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摘要：提出了以微機(jī)線路保護(hù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)方向式母線保護(hù)的方法，它工程造價(jià)低，構(gòu)成簡(jiǎn)單，不受CT飽和等因素的影響。方向式母線保護(hù)能較好地適應(yīng)廠站自動(dòng)化特別是繼電保護(hù)下放的需要，同時(shí)也為超高壓電網(wǎng)重要廠站母線保護(hù)的雙重化提供了新選擇。
關(guān)鍵詞：微機(jī);母線保護(hù);研究
中圖分類號(hào)：TM77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1003-4897(2000)01-0026-03
1引言
微機(jī)型繼電保護(hù)自檢功能強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)方便，深受使用單位的歡迎，推廣應(yīng)用迅速。如東北電網(wǎng)采用微機(jī)保護(hù)的220kV及以上電壓等級(jí)的線路已超過總數(shù)的80%。在繼電保護(hù)微機(jī)化進(jìn)程中，母線保護(hù)的微機(jī)化相對(duì)遲緩。一方面，現(xiàn)有母線保護(hù)原理構(gòu)成簡(jiǎn)單，對(duì)于不同情況，有高阻抗、中阻抗、低阻抗和相比式等多種母線保護(hù)可供選擇，裝置的可靠性也得到人們的認(rèn)同。另一方面，出于母線保護(hù)在電網(wǎng)中的特殊重要地位，人們往往對(duì)新型保護(hù)持謹(jǐn)慎態(tài)度。母線故障機(jī)會(huì)少，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累緩慢也對(duì)微機(jī)母線保護(hù)的推廣應(yīng)用不利。如何充分利用微機(jī)線路保護(hù)已經(jīng)積累的成熟經(jīng)驗(yàn)來構(gòu)造新型母線保護(hù)，以適應(yīng)廠站自動(dòng)化和母線保護(hù)雙重化特別是繼電保護(hù)下放的需要，是一個(gè)令人感興趣的課題。
2方向式母線保護(hù)的可行性研究
在母線保護(hù)應(yīng)用的進(jìn)程中，電流差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，多年來已成為母線保護(hù)的主流，新研制的微機(jī)型母線保護(hù)也多以電流差動(dòng)原理為主。的確，在采用微機(jī)型繼電保護(hù)設(shè)備之前，原理的復(fù)雜意味著硬件環(huán)節(jié)的增多，工程造價(jià)的升高和裝置可靠性的降低。與傳統(tǒng)保護(hù)不同，微機(jī)保護(hù)可以充分利用軟件來進(jìn)行計(jì)算和邏輯判斷，利用數(shù)字通訊實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置之間的信息交換。對(duì)于功能日益強(qiáng)大的微機(jī)芯片來說，復(fù)雜的邏輯判斷并不會(huì)降低可靠性，而以光纖為介質(zhì)的微機(jī)之間的數(shù)字通訊甚至在抗干擾和自檢等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的接點(diǎn)傳輸方式。因此，對(duì)微機(jī)型母線保護(hù)應(yīng)積極探索采用電流差動(dòng)外的其它原理［1］。以成熟的微機(jī)線路保護(hù)為基礎(chǔ)的方向式母線保護(hù)是其中的一個(gè)選擇。
對(duì)于閉鎖式線路縱聯(lián)保護(hù)，通常設(shè)有反應(yīng)區(qū)外故障的啟動(dòng)發(fā)訊元件和反應(yīng)區(qū)內(nèi)故障的停訊元件。區(qū)外故障時(shí)，啟動(dòng)元件要比對(duì)側(cè)保護(hù)停訊元件靈敏度高，以閉鎖對(duì)側(cè)保護(hù)，防止誤動(dòng)。排除通道等因素的影響，閉鎖式保護(hù)本身的可靠性已得到公認(rèn)。作為主保護(hù)，微機(jī)閉鎖式線路縱聯(lián)保護(hù)可以迅速反應(yīng)、判斷出線路上的各種類型故障。
我們可以把母線當(dāng)作一條超短線路來對(duì)待，母線上連接的各個(gè)電氣元件則可視作多端線路的一端。由于母線保護(hù)不必考慮選相跳閘，如果母線處于一個(gè)開閉所內(nèi)，即母線上只連接有線路，采用閉鎖式線路保護(hù)構(gòu)成的母線保護(hù)原理如下：
利用各線路保護(hù)中對(duì)線路全線有靈敏度的二段保護(hù)瞬動(dòng)接點(diǎn)作為啟動(dòng)元件，用以反應(yīng)母線的區(qū)外故障。在線路保護(hù)中增設(shè)與二段保護(hù)原理相同的反方向元件，即指向母線的元件，用以反應(yīng)母線故障，這個(gè)元件在保證母線故障有靈敏度的情況下，與各出線保護(hù)的二段保護(hù)范圍相配合，即不超出各線路保護(hù)二段的保護(hù)范圍并留有裕度。將上述各條線路保護(hù)中反應(yīng)線路側(cè)故障和母線側(cè)故障的元件組合在一起即可構(gòu)成母線保護(hù)。方向式母線保護(hù)的動(dòng)作條件是有一個(gè)及以上指向母線的方向元件動(dòng)作，同時(shí)沒有任何一個(gè)指向線路方向的元件動(dòng)作。動(dòng)作邏輯是所有線路保護(hù)中指向母線的方向元件動(dòng)作接點(diǎn)并聯(lián)后與各線路保護(hù)二段的瞬動(dòng)常閉接點(diǎn)相串聯(lián)，見圖1。
圖1方向式母線保護(hù)邏輯示意圖
當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，故障線路保護(hù)二段的瞬動(dòng)接點(diǎn)發(fā)出閉鎖信號(hào)，母線保護(hù)不能跳閘。當(dāng)母線故障時(shí)，各有電源線路的反應(yīng)母線故障的元件動(dòng)作，同時(shí)沒有線路保護(hù)發(fā)閉鎖信號(hào)，母線保護(hù)正確動(dòng)作。由于是建立在完善的微機(jī)線路保護(hù)基礎(chǔ)上，這些正、反方向元件應(yīng)能瞬時(shí)反應(yīng)出各種類型故障，正、反方向元件的原理完全相同也使得當(dāng)整定值嚴(yán)格配合時(shí)，正、反方向元件之間的配合是有保障的。也可以通過出口回路的短延時(shí)來保證不同類型微機(jī)保護(hù)之間的配合。
這里利用線路保護(hù)二段的瞬動(dòng)接點(diǎn)作為反應(yīng)區(qū)外故障的元件并不是唯一的，完全可以根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要來確定指向線路側(cè)方向的整定范圍。而反應(yīng)母線故障的元件應(yīng)與反應(yīng)區(qū)外故障的元件相配合，同時(shí)保證母線保障時(shí)有足夠的靈敏度。
對(duì)于普通廠站，可以在主變、發(fā)變組及母聯(lián)(分段)單元上增設(shè)相應(yīng)的線路微機(jī)保護(hù)裝置，作為方向式母線保護(hù)的組成部分。母聯(lián)單元微機(jī)保護(hù)用于保證母線保護(hù)的選擇性，在指向不同母線的方向上均需要設(shè)有反應(yīng)區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障的元件，在一定程度上，它們是雙母線保護(hù)的選擇元件。
這種方向式的母線保護(hù)，需要在各間隔單元繼電保護(hù)設(shè)備之間相互交換信息，但信息量很小，可以利用微機(jī)保護(hù)所具備的通訊功能，通過簡(jiǎn)單可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，將微機(jī)保護(hù)判斷出的方向及其它狀態(tài)利用計(jì)算機(jī)通訊來實(shí)現(xiàn)，而不必將有關(guān)動(dòng)作接點(diǎn)通過電氣連接。采用光纖傳輸介質(zhì)并應(yīng)用校驗(yàn)、糾錯(cuò)等技術(shù)措施，計(jì)算機(jī)通訊的可靠性應(yīng)能滿足工程需要。由于利用了已有的微機(jī)線路保護(hù)，不需要專用母線保護(hù)設(shè)備，母線保護(hù)專用的CT也可取消，可以降低工程造價(jià)。對(duì)于線路保護(hù)雙重化的情況，可以將用于母線保護(hù)信息交換用的通訊單元設(shè)在保護(hù)公用的斷控單元里，由這個(gè)通訊單元負(fù)責(zé)搜集本單元微機(jī)保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)和判斷出的故障方向等信息并與其它單元通訊。這樣母線保護(hù)的冗余度能夠隨線路保護(hù)的雙重化提高。以微機(jī)線路保護(hù)為基礎(chǔ)的方向式母線保護(hù)是完全可行的。
3方向式母線保護(hù)的幾個(gè)特殊問題
方向式母線保護(hù)建立在成熟的微機(jī)線路保護(hù)基礎(chǔ)上，具有與微機(jī)線路保護(hù)一樣的可靠性，同時(shí)也有與電流差動(dòng)保護(hù)不同的特點(diǎn)。
3.1繼電保護(hù)下放
以微機(jī)線路保護(hù)為基礎(chǔ)，方向式微機(jī)母線保護(hù)由不同間隔單元經(jīng)過傳送閉鎖信號(hào)等簡(jiǎn)單信息的通訊網(wǎng)絡(luò)組成，容易適應(yīng)繼電保護(hù)下放的要求。由于沒有采用電流差動(dòng)原理，也就沒有分散布置微機(jī)母差保護(hù)的各間隔單元之間大量采樣值數(shù)據(jù)相互傳遞的困難，沒有對(duì)不同間隔單元電流量采集同步性的嚴(yán)格要求。還可以根據(jù)廠站自動(dòng)化系統(tǒng)的情況，對(duì)是否設(shè)置主單元采用靈活方式。
當(dāng)設(shè)置后臺(tái)主單元時(shí)，各間隔單元可通過通訊網(wǎng)絡(luò)將故障判別結(jié)果及本單元所在母線位置等信息傳至主單元。主單元再將跳閘命令通過通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)給間隔單元，各間隔單元收到跳閘命令后經(jīng)本單元電壓閉鎖元件執(zhí)行跳閘。當(dāng)不采用后臺(tái)主單元時(shí)，各間隔單元之間也可只相互傳遞判斷區(qū)外故障的閉鎖信號(hào)和所處母線位置的信息，是否跳閘由各間隔單元自行作出，這更符合繼電保護(hù)下放的要求，也使得由于人員誤操作、誤碰原因造成母線上所有斷路器跳閘等惡性事故的機(jī)會(huì)大大減校
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