BP-2A型微機(jī)母差保護(hù)在雙母線單分段接線中的應(yīng)用

0 引言

母線差動(dòng)保護(hù)是確?？焖俣羞x擇性地切除母線故障，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)是利用基爾霍夫電流定律工作的，當(dāng)母線正常工作和區(qū)外故障時(shí)，母線就相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，流入的電流和流出的電流相等，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)母線故障時(shí)，掛在母線上有電源的線路向母線提供短路電流，差動(dòng)保護(hù)感受到的二次電流和正比于故障點(diǎn)電流，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

華北油田任東220kV站110kV側(cè)原為雙母線接線方式，母差保護(hù)為BP-2A微機(jī)型，后因供電方式需要改為雙母線單分段接線形式，因此，母差保護(hù)無(wú)疑必須配合一次接線進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，但如何結(jié)合產(chǎn)品對(duì)軟、硬件進(jìn)行升級(jí)?如何檢驗(yàn)動(dòng)作過(guò)程?分析、判斷差動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行情況?是值得深入探討研究的新課題。

1 110kV主接線改造簡(jiǎn)介

任東220kV主接線的改造情況為：

1.1原110kV母線為110kV4、110kV5雙母線，根據(jù)供電方式需要，將原110kV4母線一分為二，分別稱為110kV4甲和110kV4乙母線。

1.2拆除原母聯(lián)145間隔設(shè)備，將其間隔改造為分段間隔，裝設(shè)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主接線簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 110kV主接線簡(jiǎn)圖

2 雙母線單分段差動(dòng)保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)

BP-2A微機(jī)母差保護(hù)裝置為復(fù)式比率差動(dòng)保護(hù)，功能非常強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)過(guò)流保護(hù)、母聯(lián)失靈及死區(qū)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)等功能。主接線改造后，這些功能都要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。本文只討論差動(dòng)保護(hù)和分段、母聯(lián)失靈及死區(qū)保護(hù)的邏輯框圖設(shè)計(jì)，其余內(nèi)容不做討論。

原雙母線差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖見(jiàn)圖2。

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

主接線變化后，差動(dòng)保護(hù)必須適應(yīng)這種變化，當(dāng)母線發(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甲母線故障跳144及該母線所有分支斷路器;4乙母線故障跳144、145及該母線所有分支斷路器;5母線故障跳145及該母線所有分支斷路器。

據(jù)此將邏輯框圖設(shè)計(jì)為圖3。

圖3 雙母線單分段差動(dòng)保護(hù)邏輯圖

和原雙母線保護(hù)一樣，通過(guò)大差動(dòng)判別區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，通過(guò)各段小差動(dòng)來(lái)選擇故障母線。母線大差動(dòng)是指除分段144、母聯(lián)145以外的母線上所有支路電流所構(gòu)成的差動(dòng)回路，某段母線小差動(dòng)是指與該段母線相連接的各支路電流構(gòu)成的差動(dòng)回路，包括與該段母線相連的分段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(guī)定母聯(lián)145電流互感器極性以電流從5母線流向4乙為正，分段144電流互感器極性以電流從4甲母線流向4乙母線為正，所有線路電流互感器極性以線路側(cè)流入母線為正。具體的母線小差計(jì)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(jì)算中引入差動(dòng)電流，使得該繼電器在區(qū)內(nèi)故障時(shí)無(wú)制動(dòng)，而在區(qū)外故障時(shí)有極強(qiáng)的制動(dòng)特性，能非常明確地區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障。復(fù)式比率差動(dòng)繼電器的動(dòng)作判據(jù)為[1]：

為防止在母線分列運(yùn)行的情況下，弱電源側(cè)母線發(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(shù)設(shè)定高、低兩個(gè)定值，當(dāng)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(shù)高值，而當(dāng)母線分列運(yùn)行時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)用大差比率制動(dòng)系數(shù)低值;小差始終采用比率制動(dòng)系數(shù)高值。

母線大差動(dòng)的構(gòu)成不受母線運(yùn)行方式變化的影響，而各段母線小差動(dòng)，則是根據(jù)各支路的隔離開(kāi)關(guān)位置，由母線運(yùn)行方式自適應(yīng)環(huán)節(jié)來(lái)自動(dòng)地、實(shí)時(shí)地進(jìn)行組合。因此，為防止母線故障時(shí)，故障母線的進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)消失導(dǎo)致母線小差無(wú)法達(dá)到動(dòng)作條件，母差保護(hù)另設(shè)一后備段，當(dāng)母線大差動(dòng)動(dòng)作，且無(wú)小差動(dòng)作，則經(jīng)過(guò)250ms切除母線上所有的元件。