母線差動保護

數(shù)字母線保護東南大學電氣工程系Yuanyubo@袁宇波母線故障和裝設母線保護根本原那么發(fā)電廠和變電所的母線是電力系統(tǒng)中的一個重要組成元件，當母線上發(fā)生故障時，將使連接在故障母線上的所有元件在修復故障母線期間，或轉換到另一組無故障的母線上運行以前被迫停電。此外，在電力系統(tǒng)中樞紐變電所的母線上故障時，還可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，造成嚴重的后果。母線上發(fā)生的短路故障可能是各種類型的接地和相間短路故障。母線短路故障類型的比例與輸電線路不同。在輸電線路的短路故障中，單相接地故障約占故障總數(shù)的80％以上。而在母線故障中，大局部故障是由絕緣子對地放電所引起的，母線故障開始階段大多表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往開展為兩相或三相接地短路。一般來說，不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母線故障切除。例如：〔1〕如圖8-1所示的發(fā)電廠采用單母線接線，此時母線上的故障就可以利用發(fā)電機的過電流保護使發(fā)電機的斷路器跳閘予以切除；〔2〕如圖8-2所示的降壓變電所，其低壓側的母線正常時分開運行，那么低壓母線上的故障就可以由相應變壓器的過電流保護使變壓器斷路器跳閘予以切除；〔3〕如圖8-3所示的雙側電源網(wǎng)絡〔或環(huán)形網(wǎng)絡〕，當變電所B母線上d點短路時，那么可以由保護1和4的第II段動作予以切除，等等。利用發(fā)電機的過電流保護切除母線故障

利用變壓器的過電流保護切除低壓母線故障

在雙側電源網(wǎng)絡上，利用電源側的保護切除母線故障

當利用供電元件的保護裝置切除母線故障時，故障切除的時間一般較長。此外，當雙母線同時運行或母線為分段單母線時，上述保護不能保證有選擇性地切除故障母線。此外超高壓樞紐變電站和大型發(fā)電廠母線為分段單母線時，上述保護不能保證有選擇性地切除故障母線。此外超高壓樞紐變電站和大型發(fā)電廠的母線聯(lián)系著各個地區(qū)系統(tǒng)和各臺大型發(fā)電機組，母線發(fā)生短路直接破壞了各局部系統(tǒng)之間或各臺機組之間的同步運行，嚴重影響電力系統(tǒng)的平安供電。雖然母線短路幾率比輸電線短路低的多，但一旦發(fā)生，后果特別嚴重。因此對那些威脅電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行、使發(fā)電廠廠用電及重要負荷的供電電壓低于允許值〔一般為額定電壓的60％〕的母線故障，必須裝設有選擇性的快速母線保護。因此，在以下情況下應裝設專門的母線保護：〔1〕在110kV及以上的雙母線和分段單母線上，為保證有選擇性地切除任一組〔或段〕母線上所發(fā)生的故障，而另一組〔或段〕無故障的母線仍能繼續(xù)運行，應裝設專用的母線保護?！?〕110kV及以上的單母線，重要發(fā)電廠的35kV母線或高壓側為110kV及以上的重要降壓變電所的35kV母線，按照裝設全線速動保護的要求必須快速切除母線上的故障時，應裝設專用的母線保護。母線差動保護根本原理為滿足速動性和選擇性的要求，母線保護都是按差動原理構成的。實現(xiàn)母線差動保護所必須考慮的特點是在母線上一般連接著較多的電氣元件〔如線路、變壓器、發(fā)電機等〕。因此，就不能像發(fā)電機的差動保護那樣，只用簡單的接線加以實現(xiàn)。但不管母線上元件有多少，實現(xiàn)差動保護的根本原那么仍是適用的，即：〔1〕在正常運行以及母線范圍以外故障時，在母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等，或表示為:〔2〕當母線上發(fā)生故障時，所有與母線連接的元件都向故障點供給短路電流或流出殘留的負荷電流，按基爾霍夫電流定律，〔短路點的總電流〕；〔3〕如從每個連接元件中電流的相位來看，那么在正常運行以及外部故障時，至少有一個元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的，具體說來，就是電流流入的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反。而當母線故障時，除電流等于零的元件以外，其它元件中的電流是接近同相位的。根據(jù)原那么〔1〕和原那么〔2〕可構成電流差動保護，根據(jù)原那么〔3〕可構成電流比相式差動保護。單母線完全電流差動母線保護

完全電流差動母線保護的原理接線如下圖，為一次電流，為二次電流。在母線的所有連接元件上裝設具有相同變比和特性的電流互感器。因為在一次側電流總和為零時，母線保護用電流互感器〔TA〕必須具有相同的變比，才能保證二次側的電流總和也為零。所有TA的二次側同極性端連接在一起，接至差動繼電器中。這樣，繼電器中的電流即為各個母線連接元件二次電流的向量和。實際上由于TA有誤差，因此在母線正常運行及外部故障時，繼電器中有不平衡電流出現(xiàn)；而當母線上故障時，那么所有與電源連接的元件都向d點供給短路電流，于是流入繼電器的電流為即為故障點的全部短路電流，此電流足夠使差動繼電器動作而起動出口繼電器，使連接元件的斷路器跳閘。差動繼電器的起動電流應按如下條件考慮，并選擇其中較大的一個：

式中——可靠系數(shù)，取為1.3；——在母線范圍外任一連接元件上短路時，流過差動保護TA一次側的最大短路電流；

——母線保護用TA的變比?！?〕躲開外部故障時所產生的最大不平衡電流，當所有電流互感器均按10%誤差曲線選擇，且差動繼電器采用具有速飽和鐵心的繼電器時，其動作電流可按下式計算：〔2〕由于母線差動保護電流回路中連接的元件較多，接線復雜，因此，TA二次回路斷線的幾率比較大。為了防止在正常運行情況下，任一TA二次回路斷線引起保護裝置誤動作，動作電流應大于任一連接元件中最大的負荷電流，即當保護范圍內部故障時，應采用下式校驗靈敏系數(shù)，其值一般應不低于2。

式中——在母線上發(fā)生故障的最小短路電流門檻值。完全電流差動保護方式原理比較簡單，通常適用于單母線或雙母線經(jīng)常只有一組母線運行的情況。高阻抗母線差動保護

在母線發(fā)生外部短路時，一般情況下，非故障支路電流一般不很大，它們的TA不易飽和，但是故障支路電流集各電源支路電流之和，可能非常之大，它的TA就可能極度飽和，相應的勵磁阻抗必然很小，極限情況近似為零。這時雖然一次電流很大，但其幾乎全部流入勵磁支路，二次電流近似為零。這時差動繼電器中將流過很大的不平衡電流，上節(jié)中介紹的完全電流差動保護將誤動作。為防止上述情況下母線保護的誤動，將圖中的電流差動繼電器可以改用內阻很高的電壓繼電器，其阻抗值很大，一般約為2.5～7.5kΩ。高阻抗母線差動保護的原理接線如以下圖所示。假設母線上連接有條支路〔如圖8-5所示〕，第條支路為故障支路，母線外部短路的等值回路如圖8-6所示。圖中虛線框內為故障支路TA的等效回路，為勵磁阻抗，和分別為TA一次和二次繞組漏抗，為故障支路TA至電壓繼電器二次回路的阻抗值〔二次回路連線阻抗值〕，為電壓差動繼電器的內阻。在外部短路時，假設電流互感器無誤差，那么非故障支路二次電流之和與故障支路二次電流大小相等、方向相反，此時差動繼電器〔不管是電流型的還是電壓型的〕中電流為零，非故障支路二次電流都流入故障支路TA的二次繞組。外部短路最嚴重的情況是故障支路的TA出現(xiàn)極度飽和的情況，其勵磁阻抗近似為零，一次電流全部流入勵磁支路。由于電壓繼電器的內阻很高，非故障支路二次電流都流入故障支路TA的二次繞組，差動繼電器中電流仍然很小，不會動作。在內部短路時所有引出線電流都是流入母線的，所有支路的二次電流都流向電壓繼電器。由于其內阻很高，電壓繼電器端出現(xiàn)高電壓，于是電壓繼電器動作。高阻抗母線差動保護的優(yōu)點是保護的接線簡單、選擇性好、靈敏度高，在一定程度上可防止母線發(fā)生外部短路并且TA飽和時母線保護的誤動作。但高阻抗母線差動保護要求各個支路TA的變比相同，TA二次側電阻和漏抗要小。TA的二次側要盡可能在配電裝置處就地并聯(lián)，以減小二次回路連線的電阻。因而此種母線保護一般只適用于單母線。此外，由于二次回路阻抗較大，在區(qū)內故障的大故障電流情況下，TA二次側可能出現(xiàn)相當高的電壓，因此必須對二次電流回路的電纜和其它部件采取加強絕緣水平的措施。

具有比率制動特性的中阻抗母線差動保護

將比率制動的電流型差動保護應用于母線，動作判據(jù)可為最大值制動：

或模值和制動：

當母線外部短路而使故障支路的TA嚴重飽和時，該TA二次電流接近于零，使式〔8-5〕和式〔8-6〕中失去一個最大的制動電流。為了彌補這一缺陷，可在差動回路中適當增加電阻，如圖8-6，即使得因第條故障支路TA嚴重飽和而使流向繼電器的二次電流＝0，該TA的二次回路〔回路〕仍流過電流，此電流從其他支路流入，起制動作用。由于保存了比率制動特性，這種保護差動回路的電阻不必象高阻抗母線差動保護的差動回路內阻那么高，也就不需要有限制高電壓的措施。由于這種保護差動回路的電阻高于電流型差動保護而低于高阻抗母線差動保護，故稱之為中阻抗式母線差動保護。電流比相式母線保護

電流差動保護要求在母線外部短路或正常運行時的二次電流總和。由于在實際運行中TA特性總是存在差異，差流中不平衡電流較大，這必然會影響電流差動保護的靈敏度。這里介紹一種僅僅比較電流相位關系的比相式母線保護。電流比相式母線保護的根本原理是根據(jù)母線在內部故障和外部故障時各連接元件電流相位的變化來實現(xiàn)的。眾所周知，當母線發(fā)生短路時，各有源支路的電流相位幾乎是一致的；當外部發(fā)生短路時，非故障有源支路的電流流入母線，故障支路的電流那么流出母線，兩者相位相反，利用這種相位關系來構成電流比相式母線保護。雙母線固定聯(lián)接的母線差動保護

雙母線是發(fā)電廠和變電所中廣泛采用的一種母線方式。在發(fā)電廠以及重要變電所的高壓母線上，一般都采用雙母線同時運行〔母線聯(lián)絡斷路器經(jīng)常投入〕，而每組母線上連接一局部〔大約1/2〕供電和受電元件的方式。這樣，當任一組母線上發(fā)生故障，可只短時影響到一半的負荷供電，而另一組母線上的連接元件仍可繼續(xù)運行，這就大大提高了供電的可靠性。為此，要求母線保護具有選擇故障母線的能力?，F(xiàn)就幾種實現(xiàn)方法分析說明如下。一般情況下，雙母線同時運行時，每組母線上連接的供電元件和受電元件的連接方式較為固定，因此有可能裝設元件固定連接的雙母線電流差動保護。一般情況下，雙母線同時運行時，每組母線上連接的供電元件和受電元件的連接方式較為固定，因此有可能裝設元件固定連接的雙母線電流差動保護。元件固定連接的電流差動保護的主要局部由三組差動保護組成。如圖8-7所示，第一組由TA1、TA2、TA5和差動繼電器KD1〔I母分差動〕組成，用以選擇第Ⅰ組母線上的故障；第二組由TA3、TA4、TA6和差動繼電器KD2〔Ⅱ母分差動〕組成，用以選擇第Ⅱ組母線上的故障；第三組實際上是由TA1、TA2、TA3、TA4和差動繼電器KD3組成的一個完全電流差動〔總差動〕保護，當任一組母線上發(fā)生故障時，它都起動，而當母線外部故障時，它不動作，在正常運行方式下，它作為整個保護的起動元件，當固定接線方式破壞并保護范圍外部故障時，可防止保護的非選擇性動作。如圖8-8所示，當正常運行及母線外部故障〔d點〕時，流經(jīng)繼電器KD1、KD2和KD3的電流均為不平衡電流，保護裝置已從定值上躲開，不會誤動作。如圖8-9所示，當?shù)冖窠M母線上〔d點〕短路時，由電流的分布情況可見，繼電器KD1和KD3中流入全部故障電流，而繼電器KD2中為不平衡電流，于是KD1和KD3起動。KD3動作后使母聯(lián)斷路器QF5跳閘。KD1動作后即可使斷路器QF1和QF2跳閘，并發(fā)出相應的信號。這樣就把發(fā)生故障的第Ⅰ組母線從電力系統(tǒng)中切除了，而沒有故障的第Ⅱ組母線仍可繼續(xù)運行。同理可分析當?shù)冖蚪M母線上某點短路時，只有KD2和KD3動作，最后由斷路器QF3、QF4和QF5跳閘切除故障。在固定連接方式破壞時，保護裝置的動作情況將發(fā)生變化。例如當連接支路1自母線Ⅰ切換到母線Ⅱ上工作時，由于差動保護的二次回路不能隨著切換，因此，按原有接線工作的Ⅰ、Ⅱ兩組母線的差動保護都不能正確反映母線上實際連接元件的之值，因而在KD1和KD2中將出現(xiàn)差電流。在這種情況下保護的動作將無法選擇在哪一組母線上發(fā)生了故障?？v上所述，當母線按照固定連接方式運行時，保護裝置可以保證有選擇性地只切除發(fā)生故障的一組母線，而另一組母線可繼續(xù)運行；當固定接線方式破壞時，任一母線上的故障都將導致切除兩組母線，即保護失去選擇性。因此從保護的角度看，就希望盡量保證固定接線的運行方式不被破壞，這就必然限制了電力系統(tǒng)調度運行地靈活性，這是此種保護的主要缺點。

母聯(lián)電流比相式母線差動保護

母聯(lián)電流比相式母線差動保護是在具有固定連接元件的母線電流差動保護的根底上的改進，它根本上克服了后者缺乏靈活性的缺點，使之更適于作母線連接元件運行方式常常改變的母線保護。母聯(lián)電流比相式母線保護的原理接線如圖8-10所示。此母線保護包括一個起動元件KST和一個選擇元件KD。起動元件接在除母聯(lián)斷路器外所有連接元件的二次電流之和回路中，它的作用是區(qū)分兩組母線的內部和外部短路故障。只有在母線發(fā)生短路時，起動元件動作后整組母線保護才得以起動。選擇元件KD是一個電流相位比較繼電器。它的一個線圈接入除母聯(lián)斷路器之外其他連接元件的二次電流之和，另一個線圈那么接在母聯(lián)斷路器的電流互感器二次側。它利用比較母聯(lián)斷路器中電流與總差動電流的相位作為故障母線的選擇元件。這是因為當?shù)冖窠M母線上故障時，流過母聯(lián)斷路器的短路電流是由母線Ⅱ流向母線Ⅰ，而當?shù)冖蚪M母線上故障時，流過母聯(lián)斷路器的短路電流那么是由母線Ⅰ流向母線Ⅱ。在這兩種故障情況下，母聯(lián)斷路器電流相位變化了180°，而總差動電流是反響母線故障的總電流，其相位是不變的。因此利用這兩個電流的相位比較，就可以選擇出故障母線，并切除選擇出的故障母線上的全部開關?；谶@種原理，當母線上故障時，不管母線上的元件如何連接，只要母聯(lián)斷路器中有電流流過，選擇元件KD就能正確動作。因此對母線上的元件就無需提出固定連接的要求，這是母聯(lián)電流比相式母線差動保護的主要優(yōu)點，它有利于用在連接元件切換較多的場合。母線保護常見類型及特點比較按照母線保護裝置差電流回路輸入阻抗的大小，可將其分為低阻抗型母線保護〔一般為幾Ω〕，中阻抗型母線保護〔一般為幾百Ω〕和高阻抗型母線保護〔一般為幾千Ω〕。常規(guī)的母線保護及目前使用的數(shù)字式母線保護均為低阻抗型母線保護。低阻抗母線保護裝置比較簡單，一般采用先進的、久經(jīng)考驗的判據(jù)，系統(tǒng)的監(jiān)視較為簡單。但低阻抗母線保護在外部故障TA飽和時，母線差動繼電器中會出現(xiàn)較大不平衡電流，可能使母差保護誤動作。目前數(shù)字式低阻抗母線保護中可通過采用TA飽和識別和閉鎖輔助措施，能有效地防止TA飽和引起的誤動。因此，數(shù)字式低阻抗母線保護在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。高阻抗型母線差動保護〔參見8.2.2小節(jié)〕較好地解決了母線區(qū)外故障TA飽和時保證保護不誤動的問題。但在母線內部故障時，TA的二次側可能出現(xiàn)過高電壓，對繼電器可靠工作不利，且要求TA的傳變特性完全一致、變比相同，這對于擴建的變電站來說較難做到。中阻抗型母線保護方案于60年代末在IEEE上發(fā)表，70年代初由瑞典ASEA公司〔現(xiàn)ABB公司〕研制出基于中阻抗方案的RADSS母線保護。中阻抗型母線差動保護將高阻抗的特性和比率制動特性兩者有效結合，在處理TA飽和方面具有獨特的優(yōu)勢。它以電流瞬時值作測量比較，測量元件和差動元件多為集成電路或整流型繼電器，當母線內部故障時，動作速度極快，一般動作時間小于10ms，因此又被稱為“半周波繼電器〞。目前在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。按照母線的接線方式對母線保護分類，主要有單母分段、雙母線、雙母帶旁路〔專用旁路或母聯(lián)兼旁路〕、雙母單分段、雙母雙分段、1/2接線母線保護等。橋式接線和四邊形接線母線不用專用母線保護。數(shù)字式母線保護的根本判據(jù)及算法數(shù)字式母線保護主要采用電流差動母線保護原理。此外由于數(shù)字式保護的特點，一些保護原理得以充分發(fā)揮自身性能優(yōu)勢。本節(jié)將就目前數(shù)字式母線保護普遍采用的普通比率制動特性、復式比率制動特性和故障分量比率制動特性母線差動保護的判據(jù)及算法進行介紹。

由于比率制動特性的電流差動保護判據(jù)是建立在基爾霍夫電流定律的根底之上的，它反映了各個連接元件電流的向量和，在通常情況下能保證在區(qū)外故障時具有良好的選擇性，在區(qū)內故障時有較高的靈敏度，因此在數(shù)字式母線保護被廣泛應用。復式比率制動特性母線差動保護

普通比率制動特性電流差動保護利用穿越性故障電流作為制動電流克服差動不平衡電流，以防止在外部短路時差動保護的誤動作。但在母線內部短路時，差動保護繼電器中也有制動電流，尤其是在1斷路器接線的母線中可能有局部故障電流流出母線，加大了制動量，在此種情況下普通的比率制動特性的母線保護的靈敏度將有所下降。為了提高比率制動特性的差動保護的靈敏性，希望進一步降低在發(fā)生內部短路時的制動電流。理想條件下在母線外部短路時差動電流為零，那么式〔8-8〕中第二式的左邊為零；在內部短路時式〔8-8〕第二式的左邊分母近似為零，那么式〔8-8〕左側很大。可見復式比率差動保護測量到的比率在內部和外部短路兩種狀態(tài)下擴展到了理想的極限，使得制動系數(shù)有極廣的范圍可以選擇。所以復式比率制動特性的差動保護較普通比率制動特性的差動保護具有更加良好的選擇性。從理論上也可分析出復式差動原理和普通差動保護相互之間的對應關系。3.故障分量比率制動特性母線差動保護將故障分量比率制動特性應用于母線差動保護中可防止故障前的負荷電流比照例制動特性產生的不良影響，這將提高母線差動保護的靈敏度。母線保護的特殊問題及其對策

電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策

由于母線的連接元件眾多，在發(fā)生近端區(qū)外故障時，故障支路電流可能非常大，其TA易發(fā)生飽和，有時可達極度飽和。這種情況對于普遍以差動保護作為主保護的母線而言極為不利，可能會導致母線差動保護誤動作。為此母線保護必須要考慮防止TA飽和誤動作的措施，在母線區(qū)外故障TA飽和時能可靠閉鎖差動保護，同時在發(fā)生區(qū)外故障轉換為區(qū)內故障時，能保證差動保護快速開放、正確動作。目前國內較常采用的母線差動保護有中阻抗型和數(shù)字式保護，并且在110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中廣泛使用，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。在這些母線保護中采用了多種抗TA飽和的方法，本節(jié)將對此予以說明。1.中阻抗式母線差動保護抗TA飽和的措施中阻抗式母差保護利用TA飽和時其勵磁阻抗降低的特點來防止差動保護誤動作。由于保護裝置本身差動回路電流繼電器的阻抗一般為幾百Ω，此時TA飽和造成的不平衡電流大局部被飽和TA的勵磁阻抗分流，流入差動回路的電流很少，再加之中阻抗母差保護帶有制動特性，可以使外部故障引起TA飽和時保護不誤動。而對于內部故障TA飽和的情況，那么利用差動保護的快速性在TA飽和前即可動作跳閘，不會出現(xiàn)拒動的現(xiàn)象。2.數(shù)字式母線差動保護抗TA飽和的措施目前數(shù)字式母線保護主要為低阻抗式母線保護，影響其動作正確性的關鍵就是TA飽和問題。結合數(shù)字保護性能特點，數(shù)字式母線差動保護抗TA飽和的根本對策主要基于以下幾種原理：(1)具有制動特性的母線差動保護具有制動特性的母線差動保護在TA飽和不是非常嚴重時，比率制動特性可以保證母線差動保護不誤動作；但當TA進入深度飽和時，此方法仍不能防止保護誤動。因此需要采用其它專門的抗TA飽和的方法。(2)TA線性區(qū)母線差動保護TA進入飽和后，在每個周期內的一次電流過零點附近存在不飽和時段。TA線性區(qū)母線差動保護就是利用TA飽和的這一特性，在TA每周波退出飽和的線性區(qū)內，投入差動保護。由于此種原理的保護實質上是避開了TA飽和區(qū)，所以能對母線故障作出正確的判定。為保證TA線性區(qū)母線差動保護正確動作，必須能實時檢測每周波TA飽和與退出飽和的時刻。但是由于TA飽和時的電流波形復雜，如何正確判斷TA飽和和退出飽和的時刻，判別出TA的線性傳變區(qū)是實現(xiàn)此方法的關鍵和難點。(3)TA飽和的同步識別法母線在發(fā)生區(qū)外故障時，無論故障電流有多大，TA在故障的最初瞬間〔在1/4周波內〕都不會飽和，在飽和之前差流很小，母線差動電流元件不會誤動作；假設以母線電壓構成差動保護的啟動元件，它在故障發(fā)生時那么可以瞬時動作，兩者的動作有一段時間差。當母線區(qū)內故障時，差流增大和母線電壓降低同時發(fā)生。TA飽和的同步識別法就是利用這一特點，區(qū)分母線的區(qū)內、區(qū)外故障，在判別出母線區(qū)外故障TA飽和時那么閉鎖母線差動保護。考慮到系統(tǒng)可能會發(fā)生區(qū)外轉區(qū)內的母線轉換性故障，因而TA飽和的閉鎖應該是周期性的。(4)通過比較差動電流變化率鑒別TA飽和TA飽和后，二次側電流波形出現(xiàn)缺損，在飽和點附近二次側電流的變化率突增。而當母線區(qū)內故障時，由于各條線路的電流都流入母線，差流根本上按照正弦規(guī)律變化，不會出現(xiàn)區(qū)外故障TA飽和條件下差流突變較大的情況。因此可以利用差流的這一特點進行TA飽和的檢測。TA進入飽和需要時間，而在TA進入飽和后，在每個周期一次電流過零點附近都存在一個不飽和時段，在此時段內TA仍可不畸變地傳變一次電流，此時差流變化率很小。利用這一特點也可構成TA飽和檢測元件。在短路初瞬和TA飽和后每個周期內的不飽和時段，飽和檢測元件都能夠可靠地閉鎖保護。(5)波形對稱原理TA飽和后，二次側電流波形發(fā)生嚴重畸變，一周波內波形的對稱性被破壞，采用分析波形的對稱性可以判定TA是否飽和。判別對稱性的方法有多種，最根本的一種是電流相隔半周波的導數(shù)的模值是否相等。(6)諧波制動原理當發(fā)生區(qū)外故障TA飽和時，差流的波形實際是飽和TA勵磁支路的電流波形。當TA發(fā)生輕度飽和時，故障支路的二次電流出現(xiàn)波形缺損現(xiàn)象，差流中包含有大量的高次諧波。隨著TA飽和深度的加深，二次電流波形缺損的程度也隨著加劇，但內部故障時差動電流的波形接近工頻電流，諧波含量少。諧波制動原理利用了TA飽和時差動電流波形畸變的特點，根據(jù)差動電流中諧波分量的波形特征檢測TA是否發(fā)生飽和。這種方法有利于發(fā)生保護區(qū)外轉區(qū)內故障時根據(jù)故障電流中存在諧波分量減少的情況而迅速開放差動判據(jù)。母線運行方式的切換及保護的自適應

各種主接線方式中以雙母線接線運行最為復雜。隨運行方式的變化，母線上各種連接元件在運行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換。因此希望母線保護能自動適應系統(tǒng)運行方式的變化，免去人工干預及由此引起的人為誤操作?？梢岳酶綦x刀閘輔助接點來判斷母線運行方式。在集成電路型母線保護中通常采用引入隔離刀閘輔助接點來判斷母線運行方式的方法。為防止隔離刀閘輔助接點引入環(huán)節(jié)發(fā)生錯誤，有些母線保護采用引入每副隔離刀閘的常開接點和常閉接點，以兩對接點的組合來判別刀閘狀態(tài)。但這些方法常會因為隔離刀閘輔助接點不可靠〔如接觸不良、接點粘連或接點抖動等〕，而導致的出錯，因此在實際工程應用中并不真正有效。當輔助接點出錯時，會導致母線保護拒動或因保護失去選擇性而擴大故障切除范圍。數(shù)字保護具有強大的計算、自檢及邏輯處理能力，數(shù)字式母線保護可以充分利用這些優(yōu)勢，采用將隔離刀閘輔助接點和電流識別兩種方法相結合的更加先進、有效的運行方式自適應方法。具體實現(xiàn)方法是：將運行于母線上的所有連接單元的隔離刀閘輔助接點引入保護裝置，實時計算保護裝置所采集的各連接元件負荷電流瞬時值，根據(jù)運行方式識別判據(jù)，來校驗刀閘輔助接點的正確性，校驗確定它們無誤后，形成各個單元的“運行方式字〞，運行方式字反映了母線各連接元件與母線的連接情況；假設校驗發(fā)現(xiàn)有誤，保護裝置那么自動糾正其錯誤。數(shù)字式母線保護的這種自動適應運行方式的方法能更有效地減輕運行人員的負擔，提高母線保護動作的正確率。1斷路器接線的母線形式及其保護問題

當母線為1斷路器接線，在母線內部短路時可能有電流流出。圖8-11示出了這種情況。這種情況會使比較母線連接元件電流相位原理的母線保護拒動，也會使具有制動特性原理的母線差動保護的靈敏度降低。要考慮在內部短路時有一定電流流出的影響，這是母線保護需要注意的問題之一。斷路器失靈保護簡介

在110kV及以上電壓等級的發(fā)電廠和變電所中，當輸電線路、變壓器或母線發(fā)生短路，在保護裝置動作于切除故障時，可能伴隨故障元件的斷路器拒動，也即發(fā)生了斷路器的失靈故障。產生斷路器失靈故障的原因是多方面的，例如斷路器跳閘線圈斷線；斷路器的操作機構失靈等。高壓電網(wǎng)的斷路器和保護裝置，都應具有一定的后備作用，以便在斷路器或保護裝置失靈時，仍能有效切除故障。相鄰元件的遠后備保護方案是最簡單合理的后備方式，它既是保護拒動的后備，又是斷路器拒動的后備。但是在高壓電網(wǎng)中，由于各電源支路的助增作用，實現(xiàn)上述后備方式往往有較大困難〔靈敏度不夠〕，而且由于動作時間較長，易造成事故范圍的擴大，甚至引起系統(tǒng)失穩(wěn)而全網(wǎng)瓦解。有鑒與此，電網(wǎng)中樞地區(qū)重要的220kV及以上主干線路，系統(tǒng)穩(wěn)定要求必須裝設全線速動保護時，通?？裳b設兩套獨立的全線速動主保護〔即保護的雙重化〕，以防保護裝置的拒動；對于斷路器的拒動，那么專門裝設斷路器失靈保護。1.裝設斷路器失靈保護的條件

由于斷路器失靈保護是在系統(tǒng)故障的同時斷路器失靈的雙重故障情況下的保護，因此允許適當降低對它的要求，即僅要最終能切除故障即可?！?〕相鄰元件保護