)保護邏輯及兩種改進保護邏輯的研究發(fā)現(xiàn)，兩種改進的保護邏輯均能夠保證有一段母線正常運行。但兩種改進保護邏輯各有千秋：改進保護邏輯一能夠保證非死區(qū)故障瞬時切除，在新建站較易實現(xiàn)，特別是使用GIS設備的變電站，但設計上需增加一組CT;改進保護邏輯二由于采用分時段跳開母線上的斷路器，時限上的配合給保護裝置及定值整定提出了更高的要求。這兩種改進保護邏輯均能在一定程度上有效降低事故的影響范圍。

參考文獻：

[1] 王梅義.電網繼電保護應用[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2] 楊奇遜.微機繼電保護基礎[M].北京：水利電力出版社，1988.

摘 ?要：通過調查研究發(fā)現(xiàn)，如今往往會將一組CT裝設于220 kV母聯(lián)斷路器中，這樣就很容易出現(xiàn)保護死區(qū)，無法保證電網的正常穩(wěn)定運行。針對這種情況，文章提出了相應的方法來對保護死區(qū)進行消除，方法一是將一組CT各裝設于斷路器的兩側，并且將低電壓閉鎖功能增加于兩側保護;方法二通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能，分時段跳開母線上的斷路器;最后比較兩種方法的優(yōu)劣。

關鍵詞：保護死區(qū);母差保護

中圖分類號：TM77 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2014）35-0100-01

如今，大部分220 kV變電站在主接線方式方面通常采用的是雙母線帶旁路或者是并列運行雙母線，僅僅將一組CT裝設于母聯(lián)斷路器的一側。因為繼電保護裝置自身的而一些局限性，如果有故障發(fā)生于某一特定的小范圍內，由延時的后備保護切除掉被保護元件，我們用死區(qū)故障稱呼這一類故障。雖然死區(qū)故障并不會經常發(fā)生，但是在飛速發(fā)展的今天，電網規(guī)模逐漸增大，人們對電力系統(tǒng)運行的可靠性和安全性提出了更高的要求，如果無法及時切除死區(qū)故障，那么就會在較大程度上影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

本文就母差保護死區(qū)故障存在的問題進行探討，提出在母聯(lián)斷路器兩側各裝設一組CT的基礎上，保護加入低電壓閉鎖功能，分段跳開相應斷路器切除死區(qū)故障的對策;以及通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT），分時段跳開母線上的斷路器，進而比較兩種方法的優(yōu)劣。

1 ?常規(guī)保護邏輯

對現(xiàn)在大多數(shù)220 kV變電站而言，母聯(lián)單元一般只安裝一組電流互感器，當故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器和電流互感器之間時，依靠母差保護的動作原理將故障母線上的所有斷路器第一時限跳開，若故障點在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)CT之間則不能有效切除故障，如圖1所示。

在圖1中，如果有故障發(fā)生于G點，Ⅱ母差動保護會將其判斷為外部故障，Ⅱ母差動保護，此時由Ⅰ母差動保護動作跳開母聯(lián)斷路器及Ⅰ母上的連接元件，但是無法切除故障。因此，如果有故障發(fā)生于母聯(lián)斷路器和母聯(lián)CT之間，從母差保護的角度上來講，就有死區(qū)故障出現(xiàn)。

為了解決這個問題，國內的一些保護廠家通常將其設置為啟動母線差動繼電器，如果母聯(lián)斷路器和母聯(lián)TA側母線小差的死區(qū)，對母聯(lián)死區(qū)保護進行了設置，這樣保護動作速度就可以得到大大的提升。對于母聯(lián)死區(qū)保護存在著這樣的情況，差動保護將母線跳令發(fā)出去之后，雖然已經斷開了母聯(lián)斷路器，但是依然有電流存在于母聯(lián)TA上，并且不返回大差比率差動元件及斷路器側小差比率差動元件，經死區(qū)動作延時跳開另一條母線。為了避免在母聯(lián)跳位時，有死區(qū)故障發(fā)生，切除掉全部的母線，當兩母線都有電壓且母聯(lián)在跳位時母聯(lián)電流不計入小差，在這種情況，最好的方法是對相應的斷路器分別斷開，一般將其劃分為兩個階段。通過上文的敘述我們可以看出，如果有死區(qū)故障發(fā)生于G點，理想情況是將母聯(lián)和Ⅱ母上所有間隔的斷路器給切除掉，不需要對Ⅰ母進行切除，但是現(xiàn)在卻將Ⅰ母給切除掉了，之后對Ⅱ母上所有間隔的斷路器進行切除，需要引起人們的重視，積極創(chuàng)新。

2 ?改進保護邏輯

2.1 ?改進保護邏輯一

在母聯(lián)斷路器兩側各安裝一組CT，如圖2所示。其中CT1接入Ⅰ母小差，而CT2接入Ⅱ母小差，并且兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT）。死區(qū)故障時，流過CT1和CT2的電流的矢量和較大，從而母差保護動作分段跳開相應斷路器切除死區(qū)故障。非死區(qū)故障時，CT1和CT2的電流的矢量和幾乎為零，母差保護的動作將故障母線上的所有斷路器第一時限跳開，在此不展開討論。

①當H點故障，先跳開母聯(lián)斷路器后，Ⅰ母上電壓恢復正常，閉鎖了Ⅰ母差動保護，由Ⅱ母差動保護第二階段跳開Ⅱ母上所有間隔的斷路器，隔離故障。

②當F點故障，先跳開母聯(lián)斷路器后，Ⅱ母上電壓恢復正常，閉鎖了Ⅱ母差動保護，由Ⅰ母差動保護第二階段跳開Ⅰ母上所有間隔的斷路器，隔離故障。

2.2 ?改進保護邏輯二

在常規(guī)保護邏輯的基礎上，通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT），并且分時段跳開母線上的斷路器。死區(qū)故障時，第一時間跳開母聯(lián)斷路器后進行低電壓閉鎖判斷，電壓恢復正常的母線差動保護閉鎖，電壓未恢復正常的母線差動保護動作，如圖3所示。

當CT與母聯(lián)斷路器之間K點發(fā)生故障時，母線差動繼電器均啟動，這時分兩階段分別斷開相應斷路器，具體如下：

①首先跳開母聯(lián)斷路器。

②Ⅰ母電壓恢復正常，閉鎖Ⅰ母差保護，由Ⅱ母差保護跳母線上所有間隔的斷路器來隔離故障。

3 ?兩種改進保護邏輯比較

改進保護邏輯一能夠保證非死區(qū)故障瞬時切除，當發(fā)生死區(qū)故障時，通過有選擇性地切除母聯(lián)斷路器，進而進行低電壓保護閉鎖判斷以使電壓未恢復正常的母線差動保護動作。該方法在新建站較易實現(xiàn)，可從設計入手，增加一組CT，特別是使用GIS設備的變電站，因其CT占用空間較小，可行性較高;但該方法也存在保護動作時限配合問題、增加一組CT設計問題，特別是較老的帶有旁路的變電站，因其間隔設計已相對固定，若再新增一組CT，將會造成沒有空余空間安裝或新裝的CT與旁路安全距離不足等問題。

改進保護邏輯二能夠在現(xiàn)有一次設備的基礎上通過采用分時段跳開母線上的斷路器的方法，有效切除死區(qū)故障，但時限上的配合給保護裝置及定值整定提出了更高的要求。特別是改變了母差保護動作立即切除本母線上的所有斷路器的設置，該由先跳母聯(lián)斷路器再進行判斷，給保護裝置及定值整定提出了更高的挑戰(zhàn)，在二次問題上增加了工作量。

4 ?結 ?語

通過關于保護死區(qū)中常規(guī)保護邏輯及兩種改進保護邏輯的研究發(fā)現(xiàn)，兩種改進的保護邏輯均能夠保證有一段母線正常運行。但兩種改進保護邏輯各有千秋：改進保護邏輯一能夠保證非死區(qū)故障瞬時切除，在新建站較易實現(xiàn)，特別是使用GIS設備的變電站，但設計上需增加一組CT;改進保護邏輯二由于采用分時段跳開母線上的斷路器，時限上的配合給保護裝置及定值整定提出了更高的要求。這兩種改進保護邏輯均能在一定程度上有效降低事故的影響范圍。

參考文獻：

[1] 王梅義.電網繼電保護應用[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2] 楊奇遜.微機繼電保護基礎[M].北京：水利電力出版社，1988.

摘 ?要：通過調查研究發(fā)現(xiàn)，如今往往會將一組CT裝設于220 kV母聯(lián)斷路器中，這樣就很容易出現(xiàn)保護死區(qū)，無法保證電網的正常穩(wěn)定運行。針對這種情況，文章提出了相應的方法來對保護死區(qū)進行消除，方法一是將一組CT各裝設于斷路器的兩側，并且將低電壓閉鎖功能增加于兩側保護;方法二通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能，分時段跳開母線上的斷路器;最后比較兩種方法的優(yōu)劣。

關鍵詞：保護死區(qū);母差保護

中圖分類號：TM77 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2014）35-0100-01

如今，大部分220 kV變電站在主接線方式方面通常采用的是雙母線帶旁路或者是并列運行雙母線，僅僅將一組CT裝設于母聯(lián)斷路器的一側。因為繼電保護裝置自身的而一些局限性，如果有故障發(fā)生于某一特定的小范圍內，由延時的后備保護切除掉被保護元件，我們用死區(qū)故障稱呼這一類故障。雖然死區(qū)故障并不會經常發(fā)生，但是在飛速發(fā)展的今天，電網規(guī)模逐漸增大，人們對電力系統(tǒng)運行的可靠性和安全性提出了更高的要求，如果無法及時切除死區(qū)故障，那么就會在較大程度上影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

本文就母差保護死區(qū)故障存在的問題進行探討，提出在母聯(lián)斷路器兩側各裝設一組CT的基礎上，保護加入低電壓閉鎖功能，分段跳開相應斷路器切除死區(qū)故障的對策;以及通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT），分時段跳開母線上的斷路器，進而比較兩種方法的優(yōu)劣。

1 ?常規(guī)保護邏輯

對現(xiàn)在大多數(shù)220 kV變電站而言，母聯(lián)單元一般只安裝一組電流互感器，當故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器和電流互感器之間時，依靠母差保護的動作原理將故障母線上的所有斷路器第一時限跳開，若故障點在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)CT之間則不能有效切除故障，如圖1所示。

在圖1中，如果有故障發(fā)生于G點，Ⅱ母差動保護會將其判斷為外部故障，Ⅱ母差動保護，此時由Ⅰ母差動保護動作跳開母聯(lián)斷路器及Ⅰ母上的連接元件，但是無法切除故障。因此，如果有故障發(fā)生于母聯(lián)斷路器和母聯(lián)CT之間，從母差保護的角度上來講，就有死區(qū)故障出現(xiàn)。

為了解決這個問題，國內的一些保護廠家通常將其設置為啟動母線差動繼電器，如果母聯(lián)斷路器和母聯(lián)TA側母線小差的死區(qū)，對母聯(lián)死區(qū)保護進行了設置，這樣保護動作速度就可以得到大大的提升。對于母聯(lián)死區(qū)保護存在著這樣的情況，差動保護將母線跳令發(fā)出去之后，雖然已經斷開了母聯(lián)斷路器，但是依然有電流存在于母聯(lián)TA上，并且不返回大差比率差動元件及斷路器側小差比率差動元件，經死區(qū)動作延時跳開另一條母線。為了避免在母聯(lián)跳位時，有死區(qū)故障發(fā)生，切除掉全部的母線，當兩母線都有電壓且母聯(lián)在跳位時母聯(lián)電流不計入小差，在這種情況，最好的方法是對相應的斷路器分別斷開，一般將其劃分為兩個階段。通過上文的敘述我們可以看出，如果有死區(qū)故障發(fā)生于G點，理想情況是將母聯(lián)和Ⅱ母上所有間隔的斷路器給切除掉，不需要對Ⅰ母進行切除，但是現(xiàn)在卻將Ⅰ母給切除掉了，之后對Ⅱ母上所有間隔的斷路器進行切除，需要引起人們的重視，積極創(chuàng)新。

2 ?改進保護邏輯

2.1 ?改進保護邏輯一

在母聯(lián)斷路器兩側各安裝一組CT，如圖2所示。其中CT1接入Ⅰ母小差，而CT2接入Ⅱ母小差，并且兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT）。死區(qū)故障時，流過CT1和CT2的電流的矢量和較大，從而母差保護動作分段跳開相應斷路器切除死區(qū)故障。非死區(qū)故障時，CT1和CT2的電流的矢量和幾乎為零，母差保護的動作將故障母線上的所有斷路器第一時限跳開，在此不展開討論。

①當H點故障，先跳開母聯(lián)斷路器后，Ⅰ母上電壓恢復正常，閉鎖了Ⅰ母差動保護，由Ⅱ母差動保護第二階段跳開Ⅱ母上所有間隔的斷路器，隔離故障。

②當F點故障，先跳開母聯(lián)斷路器后，Ⅱ母上電壓恢復正常，閉鎖了Ⅱ母差動保護，由Ⅰ母差動保護第二階段跳開Ⅰ母上所有間隔的斷路器，隔離故障。

2.2 ?改進保護邏輯二

在常規(guī)保護邏輯的基礎上，通過保護裝置的改造及保護定值的重新整定，兩小差都加入低電壓閉鎖功能（電壓取自220 kV母線PT），并且分時段跳開母線上的斷路器。死區(qū)故障時，第一時間跳開母聯(lián)斷路器后進行低電壓閉鎖判斷，電壓恢復正常的母線差動保護閉鎖，電壓未恢復正常的母線差動保護動作，如圖3所示。

當CT與母聯(lián)斷路器之間K點發(fā)生故障時，母線差動繼電器均啟動，這時分兩階段分別斷開相應斷路器，具體如下：

①首先跳開母聯(lián)斷路器。

②Ⅰ母電壓恢復正常，閉鎖Ⅰ母差保護，由Ⅱ母差保護跳母線上所有間隔的斷路器來隔離故障。

3 ?兩種改進保護邏輯比較

改進保護邏輯一能夠保證非死區(qū)故障瞬時切除，當發(fā)生死區(qū)故障時，通過有選擇性地切除母聯(lián)斷路器，進而進行低電壓保護閉鎖判斷以使電壓未恢復正常的母線差動保護動作。該方法在新建站較易實現(xiàn)，可從設計入手，增加一組CT，特別是使用GIS設備的變電站，因其CT占用空間較小，可行性較高;但該方法也存在保護動作時限配合問題、增加一組CT設計問題，特別是較老的帶有旁路的變電站，因其間隔設計已相對固定，若再新增一組CT，將會造成沒有空余空間安裝或新裝的CT與旁路安全距離不足等問題。

改進保護邏輯二能夠在現(xiàn)有一次設備的基礎上通過采用分時段跳開母線上的斷路器的方法，有效切除死區(qū)故障，但時限上的配合給保護裝置及定值整定提出了更高的要求。特別是改變了母差保護動作立即切除本母線上的所有斷路器的設置，該由先跳母聯(lián)斷路器再進行判斷，給保護裝置及定值整定提出了更高的挑戰(zhàn)，在二次問題上增加了工作量。

4 ?結 ?語

通過關于保護死區(qū)中常規(guī)保護邏輯及兩種改進保護邏輯的研究發(fā)現(xiàn)，兩種改進的保護邏輯均能夠保證有一段母線正常運行。但兩種改進保護邏輯各有千秋：改進保護邏輯一能夠保證非死區(qū)故障瞬時切除，在新建站較易實現(xiàn)，特別是使用GIS設備的變電站，但設計上需增加一組CT;改進保護邏輯二由于采用分時段跳開母線上的斷路器，時限上的配合給保護裝置及定值整定提出了更高的要求。這兩種改進保護邏輯均能在一定程度上有效降低事故的影響范圍。

參考文獻：

[1] 王梅義.電網繼電保護應用[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2] 楊奇遜.微機繼電保護基礎[M].北京：水利電力出版社，1988.