双母线接线方式下母差保护互联回路的运行
摘 要：本文介绍了目前220kV双母线（分段）接线方式下中阻抗和微机型母差保护原理，对双母线（分段）接线方式下两种母差保护互联回路进行介绍，并对母差保护互联回路运行中存在的问题进行了分析，提出了一些改进措施和注意事项。
关键词：中阻抗 微机型 母差保护 互联回路
引言
变电所的母线是电力系统的一个重要组成元件，当母线故障不能迅速切除，将会造成或扩大事故，破坏电力系统的稳定运行，甚至造成电网的瓦解。因此当母线发生故障时，母线保护的正确动作对于电网的稳定运行起着重要的作用。目前500kV和220kV枢纽变电所的220kV母线一般均采用双母线（分段）接线，其母差保护广泛采用中阻抗和微机型母差保护，当母线上的连接元件倒闸过程中，两条母线经刀闸相连时，母差保护要通过互联回路正确调整连接元件的接入，确保母差保护正确动作。本文对中阻抗和微机型母差保护的互联回路的运行进行分析比较，并对运行和维护中重点问题提出改进措施和注意事项。
1 概述
500kV和220kV枢纽变电所的220kV母线一般均采用双母线（分段）接线，双母线接线方式下母差保护早期采用固定连接式电流差动保护、母联相位差动保护、电流比相式母线保护，随着母线保护的不断发展，目前广泛采用的是中阻抗母差保护（如ABB公司的RADSS和REB103型母差保护）和微机型母差保护（如国电南瑞公司的BP-2B型母差保护）。
2 中阻抗和微机型母差保护的原理及特点
中阻抗母差保护将高阻抗的特性和比率制动特性两者有效结合，显著降低了母差回路的负载阻值，在处理TA饱和方面具有独特的优势，基于电流瞬时值比率制动原理，动作速度快，可躲开TA饱和的影响，较好地保证了区外故障TA饱和不误动，区内故障正确快速动作。它以电流瞬时值作测量比较，当母线内部故障时，动作速度极快，如REB103型母差保护整组动作时间为10~13ms。
微机型母差保护最主要的特点是充分利用计算机进行数字计算的能力，方便地实现带比率制动特性的电流瞬时值差动原理、复式比率差动原理等。微机型母差保护对TA饱和具有独特的检测方法，抗TA饱和能力强，多用同步识别法来克服TA饱和的影响，通过判别差动动作与故障发生是否同步来识别饱和情况，如BP-2B型母差保护是以分相瞬时值复式比率差动电流保护与“和电流突变量”和“差电流越限”两个判据构成，并采用自适应全波暂态监视器的方法可以准确检测饱和发生的时刻。
中阻抗母差保护在充分利用了TA的暂态过程时，还考虑了TA稳态过程，其原理保证了保护装置快速动作和较好的抗TA饱和性能，并且装置实现简单、可靠。而微机型母差保护可
通过单片机实现各种先进算法并具有自检功能，可靠性进一步得到提高，同时具有通信接口，可方便地与监控系统互联，完成信息的远传与远控，实现自动化。从调试和整定的角度来看，微机型母差保护优势明显。
3 双母线接线方式下母差保护互联回路分析
3.1 双母线接线方式下母差保护互联回路功能
中阻抗和微机型母差保护均采用了辅助变流器，解决了TA变比不一致的问题，并且实现了电流切换在辅助变流器的二次侧进行，避免了电流切换时TA回路的开路。刀闸接点采用常开接点、常闭接点的双输入方式作为刀闸运行方式的判据，在双母线接线方式下，将各单元刀闸的辅助接点引入了电流切换回路，各单元的电流回路随着刀闸位置自动进行切换，在提高保护可靠性的同时实现了运行方式的灵活变化。
刀闸主触头和其辅助接点动作行为如下表所示：
刀闸主触头 分闸 合闸
刀闸
辅助接点 常开接点
打开 合上
常闭接点
合上 打开
表1 刀闸主触头和其辅助接点动作配合
当某一单元的两把母线刀闸均被拉开时，电流回路被短接退出差动回路；当某一单元的两把母线刀闸同时跨接在两段母线上时，母差保护互联回路启动，实现两段母线互联。
3.2 中阻抗母差保护互联回路（以REB103为例）
如图1、图2所示，当两把母线刀闸同时合上时，刀闸辅助接点变位，同时启动母差保护屏上该单元刀闸两只双位置继电器的上线圈，将该单元电流回路同时接入两段母线，同时断开Ⅰ段母线差动继电器，并启动两只跳闸出口中间继电器将两段母线跳闸出口回路均短接，形成了只用Ⅱ段母线母差保护来同时保护Ⅰ、Ⅱ段母线的运行方式，同时Ⅰ—Ⅱ母互联继电器掉牌，并发“Ⅰ—Ⅱ母刀闸双跨信号”。
图1 REB-103母差保护内联回路
图2 REB-103母差保护互联回路（某一出线为例）
3.3 微机型母差保护互联回路（以BP-2B为例）
BP-2B引入母线刀闸的辅助接点来实现对母线运行方式的判别，同时采集各支路电流和电流分布情况来校验刀闸辅助接点的正确性。当发现刀闸辅助接点状况和实际不符时，发“开入异常”告警信号，在状态确定的情况下可自动修正错误的刀闸辅助接点。
当两把母线刀闸同时合上时，刀闸辅助接点变位，并经光耦将其状态传输到微机保护，保护装置内部进行状态字判别，确认后经内部逻辑自动转入母线互联方式（非选择方式），如图3所示，当Ⅰ—Ⅱ母互联回路接通后，不经故障母线的选择，母线范围内一旦发生故障同时切除两段母线。
当运行方式需要时，如母联操作回路失电，也可以设定保护控制字中的强制母线互联软压板，强制保护进入互联方式。
图3 BP-2B母差保护选择逻辑框图
4 母差保护互联回路运行及维护中注意事项
4.1 母差保护电流切换回路
中阻抗和微机型母差保护的电流回路的切换均是随刀闸辅助接点的切换进行的，实际运行中，遇到以下几个问题：
1）刀闸辅助接点质量问题
刀闸辅助接点在长期运行后可靠性下降，较早的变电所母线刀闸所配用的辅助接点大多采用机械摩擦接触式，普遍存在接触不良、转换不到位、环境适应性差、防护等级低和使用寿命短等缺点。电网中出现过因刀闸辅助接点与主触头动作配合与该母差保护的要求不一致而造成装置误动的例子，这一点特别是对于本身不具有电压闭锁功能的母差保护装置显得尤为突出。
2）微机型母差保护光耦插件故障
微机型母差保护是通过光耦元件来采集开入、开出量，它的优点是实现了强电和弱电的隔离，但光耦元件自身质量和运行环境因素对其影响较大，一旦装置不能正确采集一次设备状态，很容易造成保护装置不正确动作。
根据以上分析，可采取如下措施：
1）采用性能优良的真空辅助接点，保证其动作准确性和抗干扰性能，对存在质量问题的刀闸辅助接点及时进行更换。
2）微机型母差保护可通过定期对刀闸辅助接点自检，判断其刀闸状态和电流采样值是否同时存在（如BP-2B采用各支路电流和电流分布来校验刀闸辅助接点的正确性），及时发出告警信号；同时保护中应具备刀闸状态的强制定位功能，以便于运行人员采取紧急措施。
3）对于无人值班变电所，母差保护应开放软压板功能来实现强制定位，或者通过具备刀闸状态的记忆功能，保证运行人员未到达处理前，母差保护记忆住刀闸原始状态，防止保护误动。
4）微机型母差保护的光耦插件应具备闭锁功能，如装置故障或电源消失应立即告警，并且对光耦元件应建立可靠的故障检测手段。
5）倒闸操作中，对刀闸辅助接点以及双位置继电器（中阻抗母差保护）加强检查，配合各类信号进行综合判断。
4.2 微机型母差保护互联投入压板的操作
微机型母差保护一般设有互联投入压板（BP-2B型母差保护），供运行检修人员强制母差保护进入互联方式。
母线倒排前，可先投入母差保护互联压板，再将母联开关改为非自动方式，这样可以防止倒排操作时母线故障而母差保护拒动。但这样一来，母差保护就提前失去了选择性，而倒闸操作中发生母线故障的机率远比正常运行时大，所以该方式一般在母线刀闸辅助接点存
在缺陷时可以使用。
正常运行时，如发现母联开关出现缺陷异常时，如控制回路断线、开关闭锁分闸等，应及时汇报，并投入互联压板，强制母差保护进入互联方式。同样，当一段母线压变回路故障和检修时，应将互联压板投入并将母联开关改为非自动。
4.3 其它注意事项
1）对于双母线分段接线方式，当母差保护处于互联方式时，母线应开环运行，以避免母差保护拒动和母联分段开关拒动，扩大事故。
2）采用中阻抗母差保护的变电所，如存在重负荷线路，二次电流较大，对于继电器正常运行有危害。
3）母差保护检修维护时，须对互联回路进行详细校验，包括：各单元手动互联、自动互联电流切换功能（母联、分段开关须着重进行）；母差互联回路启动后对差动回路的校验等。
5 结束语
变电所日常运行、操作和维护中，必须加强对母差保护互联回路的巡视和检查，特别是涉及母差互联回路操作，做好针对性事故预想，及时发现操作过程中遇到的异常现象，尽快处理，确保设备安全运行。
6 参考文献
1、贺家李、宋从矩，电力系统继电保护原理（第三版），中国电力出版社，1994
2、柳海龙、刘春、谈杏全，中阻抗母线保护的应用，电网技术，2000年第10期，2000
3、REB-103母线差动保护说明书，ABB公司，2001
4、BP-2B微机母线保护装置技术说明书，V1.02，国电南瑞，2002
双母线接线方式下母差保护互联回路的运行
摘 要：本文介绍了目前220kV双母线（分段）接线方式下中阻抗和微机型母差保护原理，对双母线（分段）接线方式下两种母差保护互联回路进行介绍，并对母差保护互联回路运行中存在的问题进行了分析，提出了一些改进措施和注意事项。
关键词：中阻抗 微机型 母差保护 互联回路
引言
变电所的母线是电力系统的一个重要组成元件，当母线故障不能迅速切除，将会造成或扩大事故，破坏电力系统的稳定运行，甚至造成电网的瓦解。因此当母线发生故障时，母线保护的正确动作对于电网的稳定运行起着重要的作用。目前500kV和220kV枢纽变电所的220kV母线一般均采用双母线（分段）接线，其母差保护广泛采用中阻抗和微机型母差保护，当母线上的连接元件倒闸过程中，两条母线经刀闸相连时，母差保护要通过互联回路正确调整连接元件的接入，确保母差保护正确动作。本文对中阻抗和微机型母差保护的互联回路的运行进行分析比较，并对运行和维护中重点问题提出改进措施和注意事项。
1 概述
500kV和220kV枢纽变电所的220kV母线一般均采用双母线（分段）接线，双母线接线方式下母差保护早期采用固定连接式电流差动保护、母联相位差动保护、电流比相式母线保护，随着母线保护的不断发展，目前广泛采用的是中阻抗母差保护（如ABB公司的RADSS和REB103型母差保护）和微机型母差保护（如国电南瑞公司的BP-2B型母差保护）。
2 中阻抗和微机型母差保护的原理及特点
中阻抗母差保护将高阻抗的特性和比率制动特性两者有效结合，显著降低了母差回路的负载阻值，在处理TA饱和方面具有独特的优势，基于电流瞬时值比率制动原理，动作速度快，可躲开TA饱和的影响，较好地保证了区外故障TA饱和不误动，区内故障正确快速动作。它以电流瞬时值作测量比较，当母线内部故障时，动作速度极快，如REB103型母差保护整组动作时间为10~13ms。
微机型母差保护最主要的特点是充分利用计算机进行数字计算的能力，方便地实现带比率制动特性的电流瞬时值差动原理、复式比率差动原理等。微机型母差保护对TA饱和具有独特的检测方法，抗TA饱和能力强，多用同步识别法来克服TA饱和的影响，通过判别差动动作与故障发生是否同步来识别饱和情况，如BP-2B型母差保护是以分相瞬时值复式比率差动电流保护与“和电流突变量”和“差电流越限”两个判据构成，并采用自适应全波暂态监视器的方法可以准确检测饱和发生的时刻。
中阻抗母差保护在充分利用了TA的暂态过程时，还考虑了TA稳态过程，其原理保证了保护装置快速动作和较好的抗TA饱和性能，并且装置实现简单、可靠。而微机型母差保护可
通过单片机实现各种先进算法并具有自检功能，可靠性进一步得到提高，同时具有通信接口，可方便地与监控系统互联，完成信息的远传与远控，实现自动化。从调试和整定的角度来看，微机型母差保护优势明显。
3 双母线接线方式下母差保护互联回路分析
3.1 双母线接线方式下母差保护互联回路功能
中阻抗和微机型母差保护均采用了辅助变流器，解决了TA变比不一致的问题，并且实现了电流切换在辅助变流器的二次侧进行，避免了电流切换时TA回路的开路。刀闸接点采用常开接点、常闭接点的双输入方式作为刀闸运行方式的判据，在双母线接线方式下，将各单元刀闸的辅助接点引入了电流切换回路，各单元的电流回路随着刀闸位置自动进行切换，在提高保护可靠性的同时实现了运行方式的灵活变化。
刀闸主触头和其辅助接点动作行为如下表所示：
刀闸主触头 分闸 合闸
刀闸
辅助接点 常开接点
打开 合上
常闭接点
合上 打开
表1 刀闸主触头和其辅助接点动作配合
当某一单元的两把母线刀闸均被拉开时，电流回路被短接退出差动回路；当某一单元的两把母线刀闸同时跨接在两段母线上时，母差保护互联回路启动，实现两段母线互联。
3.2 中阻抗母差保护互联回路（以REB103为例）
如图1、图2所示，当两把母线刀闸同时合上时，刀闸辅助接点变位，同时启动母差保护屏上该单元刀闸两只双位置继电器的上线圈，将该单元电流回路同时接入两段母线，同时断开Ⅰ段母线差动继电器，并启动两只跳闸出口中间继电器将两段母线跳闸出口回路均短接，形成了只用Ⅱ段母线母差保护来同时保护Ⅰ、Ⅱ段母线的运行方式，同时Ⅰ—Ⅱ母互联继电器掉牌，并发“Ⅰ—Ⅱ母刀闸双跨信号”。
图1 REB-103母差保护内联回路
图2 REB-103母差保护互联回路（某一出线为例）
3.3 微机型母差保护互联回路（以BP-2B为例）
BP-2B引入母线刀闸的辅助接点来实现对母线运行方式的判别，同时采集各支路电流和电流分布情况来校验刀闸辅助接点的正确性。当发现刀闸辅助接点状况和实际不符时，发“开入异常”告警信号，在状态确定的情况下可自动修正错误的刀闸辅助接点。
当两把母线刀闸同时合上时，刀闸辅助接点变位，并经光耦将其状态传输到微机保护，保护装置内部进行状态字判别，确认后经内部逻辑自动转入母线互联方式（非选择方式），如图3所示，当Ⅰ—Ⅱ母互联回路接通后，不经故障母线的选择，母线范围内一旦发生故障同时切除两段母线。
当运行方式需要时，如母联操作回路失电，也可以设定保护控制字中的强制母线互联软压板，强制保护进入互联方式。
图3 BP-2B母差保护选择逻辑框图
4 母差保护互联回路运行及维护中注意事项
4.1 母差保护电流切换回路
中阻抗和微机型母差保护的电流回路的切换均是随刀闸辅助接点的切换进行的，实际运行中，遇到以下几个问题：
1）刀闸辅助接点质量问题
刀闸辅助接点在长期运行后可靠性下降，较早的变电所母线刀闸所配用的辅助接点大多采用机械摩擦接触式，普遍存在接触不良、转换不到位、环境适应性差、防护等级低和使用寿命短等缺点。电网中出现过因刀闸辅助接点与主触头动作配合与该母差保护的要求不一致而造成装置误动的例子，这一点特别是对于本身不具有电压闭锁功能的母差保护装置显得尤为突出。
2）微机型母差保护光耦插件故障
微机型母差保护是通过光耦元件来采集开入、开出量，它的优点是实现了强电和弱电的隔离，但光耦元件自身质量和运行环境因素对其影响较大，一旦装置不能正确采集一次设备状态，很容易造成保护装置不正确动作。
根据以上分析，可采取如下措施：
1）采用性能优良的真空辅助接点，保证其动作准确性和抗干扰性能，对存在质量问题的刀闸辅助接点及时进行更换。
2）微机型母差保护可通过定期对刀闸辅助接点自检，判断其刀闸状态和电流采样值是否同时存在（如BP-2B采用各支路电流和电流分布来校验刀闸辅助接点的正确性），及时发出告警信号；同时保护中应具备刀闸状态的强制定位功能，以便于运行人员采取紧急措施。
3）对于无人值班变电所，母差保护应开放软压板功能来实现强制定位，或者通过具备刀闸状态的记忆功能，保证运行人员未到达处理前，母差保护记忆住刀闸原始状态，防止保护误动。
4）微机型母差保护的光耦插件应具备闭锁功能，如装置故障或电源消失应立即告警，并且对光耦元件应建立可靠的故障检测手段。
5）倒闸操作中，对刀闸辅助接点以及双位置继电器（中阻抗母差保护）加强检查，配合各类信号进行综合判断。
4.2 微机型母差保护互联投入压板的操作
微机型母差保护一般设有互联投入压板（BP-2B型母差保护），供运行检修人员强制母差保护进入互联方式。
母线倒排前，可先投入母差保护互联压板，再将母联开关改为非自动方式，这样可以防止倒排操作时母线故障而母差保护拒动。但这样一来，母差保护就提前失去了选择性，而倒闸操作中发生母线故障的机率远比正常运行时大，所以该方式一般在母线刀闸辅助接点存
在缺陷时可以使用。
正常运行时，如发现母联开关出现缺陷异常时，如控制回路断线、开关闭锁分闸等，应及时汇报，并投入互联压板，强制母差保护进入互联方式。同样，当一段母线压变回路故障和检修时，应将互联压板投入并将母联开关改为非自动。
4.3 其它注意事项
1）对于双母线分段接线方式，当母差保护处于互联方式时，母线应开环运行，以避免母差保护拒动和母联分段开关拒动，扩大事故。
2）采用中阻抗母差保护的变电所，如存在重负荷线路，二次电流较大，对于继电器正常运行有危害。
3）母差保护检修维护时，须对互联回路进行详细校验，包括：各单元手动互联、自动互联电流切换功能（母联、分段开关须着重进行）；母差互联回路启动后对差动回路的校验等。
5 结束语
变电所日常运行、操作和维护中，必须加强对母差保护互联回路的巡视和检查，特别是涉及母差互联回路操作，做好针对性事故预想，及时发现操作过程中遇到的异常现象，尽快处理，确保设备安全运行。
6 参考文献
1、贺家李、宋从矩，电力系统继电保护原理（第三版），中国电力出版社，1994
2、柳海龙、刘春、谈杏全，中阻抗母线保护的应用，电网技术，2000年第10期，2000
3、REB-103母线差动保护说明书，ABB公司，2001
4、BP-2B微机母线保护装置技术说明书，V1.02，国电南瑞，2002