110Kv变电所母线保护Word文档格式.doc
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虽然母线发生故障的几率很低,但母线故障的后果十分严重,它将使连接在故障母线上所有元件在母线故障修复期间或切换到另一组母线所必需的时间内被停电,尤其发生母线多相短路而不能瞬间切除时,可能破坏整个电力系统的并列运行稳定性。
1.2母线保护的装设原则
由于母线在电力系统中的地位和母线发生故障造成的后果的严重性及其母线保护在电力系统中的重要性,因此必需装设相应的保护庄主,以便快速、有选择性地切除故障母线。
根据电力装置的继电保护和自动装置设计规范规程规定,装设母线保护的原则如下:
1)对3~10KV分段母线宜采用不完全电流差动保护,保护装置应接入有电源支路的电流。
保护装置应由两段组成,第一段可采用无时限或带时限的电流速断,当灵敏系数不符合要求时,可采用电流闭锁电压速断;
第二段可采用过电流保护。
当灵敏系数不符合要求时,可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路。
2)对发电厂和变电所的KV电压的母线,在下列情况下应装设专用的母线保护:
(1)110KV双母线;
(2)110KV单母线,重要的发电厂或变电所的KV母线,根据系统稳定要求或为保证重要用户最低允许电压要求,需要快速地切除母线上的故障时。
3)旁路断路器和兼作旁路的母联或分段断路器上,应装设可代替线路保护的保护装置。
在专用的母联或母线分段断路器上,可装设相电流或零序电流保护,作母线充电合闸时的保护。
1.3母线保护配置的选型和方案设计
随着母线保护的微机化,微机型母线保护相对于传统的母线保护,它有着以下优点:
可以允许TA变比不同,通过调整系数可以对其进行整定;
微机母线保护对TA保护具有独特的判据;
还具有灵活的后台通信方式,可方便地与监控系统互联来完成信息的远传与远控;
其主要特点是充分运用了微型计算机进行数字计算的能力,方便的实现比率制动特性的电流瞬时值的差动保护原理。
在本设计方案中110KV母线、35KV母线及其10KV母线的保护均采用南瑞集团RCS-915AB型微机母线保护装置,根据不同的运行环境选择不同的保护进行对其保护。
该装置使用于各种电压等级的单母线、单母分段、双母线等各种主接线方式,母线上允许所接的线路与原件数最多为21(包括母联),并可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。
1.4RCS-915AB型母线保护硬件配置
该保护装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联过流保护、母联非全相保护以及断路器失灵保护等功能。
保护装置有两个RS-485通讯接口和一个光纤通讯接口,支持IEC60044-8点对点光纤通讯的方案实现电子式互感器数据的接入。
装置核心部分采用的是32位单片微处理器MC68332,能够完成保护出口逻辑及后台功能;
为使保护装置有较大的数据处理能力,保护运算采用高速数字处理处理(DSP)芯片。
装置采样率为每周波24点,在故障全过程对所有保护算法进行并行实时计算,使其具有很高的固有可靠性及安全性。
输入电流、电压首先经隔离互感器传至二次侧,成为小电压信号分别进入CPU板和管理版。
通过CPU板完成对保护逻辑及跳闸出口功能,同时能够完成事件记录及打印、保护部分的后台通讯及,面板CPU的通讯;
,配有RS-485和光纤通讯接口(可选)。
支持电力行业标准DL/T667-1999(IEC60870-5-103标准)通讯规约。
管理板内设有总启动元件,起动后开放出口继电器的正电源,另外还有完整的故障录波功能,其格式与COMTRADE格式兼容,录波数据可单独串口输出或打印输出。
具体硬件模板图如1.1所示
1)RCS—915AB装置插件配置如下表所示:
(1)交流输入插件
将TV或TA二次侧电气量转换成小电压信号,交流插件中的电流互感器按额定电流可分为1A、5A两种。
(2)保护板插件和管理板插件
是完全相同的两块插件,完成滤波,采样,保护的运算或起动功能。
(3)电源插件
将250/220V/125/110V直流变换成装置内部需要的电压,另外还有开关量输入功能,开关量输入经由250/220V/125/110V/24V光耦。
(4)信号插件
包含远方信号、中央信号和事件记录等各类信号接点。
(5)开入开出信号插件
包含所有跳闸出口接点和开入信号接点。
(6)人机接口插件
由液晶、键键盘、信号指示灯和调试串口组成,方便用户与装置间进行人机对话。
2)装置输出的接点如下图所示:
1.5RCS-915AB母线保护装置的原理说明
装置保护板和管理版对每种保护功能都设有起动元件,管理版起动后开放出口正电源。
母线差动保护由分相式比率差动元件构成。
母线差动回路包括母线大差动回路和各段母线小差动回路。
母线大差动回路是指母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。
母线小差动回路是指母线上所连接的所有支路(包括母联和分段开关)电流所构成的差动回路。
母线大差比率差动用来判别母线区内和区外故障,小差比率差动用于故障母线的选择。
1)起动元件
电压工频变化量元件,当两段母线任一相电压工频变化量大于门坎时电压工频变化量元件动作,依据为:
其中:
为相电压工频变化量瞬时值;
为固定门坎;
是浮动门坎,随着变化量输出变化而逐步自动调整。
差流元件,当任一相差动电流大于差流起动值时差流元件动作,其判据为:
为大差动相电流;
为差动电流起动值。
2)比率差动元件
(1)常规比率差动元件
动作判据为:
(1)
(2)
K为比率制动系数;
为第j个连接元件电流;
为差动电流起动定值。
其动作特性曲线如图所示
为防止在母联开关断开的情况下,弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够,大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值。
母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值,而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。
小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。
(2)工频变化量比率差动元件
为提高保护抗过渡电阻能力,减少保护性能受故障前系统功角关系的影响,本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外,还采用工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件,与制动系数固定为0.2的常规比率差动元件配合构成快速差动保护。
其动作判据为:
(1)
(2)
为工频变化量比率制动系数,母联开关处于合闸位置以及单母或刀闸双跨时取0.75,而当母线分列运行时则自动专用比率制动系数低值,小差则固定取值0.75;
为第j个连接元件的工频变化量电流;
为差动电流起动浮动门坎;
为差流起动的固定门坎,由得出。
(3)故障母线选择元件
差动保护根据母线上所有连接元件电流采样值计算出大差电流,构成大差比率差动原理,作为差动保护的区内故障判别元件。
对于分段母线或双母线接线方式,根据各连接元件的刀闸位置开入计算出两条母线的小差电流,构成小差比率差动元件,作为故障母线选择元件。
当大差抗饱和母差动作,且任一小差比率差动元件动作,母差动作跳母联;
当小差比率差动元件和小差谐波制动元件同时开放时,母差动作跳开相应母线。
当双母线按单母方式运行不需进行故障母线的选择时投入单母方式压板。
当元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨,则装置自动识别为单母线运行方式。
这两种情况都不进行故障母线的选择,当母线发生故障时将所有母线同时切除。
另外,装置在比率差动连续动作500ms后将推出所有的抗饱和措施,仅保留比率差动元件,若其动作仍不返回则跳相应的母线。
这是为了防止在某些复杂情况下保护误闭锁导致拒动,在这种情况下母线保护动作跳开相应母线对于保护系统稳定和防止事故扩大都是有好处的。
3)TA饱和检测元件
为防止母线保护在母线近线端发生区外故障时TA严重饱和的情况下发生误动,本装置根据TA饱和波形特点设置了两个TA饱和检测元件,用以判别差动电流是否由区外故障TA饱和引起,如果是则闭锁差动饱和出口,否则开放保护出口。
TA饱和检测元件一:
采用新型的自适应阻抗加权抗饱和方法,即利用电压工频变化量起动元件自适应地开放加权算法。
当母线区内故障时,工频变化量差动元件△BLCD和工频变化量阻抗元件△Z与工频变化量电压元件△U基本同时动作,而发生母线区外故障时,由于故障起始TA尚未进入饱和,△BLCD元件和△Z元件的动作滞后于工频变化量电压元件。
利用△BLCD元件,△Z元件与工频变化量电压元件动作的相对时序关系的特点,我们得到了抗TA饱和的自适应阻抗加权判据。
由于此判据充分利用了区外故障发生TA饱和时差流不同于区内故障时差流的特点,具有极强的抗TA饱和能力,而且区内故障和一般转换性故障(故障由母线区外转至区内)时的动作速度很快。
在发生交流电压回路断线时,自动将电压开放元件改为电流开放元件,并适当调整加权值,抗饱和能力不受影响。
TA饱和检测元件二:
由谐波制动原理构成的TA饱和检测元件。
这种原理利用了TA饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点,根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生饱和。
以此原理实现的TA饱和检测元件同样具有很强抗TA饱和能力,而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除母线故障。
4)电压闭锁元件
其判据为
其中为相电压,三倍零序电压,为负序相电压,为相电压闭锁值,和分别为零序、负序电压闭锁值。
以上三个判据任一个动作时,电压闭锁元件开放。
在动作于故障母线跳闸时必须经相应的母线电压闭锁元件闭锁。
当用于中性点不接地系统时,将“中性点不接地系统”控制字投入,此时电压闭锁元件为;
(其中为线电压,为负序相电压,为线电压闭锁值,为负序电压闭锁值)。
母线保护的工作框图如图所示:
:
Ⅰ母电压工频变化量元件BLCD1’:
Ⅰ母比率差动元件(K=0.2)
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- 110 Kv 变电所 母线 保护