康 毅 陳紅藝

（三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

0 引言

母線(xiàn)承擔(dān)著匯集電能和分配電能的作用，其重要性在電力系統(tǒng)中不言而喻。母線(xiàn)故障是一種非常嚴(yán)重的故障，如不能及時(shí)切除，將會(huì)損壞眾多電力設(shè)備并且破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至造成全廠(chǎng)或全站停電，危害極大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域的發(fā)展，微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)以其方便的調(diào)試維護(hù)、良好的保護(hù)性能在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用［1］。合理使用微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)的各項(xiàng)功能，處理好保護(hù)裝置在使用中可能遇到的問(wèn)題，能使微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)充分發(fā)揮其在電力系統(tǒng)中的作用，減少母線(xiàn)故障對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

1 微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)有關(guān)功能的使用

1.1 母聯(lián)死區(qū)保護(hù)

當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生死區(qū)故障，即故障點(diǎn)在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)CT之間時(shí)，如圖1中A點(diǎn)所示，需要靠死區(qū)保護(hù)動(dòng)作切除故障，以彌補(bǔ)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)保護(hù)范圍的不足。

圖1 母聯(lián)死區(qū)故障

1.1.1 死區(qū)保護(hù)動(dòng)作邏輯

A點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，Ⅰ母小差保護(hù)判故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)，Ⅱ母小差保護(hù)判故障發(fā)生在區(qū)外，此時(shí)Ⅰ母小差雖然動(dòng)作跳開(kāi)Ⅰ母所連斷路器及母聯(lián)斷路器，但故障點(diǎn)仍可從Ⅱ母獲得故障電流，故障仍然存在。針對(duì)此種情況，可對(duì)Ⅰ母小差保護(hù)動(dòng)作后的母聯(lián)斷路器開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行判斷，若母聯(lián)斷路器處于跳閘狀態(tài)且仍有較大電流流過(guò)母聯(lián)CT，經(jīng)過(guò)一個(gè)較短延時(shí)（主要考慮主、輔接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)序，一般為50ms）封母聯(lián)CT，破壞Ⅱ母小差的電流平衡，Ⅱ母小差動(dòng)作斷開(kāi)Ⅱ母所連的斷路器，可達(dá)到切除故障的目的。

1.1.2 死區(qū)保護(hù)的改進(jìn)方案

當(dāng)發(fā)生如圖1中A點(diǎn)所示的死區(qū)故障時(shí)，真正需要斷開(kāi)的是Ⅱ母小差保護(hù)范圍內(nèi)的所有斷路器，而實(shí)際上保護(hù)首先跳開(kāi)Ⅰ母，并經(jīng)延時(shí)后最后將2條母線(xiàn)上所連的斷路器全部跳開(kāi)，從而擴(kuò)大了停電范圍。為了解決這個(gè)問(wèn)題，出現(xiàn)了一種配置雙CT的改進(jìn)方案［2］，使保護(hù)動(dòng)作更滿(mǎn)足選擇性的要求。

圖2為死區(qū)保護(hù)改進(jìn)方案，該方案在母聯(lián)兩側(cè)各配置一組CT，其中CT1接入Ⅰ母小差回路，CT2接入Ⅱ母小差回路。在A(yíng)點(diǎn)或B點(diǎn)發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，可只跳開(kāi)相應(yīng)斷路器切除故障。例如當(dāng)A點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，大差和2條母線(xiàn)的小差全部動(dòng)作，保護(hù)判定發(fā)生死區(qū)故障，首先斷開(kāi)母聯(lián)斷路器并封CT1和CT2。封閉2個(gè)母聯(lián)CT后，Ⅰ母小差不動(dòng)作，大差和Ⅱ母小差動(dòng)作，切除Ⅱ母上所連斷路器，從而隔離故障。該方案的優(yōu)點(diǎn)是不需要將2條母線(xiàn)全部切除，減小斷路器跳閘范圍；缺點(diǎn)在于增加了成本與二次回路的復(fù)雜性。

圖2 死區(qū)保護(hù)改進(jìn)方案圖

1.2 母聯(lián)失靈保護(hù)

當(dāng)母線(xiàn)并列運(yùn)行時(shí)在母線(xiàn)上發(fā)生故障，若母聯(lián)斷路器由于操作機(jī)構(gòu)回路異常等原因造成跳閘不成功，母聯(lián)失靈保護(hù)將根據(jù)故障母線(xiàn)保護(hù)動(dòng)作信息和斷路器拒動(dòng)信息判斷母聯(lián)斷路器跳閘失靈，動(dòng)作跳開(kāi)2條母線(xiàn)上的所有元件。

母聯(lián)失靈保護(hù)是為了防止故障長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法切除造成母線(xiàn)上的貴重設(shè)備損壞等而配置，一般只應(yīng)由母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)或外部的啟動(dòng)母聯(lián)失靈開(kāi)入時(shí)啟動(dòng)。母聯(lián)斷路器是否真正發(fā)生拒動(dòng)需要一段延時(shí)才能確認(rèn)，該延時(shí)應(yīng)大于斷路器最大的跳閘動(dòng)作時(shí)間及滅弧時(shí)間，并且留有裕度，一般推薦范圍是150～300ms。母聯(lián)失靈保護(hù)的跳閘邏輯與死區(qū)保護(hù)類(lèi)似：跳母聯(lián)斷路器并經(jīng)延時(shí)確認(rèn)后，大差比率制動(dòng)元件仍動(dòng)作且母聯(lián)CT電流大于失靈電流整定值，經(jīng)封母聯(lián)CT和復(fù)合電壓閉鎖后2條母線(xiàn)所連接的斷路器全部跳閘。

1.3 母聯(lián)充電保護(hù)的應(yīng)用

母聯(lián)充電保護(hù)是在新母線(xiàn)或完成檢修的母線(xiàn)投運(yùn)前，用額定電壓通過(guò)母聯(lián)斷路器對(duì)該母線(xiàn)進(jìn)行充電試驗(yàn)時(shí)投入的。一旦充電時(shí)新投運(yùn)母線(xiàn)上發(fā)生故障，充電保護(hù)可瞬時(shí)動(dòng)作斷開(kāi)母聯(lián)斷路器，避免故障范圍擴(kuò)大，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。母聯(lián)充電保護(hù)的配置有2種方案：一種是母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)中配置的母聯(lián)充電保護(hù)，另一種是單獨(dú)配置專(zhuān)用母聯(lián)充電保護(hù)。2種配置情況中的母聯(lián)充電保護(hù)與母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)、母線(xiàn)失靈保護(hù)的配合上存在一些差異。

1.3.1 母差保護(hù)退出時(shí)的使用

與母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)（母差保護(hù)）公用的母聯(lián)充電保護(hù)包含在母線(xiàn)保護(hù)裝置中，與母差保護(hù)共用一組電源。當(dāng)母差保護(hù)因需要校驗(yàn)等原因退出時(shí)，母聯(lián)充電保護(hù)也無(wú)法使用。專(zhuān)用的母聯(lián)充電保護(hù)有獨(dú)立的電源，不受母差保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)的影響。在母線(xiàn)保護(hù)退出時(shí)，仍可以利用母聯(lián)充電保護(hù)對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行保護(hù)，使用更具靈活性。

針對(duì)在母差保護(hù)退出的情況下可繼續(xù)使用的特點(diǎn)，專(zhuān)用的母聯(lián)充電保護(hù)能有一種非正常的使用方法：當(dāng)母線(xiàn)保護(hù)檢修或接入新間隔需要長(zhǎng)時(shí)間退出時(shí)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間投入單獨(dú)配置的母聯(lián)充電保護(hù)，充當(dāng)母線(xiàn)保護(hù)的后備保護(hù)。實(shí)際上，這種使用方法并不能提高電網(wǎng)的安全可靠性，反而會(huì)造成區(qū)外故障誤動(dòng)和整定復(fù)雜的問(wèn)題［3］，一般情況下，并不建議采用這種方法。

1.3.2 關(guān)于充電時(shí)閉鎖母差保護(hù)

母線(xiàn)保護(hù)中含有的充電保護(hù)一般有可整定的控制字“投充電閉鎖母差”，可通過(guò)設(shè)置保護(hù)控制字相關(guān)項(xiàng)來(lái)選擇是否需要在充電保護(hù)投入期間閉鎖母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，控制字設(shè)置為1時(shí)，保護(hù)裝置根據(jù)母聯(lián)斷路器跳位繼電器的狀態(tài)和母線(xiàn)電流電壓變化情況啟動(dòng)充電保護(hù)，充電保護(hù)開(kāi)放期間閉鎖母線(xiàn)保護(hù)差動(dòng)300ms；對(duì)于專(zhuān)用的母線(xiàn)充電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)閉鎖母差，需要引入母聯(lián)斷路器的手合觸點(diǎn)作為母線(xiàn)保護(hù)裝置的外部閉鎖母差開(kāi)入［4］。當(dāng)“投外部閉鎖母差保護(hù)”控制字設(shè)置為1且檢測(cè)到手合觸點(diǎn)開(kāi)入后，閉鎖母差保護(hù)。若此開(kāi)入保持1 s不返回，母差保護(hù)的閉鎖將被自動(dòng)解除，并報(bào)“閉鎖母差開(kāi)入異?！?。

在傳統(tǒng)習(xí)慣中，在充電保護(hù)投入短時(shí)閉鎖母差保護(hù)是為了避免被充電設(shè)備故障時(shí)由于母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置輔助觸點(diǎn)不能及時(shí)切換母聯(lián)電流，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)切除正常運(yùn)行母線(xiàn)上的元件。近些年來(lái)，輔助觸點(diǎn)的動(dòng)作速度已經(jīng)能夠滿(mǎn)足及時(shí)切換要求，有些新推出的保護(hù)版本中已經(jīng)省略了閉鎖母差功能，同時(shí)在一些地區(qū)也出現(xiàn)了充電保護(hù)投入時(shí)不閉鎖母差保護(hù)的工作方式。

1.3.3 母聯(lián)斷路器啟動(dòng)失靈功能

非單獨(dú)配置的母聯(lián)充電保護(hù)與母聯(lián)失靈保護(hù)共同配置在同一個(gè)母線(xiàn)保護(hù)裝置內(nèi)，當(dāng)母聯(lián)斷路器發(fā)生拒動(dòng)時(shí)能夠直接啟動(dòng)失靈保護(hù)。獨(dú)立的母聯(lián)充電保護(hù)與母線(xiàn)保護(hù)是獨(dú)立組屏的2套設(shè)備，早期配置的專(zhuān)用母聯(lián)充電保護(hù)沒(méi)有啟動(dòng)失靈功能，主要是為了簡(jiǎn)化二次回路。近年來(lái)，新投運(yùn)的專(zhuān)用母聯(lián)充電保護(hù)裝置通過(guò)將母聯(lián)斷路器操作箱的斷路器拒動(dòng)信號(hào)傳至母線(xiàn)保護(hù)裝置，從而增加了相對(duì)應(yīng)的外部啟動(dòng)母聯(lián)失靈的開(kāi)入。

2 微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)使用中應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 刀閘位置對(duì)母線(xiàn)保護(hù)的影響及解決措施

微機(jī)型母差保護(hù)是通過(guò)引入母線(xiàn)刀閘輔助接點(diǎn)來(lái)判別母線(xiàn)運(yùn)行方式。母線(xiàn)刀閘有時(shí)會(huì)出現(xiàn)輔助接點(diǎn)接觸不良、接點(diǎn)粘連、接點(diǎn)抖動(dòng)等問(wèn)題，可能致使保護(hù)出現(xiàn)切除故障范圍擴(kuò)大或誤動(dòng)［5］。為了防止上述后果發(fā)生，可以對(duì)保護(hù)采用硬件和軟件2個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，以使保護(hù)能正確識(shí)別母線(xiàn)的運(yùn)行方式。

在硬件方面采取同時(shí)引入常開(kāi)、常閉2對(duì)輔助接點(diǎn)的方式來(lái)判別母線(xiàn)刀閘位置，以增強(qiáng)引入環(huán)節(jié)的可靠性。實(shí)現(xiàn)此方法需要額外增加開(kāi)入通道和電纜，而且不能解決由于刀閘輔助接點(diǎn)本身的損壞而造成的錯(cuò)誤，所以一般不采用這種方法。

用軟件的解決方法是指一方面將刀閘的輔助接點(diǎn)引入母線(xiàn)保護(hù)中，一方面保護(hù)通過(guò)計(jì)算各支路的電流情況來(lái)檢驗(yàn)輔助接點(diǎn)的開(kāi)入是否正確，并可根據(jù)母線(xiàn)上實(shí)際的電流情況糾正錯(cuò)誤的接點(diǎn)。當(dāng)保護(hù)發(fā)現(xiàn)某條支路出現(xiàn)有負(fù)荷電流而輔助接點(diǎn)的開(kāi)入為分位等輔助接點(diǎn)狀態(tài)與實(shí)際情況不一致的情況時(shí)，將發(fā)出“開(kāi)入異?！备婢⒃阱e(cuò)誤糾正且經(jīng)工作人員確認(rèn)后告警才能解除。這種方法提高了保護(hù)裝置識(shí)別母線(xiàn)運(yùn)行方式的正確率，得到廣泛應(yīng)用。值得注意的是，如有多個(gè)刀閘的輔助接點(diǎn)同時(shí)發(fā)生故障，裝置可能無(wú)法全部修正，必須在“運(yùn)行方式設(shè)置”菜單中進(jìn)行強(qiáng)制設(shè)定。

2.2 母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置對(duì)母線(xiàn)保護(hù)的影響及建議

若母線(xiàn)分列運(yùn)行時(shí)母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置量讀入錯(cuò)誤，即保護(hù)裝置誤判母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置在合位，如果這時(shí)發(fā)生母聯(lián)死區(qū)故障，由于母聯(lián)CT不會(huì)自動(dòng)被封，將會(huì)造成一條母線(xiàn)的小差滿(mǎn)足動(dòng)作條件但電壓閉鎖不動(dòng)作，另一條母線(xiàn)小差不滿(mǎn)足動(dòng)作條件，從而引起母線(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)；若母線(xiàn)并列運(yùn)行時(shí)母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置量開(kāi)入錯(cuò)誤，即保護(hù)裝置誤判母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置在分位，如果這時(shí)母線(xiàn)上發(fā)生故障（非死區(qū)點(diǎn)），由于母聯(lián)CT被封閉，2條母線(xiàn)小差均動(dòng)作，且電壓閉鎖也均動(dòng)作，就會(huì)造成2條母線(xiàn)連接元件全被切除，引起母線(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)。此外，母聯(lián)位置開(kāi)關(guān)量還作為確定比率差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)系數(shù)的高、低定值和充電保護(hù)啟動(dòng)（使用內(nèi)置充電保護(hù)時(shí)）的依據(jù)。由以上分析可知，母聯(lián)位置開(kāi)關(guān)量的正確讀入對(duì)母線(xiàn)保護(hù)裝置至關(guān)重要。

在微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)中，有2個(gè)開(kāi)入量可用來(lái)表示是母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置：母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置（DL）輔助接點(diǎn)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置繼電器（HWJ、TWJ）接點(diǎn)。DL的輔助直接反映開(kāi)關(guān)的實(shí)際位置，但不容易及時(shí)察覺(jué)；HWJ或TWJ的接點(diǎn)雖不直接反映母聯(lián)斷路器位置，但發(fā)生異常時(shí)可通過(guò)信號(hào)回路較為直觀(guān)的發(fā)現(xiàn)。通過(guò)以上分析，建議在保護(hù)中同時(shí)引入DL的常開(kāi)接點(diǎn)和TWJ接點(diǎn)，以起到相互檢驗(yàn)的作用。同時(shí)，建議在保護(hù)屏上增加“母聯(lián)檢修”壓板。在對(duì)母聯(lián)斷路器進(jìn)行檢修前投入該壓板，則檢修時(shí)母聯(lián)斷路器的開(kāi)關(guān)位置開(kāi)入將被強(qiáng)制置為分位。因此，檢修過(guò)程中實(shí)際的母聯(lián)斷路器位置狀態(tài)將不會(huì)給母線(xiàn)保護(hù)對(duì)其的讀入造成影響。這樣一來(lái)，可以大大減小母線(xiàn)檢修期間母線(xiàn)故障時(shí)保護(hù)發(fā)生拒動(dòng)或者誤動(dòng)的可能性。

3 結(jié)語(yǔ)

微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)不僅包含母差保護(hù)，還包含母聯(lián)失靈保護(hù)、母線(xiàn)死區(qū)保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)等功能。母聯(lián)失靈保護(hù)與死區(qū)保護(hù)的跳閘邏輯類(lèi)似，但死區(qū)保護(hù)延時(shí)更短，可以加速隔離死區(qū)故障的過(guò)程。現(xiàn)在各個(gè)廠(chǎng)家普遍采用的死區(qū)保護(hù)方案存在停電范圍過(guò)大的缺點(diǎn)，有人提出了一種可以避免2條母線(xiàn)全部切除的方案，但增加了接線(xiàn)的復(fù)雜性。微機(jī)型母線(xiàn)保護(hù)的母聯(lián)斷路器和刀閘狀態(tài)的正確開(kāi)入都會(huì)對(duì)保護(hù)的動(dòng)作產(chǎn)生影響，實(shí)際工作中應(yīng)尤其注意，力求將保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)的可能性降到最低。

［1］楊奇遜，黃少鋒.微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)［M］.第3版.中國(guó)電力出版社，2007

［2］任立輝，樊文東，程天保，等.母線(xiàn)保護(hù)中母聯(lián)死區(qū)故障保護(hù)邏輯的研究［J］.繼電器，2006，34（10）：12～14

［3］張?zhí)?，張繼武，劉海洋.母聯(lián)充電保護(hù)應(yīng)用分析［J］.繼電器，2007，35（3）：69～72

［4］李新，熊炬，董泉，等.基于母聯(lián)斷路器為跳閘對(duì)象的保護(hù)方案綜述［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（22）：242～246

［5］王鵬程.刀閘輔助觸點(diǎn)狀態(tài)出錯(cuò)對(duì)母差保護(hù)的影響［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（5）：124～126