继电保护原理6―母线保护..

系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护215第六章母线保护系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护216第一节概述一、母线保护的概述母线是发电厂和变电站的重要组成部分。在母线上连接着电厂和变电所的发动机、变压器、输电线路和调相设备，母线的作用是汇集和分配电能。如果母线的短路故障不能迅速地被切除，将会引起事故扩大，破坏电力系统的稳定运行，造成电力系统的瓦解事故。二、母线的主接线形式单母线；单母分段（专设分段、分段兼旁路、旁路兼分段）；单母多分段；双母线（专设母联、母联兼旁路、旁路兼母联）；双母单分段（专设母联、母联兼旁路）；双母双分段（按两面屏配置）；3/2接线（按两套单母线配置）。1、单母线图6-1-1单母线2、单母分段（专设母联）图6-1-2单母分段（专设母联）系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护2173、单母分段（母联兼旁路）图6-1-3单母分段（母联兼旁路）4、单母分段（旁路兼母联）图6-1-4单母分段（旁路兼母联）5、单母三分段图6-1-5单母三分段6、双母线（专设母联）系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护218图6-1-6双母线（专设母联）7、双母线（母联兼旁路）图6-1-7双母线（母联兼旁路）8、双母线（旁路兼母联）图6-1-8双母线（旁路兼母联）9、双母线单分段（专设母联）系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护219图6-1-3双母单分段（专设母联）10、双母线单分段（母联兼旁路）图6-1-10双母单分段（母联兼旁路）11、双母双分段图6-1-11双母双分段三、母线保护的硬件组成1、标准配置1.1保护箱系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护220图6-1-12保护箱（一）插件布置图（后视图）1.1.1交流变换插件（NJL-801/NJL-818）：将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有8路电流通道、6路电压通道。1.1.2交流变换插件（NJL-817/NJL-819）：将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有15路电流通道。1.1.3CPU插件（NPU-804）：在单块PCB板上完成数据采集、I/O、保护及控制功能等。1.1.4采保插件（NCB-801）：将由变换器来的弱电信号经过低通滤波后，由多路转换开关对信号进行选通，然后通过电压跟随器对信号进行处理，以提高其负载能力。该插件还有+5V、-15V、+15V及累加和自检功能。此外通过运算放大器过零比较检测电路可实现基频测量。能够完成80路模拟信号采集，模拟量的输出幅值范围为-10V～+10V。1.1.5开入插件（NKR-810）：每个开入插件提供30路开关量输入回路。开入电源为直流220V或110V；其正电源连接到开入节点，负电源接到31－32端子。1.1.6开入插件（NKR-812）：每个开入插件提供64路开关量输入回路。开入电源为直流24V。1.1.7信号插件（NXH-808）：主要提供保护的信号接点，共三组信号接点，两瞬动一保持。1.1.8通讯插件（NTX-803）：提供的通讯接口有：一个就地打印口（RS232），两个GPS对时口（RS485、RS232），及与保护管理机通讯的LON网接口，与变电站自动化系统通讯的双通道接口（RS485，RS232,以太网口）。另外，必要时端子04、05可作为码对时通讯口。1.1.9稳压电源插件（NDY-801）：直流逆变电源插件。直流220V或110V电压输入经抗系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护221干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5V、±15V及24V。电源插件具有失电告警功能。1.2辅助箱图6-1-13辅助箱插件布置图（后视图）1.2.1交流变换插件（NJL-801/NJL-818）：将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有8路电流通道、6路电压通道。1.2.2交流变换插件（NJL-817/NJL-819）：将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有15路电流通道。1.2.3开入插件（NKR-810）：每个开入插件提供30路开关量输入回路。开入电源为直流220V或110V；其正电源连接到开入节点，负电源接到31－32端子。1.2.4出口插件（NCK-804/NCK-812）：主要提供16副（共8组，每组2副接点）的出口接点。1.2.5转换插件（NZJ-807）：主要完成辅助箱与保护箱之间开入、出口回路间的转接。2、简化配置系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护222图6-1-14保护箱（二）插件布置图（后视图）2.1交流变换插件（NJL-801/NJL-818）：将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有8路电流通道、6路电压通道（未用）。2.2交流变换插件（NJL-817/NJL-819）：将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有15路电流通道。2.3CPU插件（NPU-804）：在单块PCB板上完成数据采集、I/O、保护及控制功能等。2.4采保插件（NCB-801）：将由变换器来的弱电信号经过低通滤波后，由多路转换开关对信号进行选通，然后通过电压跟随器对信号进行处理，以提高其负载能力。该插件还有+5V、-15V、+15V及累加和自检功能。此外通过运算放大器过零比较检测电路可实现基频测量。能够完成80路模拟信号采集，模拟量的输出幅值范围为-10V～+10V。2.5开入插件（NKR-810）：每个开入插件提供30路开关量输入回路。开入电源为直流220V或110V；其正电源连接到开入节点，负电源接到31－32端子。2.6出口插件（NCK-804/NCK-812）：主要提供16副（共8组，每组2副接点）的出口接点。2.7信号插件（NXH-808）：主要提供保护的信号接点，共三组信号接点，两瞬动一保持。2.8通讯插件（NTX-803）：提供的通讯接口有：一个就地打印口（RS232），两个GPS对时口（RS485、RS232），及与保护管理机通讯的LON网接口，与变电站自动化系统通讯的双通道接口（RS485，RS232,以太网口）。另外，必要时端子04、05可作为码对时通讯口。2.9稳压电源插件（NDY-801）：直流逆变电源插件。直流220V或110V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5V、±15V及24V。系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护223电源插件具有失电告警功能。四、母线保护的软件版本介绍1、WMH-800A/R1版属三相式，适用于各种接线方式，母线上允许连接元件数最大为23个（含母联及分段元件）；2、WMH-800A/R2版属三相式，专用于3/2接线，母线上允许连接元件数最大为12个；3、WMH-800A/R3版属两相式，适用于各种接线方式，母线上允许连接元件数最大为32个（含母联及分段元件）；4、WMH-800A/R4是专用的电压闭锁装置，与母线差动保护或断路器失灵保护配合使用，满足母线保护出口回路有独立的电压闭锁硬接点的反措要求;5、WMH-800A/R5版属三相式，适用于各种接线方式，母线上允许连接元件数最大为23个（含母联及分段元件），只有失灵保护.系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护224第二节WMH-800A/R1一、WMH-800A/R1概述1.WMH-800A/R1适用于750kV及以下各种电压等级、各种主接线方式的母线，作为发电厂、变电站母线的成套保护装置。2.通过绘制主接线即可自动实现软件定义，自动获取母线接线结构、特殊元件定义等信息，使同一个版本的软件可以适用于所有常规主接线方式。3.跳闸出口采用“启动＋保护动作”的方式，杜绝保护装置硬件故障引起的误动。4.完善的自检功能4.1A/D采样回路自检能避免A/D采样出错导致的装置误动；4.2开出回路自检可以准确检测任一路开出回路断线或开出击穿故障，发出告警并可靠闭锁保护；4.3定值自检能够检测定值存储区出错、定值越限等；4.4＋5V、±15V电源自检功能，当电源电压不正常时，装置发告警信息，并闭锁保护；4.5RAM自检，EOPROM自检。5.硬件存储容量大可循环存储多达200条保护事件报告记录和装置自检报告，100条保护动作报告记录。事件记录包括软、硬压板投退、开关量变位等。装置自检报告包括硬件自检出错报警、装置长期启动。6.灵活配置的通信功能有PC调试口、就地打印口，两个以太网和两个485接口，GPS网络对时。7.对时方式7.1外部GPS脉冲对时；7.2RS485/RS232方式的串口对时；7.3监控系统绝对时间的对时报文；7.4B码对时。8.采用双CPU方式WMH-800A微机母线保护装置设有两套保护用计算机系统和一套人机接口计算机系统，系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护225CPU2完成启动（大差、失灵、母联等保护启动），CPU1完成出口（大差及各段母线小差、复合电压闭锁、失灵保护、母联保护等），双CPU模式可防止一块CPU意外故障而引起保护误出口。其中，母联保护包括母联充电保护、过流保护和非全相保护。此外，CPU1还具有母线运行方式的自动识别元件、TA断线闭锁元件、TA饱和检测元件、母联失灵及死区保护元件和TV断线判别元件等。9.灵活的TA变比当某元件TA变比大于10倍基准变比时，装置发TA变比异常告警，异常告警后闭锁母差保护。对于TA变比不同时(二次额定电流相同)，差动保护电流计算及差动电流的显示均归算到了基准TA的二次侧。当遇到不同规格的TA混用遇到时，WMH-800A母线保护装置内采用和该元件规格相对应的辅助变流器，在整定TA变比时，该元件TA二次额定值按其它TA二次额定值计算。例如：某一路变比为1200/1，其它变比为1200/5、600/5等，整定时，TA变比分别按：1200/5，1200/5，600/5等整定。二、保护功能介绍1.保护功能配置1）比率制动差动保护（稳态量差动保护和突变量差动保护）；2）大差后备保护；3）母线保护复合电压闭锁；4）母联死区保护；5）母联失灵保护；6）母联充电保护；7）母联过流保护；8）母联非全相保护；9）断路器失灵保护；10）失灵保护复合电压闭锁；11）TA异常告警；12）TA断线闭锁及告警；系统联调部全员素质提升培训教材继电保护原理——母线保护22613）TV断线告警；14）母线运行方式自动识别。2.保护原理介绍2.1差动保护2.1.1比率差动保护母线差动保护为分相式比率制动差动保护，设置大差及各段母线小差。大差由除母联外母线上所有元件构成，每段母线小差由每段母线上所有元件（包括母联）构成。大差作为起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。大差、小差均采用具有比率制动特性的分相电流差动算法，其动作方程为：sdII(3-1)rdKII(3-2)其中：njjdII1njjrII1式中dI为差动电流；rI为制动电流；K为比率制动系数；SI为差动电流定值；jI为各回路电流。为防止在母联断开的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件灵敏度不够，或双母单分段接线合环运行工况下母线故障小差比率差动元件可能灵敏度不够，制动系数设置了高低两个定值。母线并列运行或单母运行情况下大差制动系数取高定值，分列运行时取低定值。双母单分段接线合环运行时小差制动系数取低定值，其它情况下都取高定值。如果大差和某段小差都满足上式的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作，跳开故障母线上的所有断路器。对双母线接线，当某个元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨或投入母线互联压板时，双母线按单母