BP-2A型微机母差保护在双母线单分段接线中的应用

0 引言

母线差动保护是确保快速而有选择性地切除母线故障，保障系统安全稳定运行的重要保护。差动保护是利用基尔霍夫电流定律工作的，当母线正常工作和区外故障时，母线就相当于一个节点，流入的电流和流出的电流相等，差动保护不动作。当母线故障时，挂在母线上有电源的线路向母线提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和正比于故障点电流，差动保护动作。

华北油田任东220kV站110kV侧原为双母线接线方式，母差保护为BP-2A微机型，后因供电方式需要改为双母线单分段接线形式，因此，母差保护无疑必须配合一次接线进行相应调整，但如何结合产品对软、硬件进行升级?如何检验动作过程?分析、判断差动保护的运行情况?是值得深入探讨研究的新课题。

1 110kV主接线改造简介

任东220kV主接线的改造情况为：

1.1原110kV母线为110kV4、110kV5双母线，根据供电方式需要，将原110kV4母线一分为二，分别称为110kV4甲和110kV4乙母线。

1.2拆除原母联145间隔设备，将其间隔改造为分段间隔，装设隔离开关144-4甲、144-4乙、电流互感器、分段断路器144。

1.3将原1个出线间隔改造为母联145间隔，与原145布局不同的是电流互感器改在145断路器与145-5隔离开关间。

改造后的110kV主接线简图见图1。

图1 110kV主接线简图

2 双母线单分段差动保护逻辑设计

BP-2A微机母差保护装置为复式比率差动保护，功能非常强大，可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵及死区保护、断路器失灵保护等功能。主接线改造后，这些功能都要进行相应调整。本文只讨论差动保护和分段、母联失灵及死区保护的逻辑框图设计，其余内容不做讨论。

原双母线差动保护逻辑框图见图2。

差动回路由1个母线大差动和2个母线小差动组成。母线大差动是指除母联145以外的母线上所有支路电流所构成的差动回路，某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流构成的差动回路，包括与该段母线相连的母联145二次电流。

主接线变化后，差动保护必须适应这种变化，当母线发生故障后进行正确选择跳闸，以可靠隔离故障点。具体来说就是：4甲母线故障跳144及该母线所有分支断路器;4乙母线故障跳144、145及该母线所有分支断路器;5母线故障跳145及该母线所有分支断路器。

据此将逻辑框图设计为图3。

图3 双母线单分段差动保护逻辑图

和原双母线保护一样，通过大差动判别区内和区外故障，通过各段小差动来选择故障母线。母线大差动是指除分段144、母联145以外的母线上所有支路电流所构成的差动回路，某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流构成的差动回路，包括与该段母线相连的分段144、母联145二次电流。电流互感器的极性接法是至关重要的，规定母联145电流互感器极性以电流从5母线流向4乙为正，分段144电流互感器极性以电流从4甲母线流向4乙母线为正，所有线路电流互感器极性以线路侧流入母线为正。具体的母线小差计算公式如下所示：

差动电流Id为各支路电流的矢量和取模值，制动电流Ir为各支路电流矢量取模值的和。在制动量的计算中引入差动电流，使得该继电器在区内故障时无制动，而在区外故障时有极强的制动特性，能非常明确地区分区内和区外故障。复式比率差动继电器的动作判据为[1]：

为防止在母线分列运行的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够，比率制动系数设定高、低两个定值，当母联及分段断路器均处于合闸位置时大差比率差动元件采用比率制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用大差比率制动系数低值;小差始终采用比率制动系数高值。

母线大差动的构成不受母线运行方式变化的影响，而各段母线小差动，则是根据各支路的隔离开关位置，由母线运行方式自适应环节来自动地、实时地进行组合。因此，为防止母线故障时，故障母线的进线隔离开关消失导致母线小差无法达到动作条件，母差保护另设一后备段，当母线大差动动作，且无小差动作，则经过250ms切除母线上所有的元件。