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摘要：提出了以微機線路保護為基礎實現方向式母線保護的方法，它工程造價低，構成簡單，不受CT飽和等因素的影響。方向式母線保護能較好地適應廠站自動化特別是繼電保護下放的需要，同時也為超高壓電網重要廠站母線保護的雙重化提供了新選擇。
關鍵詞：微機;母線保護;研究
中圖分類號：TM77文獻標識碼：B
文章編號：1003-4897(2000)01-0026-03
1引言
微機型繼電保護自檢功能強、運行維護方便，深受使用單位的歡迎，推廣應用迅速。如東北電網采用微機保護的220kV及以上電壓等級的線路已超過總數的80%。在繼電保護微機化進程中，母線保護的微機化相對遲緩。一方面，現有母線保護原理構成簡單，對于不同情況，有高阻抗、中阻抗、低阻抗和相比式等多種母線保護可供選擇，裝置的可靠性也得到人們的認同。另一方面，出于母線保護在電網中的特殊重要地位，人們往往對新型保護持謹慎態度。母線故障機會少，運行經驗積累緩慢也對微機母線保護的推廣應用不利。如何充分利用微機線路保護已經積累的成熟經驗來構造新型母線保護，以適應廠站自動化和母線保護雙重化特別是繼電保護下放的需要，是一個令人感興趣的課題。
2方向式母線保護的可行性研究
在母線保護應用的進程中，電流差動保護原理簡單，易于實現，多年來已成為母線保護的主流，新研制的微機型母線保護也多以電流差動原理為主。的確，在采用微機型繼電保護設備之前，原理的復雜意味著硬件環節的增多，工程造價的升高和裝置可靠性的降低。與傳統保護不同，微機保護可以充分利用軟件來進行計算和邏輯判斷，利用數字通訊實現繼電保護裝置之間的信息交換。對于功能日益強大的微機芯片來說，復雜的邏輯判斷并不會降低可靠性，而以光纖為介質的微機之間的數字通訊甚至在抗干擾和自檢等方面優于傳統的接點傳輸方式。因此，對微機型母線保護應積極探索采用電流差動外的其它原理［1］。以成熟的微機線路保護為基礎的方向式母線保護是其中的一個選擇。
對于閉鎖式線路縱聯保護，通常設有反應區外故障的啟動發訊元件和反應區內故障的停訊元件。區外故障時，啟動元件要比對側保護停訊元件靈敏度高，以閉鎖對側保護，防止誤動。排除通道等因素的影響，閉鎖式保護本身的可靠性已得到公認。作為主保護，微機閉鎖式線路縱聯保護可以迅速反應、判斷出線路上的各種類型故障。
我們可以把母線當作一條超短線路來對待，母線上連接的各個電氣元件則可視作多端線路的一端。由于母線保護不必考慮選相跳閘，如果母線處于一個開閉所內，即母線上只連接有線路，采用閉鎖式線路保護構成的母線保護原理如下：
利用各線路保護中對線路全線有靈敏度的二段保護瞬動接點作為啟動元件，用以反應母線的區外故障。在線路保護中增設與二段保護原理相同的反方向元件，即指向母線的元件，用以反應母線故障，這個元件在保證母線故障有靈敏度的情況下，與各出線保護的二段保護范圍相配合，即不超出各線路保護二段的保護范圍并留有裕度。將上述各條線路保護中反應線路側故障和母線側故障的元件組合在一起即可構成母線保護。方向式母線保護的動作條件是有一個及以上指向母線的方向元件動作，同時沒有任何一個指向線路方向的元件動作。動作邏輯是所有線路保護中指向母線的方向元件動作接點并聯后與各線路保護二段的瞬動常閉接點相串聯，見圖1。
圖1方向式母線保護邏輯示意圖
當線路發生故障時，故障線路保護二段的瞬動接點發出閉鎖信號，母線保護不能跳閘。當母線故障時，各有電源線路的反應母線故障的元件動作，同時沒有線路保護發閉鎖信號，母線保護正確動作。由于是建立在完善的微機線路保護基礎上，這些正、反方向元件應能瞬時反應出各種類型故障，正、反方向元件的原理完全相同也使得當整定值嚴格配合時，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來保證不同類型微機保護之間的配合。
這里利用線路保護二段的瞬動接點作為反應區外故障的元件并不是唯一的，完全可以根據電網運行的需要來確定指向線路側方向的整定范圍。而反應母線故障的元件應與反應區外故障的元件相配合，同時保證母線保障時有足夠的靈敏度。
對于普通廠站，可以在主變、發變組及母聯(分段)單元上增設相應的線路微機保護裝置，作為方向式母線保護的組成部分。母聯單元微機保護用于保證母線保護的選擇性，在指向不同母線的方向上均需要設有反應區內、區外故障的元件，在一定程度上，它們是雙母線保護的選擇元件。
這種方向式的母線保護，需要在各間隔單元繼電保護設備之間相互交換信息，但信息量很小，可以利用微機保護所具備的通訊功能，通過簡單可靠的通訊網絡來實現，將微機保護判斷出的方向及其它狀態利用計算機通訊來實現，而不必將有關動作接點通過電氣連接。采用光纖傳輸介質并應用校驗、糾錯等技術措施，計算機通訊的可靠性應能滿足工程需要。由于利用了已有的微機線路保護，不需要專用母線保護設備，母線保護專用的CT也可取消，可以降低工程造價。對于線路保護雙重化的情況，可以將用于母線保護信息交換用的通訊單元設在保護公用的斷控單元里，由這個通訊單元負責搜集本單元微機保護運行狀態和判斷出的故障方向等信息并與其它單元通訊。這樣母線保護的冗余度能夠隨線路保護的雙重化提高。以微機線路保護為基礎的方向式母線保護是完全可行的。
3方向式母線保護的幾個特殊問題
方向式母線保護建立在成熟的微機線路保護基礎上，具有與微機線路保護一樣的可靠性，同時也有與電流差動保護不同的特點。
3.1繼電保護下放
以微機線路保護為基礎，方向式微機母線保護由不同間隔單元經過傳送閉鎖信號等簡單信息的通訊網絡組成，容易適應繼電保護下放的要求。由于沒有采用電流差動原理，也就沒有分散布置微機母差保護的各間隔單元之間大量采樣值數據相互傳遞的困難，沒有對不同間隔單元電流量采集同步性的嚴格要求。還可以根據廠站自動化系統的情況，對是否設置主單元采用靈活方式。
當設置后臺主單元時，各間隔單元可通過通訊網絡將故障判別結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絡發給間隔單元，各間隔單元收到跳閘命令后經本單元電壓閉鎖元件執行跳閘。當不采用后臺主單元時，各間隔單元之間也可只相互傳遞判斷區外故障的閉鎖信號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會大大減校
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