BP-2A型微機母差保護在雙母線單分段接線中的應用

0 引言

母線差動保護是確保快速而有選擇性地切除母線故障，保障系統安全穩定運行的重要保護。差動保護是利用基爾霍夫電流定律工作的，當母線正常工作和區外故障時，母線就相當于一個節點，流入的電流和流出的電流相等，差動保護不動作。當母線故障時，掛在母線上有電源的線路向母線提供短路電流，差動保護感受到的二次電流和正比于故障點電流，差動保護動作。

華北油田任東220kV站110kV側原為雙母線接線方式，母差保護為BP-2A微機型，后因供電方式需要改為雙母線單分段接線形式，因此，母差保護無疑必須配合一次接線進行相應調整，但如何結合產品對軟、硬件進行升級?如何檢驗動作過程?分析、判斷差動保護的運行情況?是值得深入探討研究的新課題。

1 110kV主接線改造簡介

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145間隔設備，將其間隔改造為分段間隔，裝設隔離開關144-4甲、144-4乙、電流互感器、分段斷路器144。

1.3將原1個出線間隔改造為母聯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隔離開關間。

改造后的110kV主接線簡圖見圖1。

圖1 110kV主接線簡圖

2 雙母線單分段差動保護邏輯設計

BP-2A微機母差保護裝置為復式比率差動保護，功能非常強大，可以實現母線差動保護、母聯充電保護、母聯過流保護、母聯失靈及死區保護、斷路器失靈保護等功能。主接線改造后，這些功能都要進行相應調整。本文只討論差動保護和分段、母聯失靈及死區保護的邏輯框圖設計，其余內容不做討論。

原雙母線差動保護邏輯框圖見圖2。

差動回路由1個母線大差動和2個母線小差動組成。母線大差動是指除母聯145以外的母線上所有支路電流所構成的差動回路，某段母線小差動是指與該段母線相連接的各支路電流構成的差動回路，包括與該段母線相連的母聯145二次電流。

主接線變化后，差動保護必須適應這種變化，當母線發生故障后進行正確選擇跳閘，以可靠隔離故障點。具體來說就是：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。

據此將邏輯框圖設計為圖3。

圖3 雙母線單分段差動保護邏輯圖

和原雙母線保護一樣，通過大差動判別區內和區外故障，通過各段小差動來選擇故障母線。母線大差動是指除分段144、母聯145以外的母線上所有支路電流所構成的差動回路，某段母線小差動是指與該段母線相連接的各支路電流構成的差動回路，包括與該段母線相連的分段144、母聯145二次電流。電流互感器的極性接法是至關重要的，規定母聯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流入母線為正。具體的母線小差計算公式如下所示：

差動電流Id為各支路電流的矢量和取模值，制動電流Ir為各支路電流矢量取模值的和。在制動量的計算中引入差動電流，使得該繼電器在區內故障時無制動，而在區外故障時有極強的制動特性，能非常明確地區分區內和區外故障。復式比率差動繼電器的動作判據為[1]：

為防止在母線分列運行的情況下，弱電源側母線發生故障時大差比率差動元件的靈敏度不夠，比率制動系數設定高、低兩個定值，當母聯及分段斷路器均處于合閘位置時大差比率差動元件采用比率制動系數高值，而當母線分列運行時自動轉用大差比率制動系數低值;小差始終采用比率制動系數高值。

母線大差動的構成不受母線運行方式變化的影響，而各段母線小差動，則是根據各支路的隔離開關位置，由母線運行方式自適應環節來自動地、實時地進行組合。因此，為防止母線故障時，故障母線的進線隔離開關消失導致母線小差無法達到動作條件，母差保護另設一后備段，當母線大差動動作，且無小差動作，則經過250ms切除母線上所有的元件。