WMH-800系列微機母線成套保護裝置

WMH-800系列微機母線成套保護裝置1、應(yīng)用范圍WMH-800微機母線保護裝置適用于500kV及以下電壓等級的各種主接線的母線，作為發(fā)電廠、變電站母線的成套保護裝置.設(shè)立四套獨立的計算機系統(tǒng)和人機接口，分別完成A、B、C三相差動保護、復(fù)合電壓閉鎖、人機接口功能。已經(jīng)成功地運用于火電廠、水電站、核電站、冶金、石化、煤炭、熱電等行業(yè)，并遠(yuǎn)銷東南亞。2、裝置的主要特點及功能配置2.1、主要特點a.采用國內(nèi)外成熟的具有比例制動特性的差動保護原理，設(shè)置大差及各段母線小差，大差作為母線區(qū)內(nèi)故障的判別元件，小差作為故障母線的選擇元件；b.自適應(yīng)能力強，可以適應(yīng)母線的各種運行方式，倒閘過程自動識別，不需退出保護，通過方式識別程序完成各種運行方式的自動識別及各段母線小差計算、出口回路的動態(tài)切換；c.采用瞬時值電流差動算法，保護動作速度快、可靠性高、抗干擾能力強；d.具有完善的抗CT飽和措施，確保母線外部故障CT飽和時裝置不誤動；而當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障或故障由區(qū)外轉(zhuǎn)至區(qū)內(nèi)時，保護可靠動作；e.對主CT變比無特殊要求，允許母線上各連接元件CT變比不一致。任意CT變比均可由用戶現(xiàn)場設(shè)置；f.采用獨立于差動保護計算機系統(tǒng)的復(fù)合電壓元件作為作為差動保護的閉鎖措施，保證裝置的可靠運行；g.對電流、電壓及開關(guān)量輸入實時監(jiān)測，具有多次區(qū)內(nèi)故障記錄功能及事件報告記錄功能（如定值的修改、壓板的投退等），為現(xiàn)場分析和處理問題提供必要的依據(jù)。i.系統(tǒng)容量大，適用于24個及24個以下聯(lián)接元件的各種主接線形式的母線。2.2、裝置保護配置a.具有比例制動特性的分相瞬時值電流差動保護b.復(fù)合電壓閉鎖c.母聯(lián)（分段）充電保護d.母聯(lián)過流保護（可選）e.母聯(lián)非全相保護（可選）f.斷路器失靈保護（可選）g.母聯(lián)失靈及死區(qū)保護h.CT斷線閉鎖及告警i.PT斷線告警2.3裝置輔助功能a.運行方式自動識別；b.定值的整定及任意CT變比的設(shè)置、CT飽和鑒別；c.交流電流及電壓的實時監(jiān)測及顯示；d.開關(guān)量輸入的實時監(jiān)測；e.故障、報告的顯示及打?。籪.具有與發(fā)電廠、變電站自動化系統(tǒng)通信接口功能；g.具有完備的自檢功能。3、保護原理說明3.1差動保護工作原理差動保護設(shè)置大差及各段母線小差，大差作為小差的起動元件，用以區(qū)分母線區(qū)內(nèi)外故障，小差為故障母線的選擇元件。大差，小差均采用具有比率制動特性的瞬時值電流差動算法，其動作方程為式中Id為某一時刻差動電流瞬時值，If為同一時刻制動電流瞬時值，K為比例制動系數(shù)，Idd為差動電流整定門坎。注：大差不包括母聯(lián)電流，每段母線小差只包括各自所有連接單元電流。制動電流也如此。3.2CT飽和檢測差動保護動作曲線如圖3.2.1所示：圖3.2.1差動保護動作曲線3.3CT飽和檢測當(dāng)母線外部發(fā)生故障特別是母線近端發(fā)生外部故障時，由于直流分量的影響，CT可能發(fā)生飽和，使CT的二次電流發(fā)生畸變，不能真實反映系統(tǒng)的一次電流，在差動回路中有差電流存在，對母線差動保護產(chǎn)生不利影響,若不采取必要的閉鎖措施，差動保護就會誤動，因此，在各種類型的母線差動保護中必須對CT飽和采取相應(yīng)的閉鎖措施。根據(jù)分析，即使CT嚴(yán)重飽和時，在故障發(fā)生的初始階段和線路電流過零點附近CT存在一個線性傳變區(qū)，在線性傳變區(qū)內(nèi)差動保護不會誤動作。根據(jù)這一特性，利用CT飽和時差動保護動作時間滯后于故障發(fā)生時刻的特點，首先判斷故障的發(fā)生時刻，若此時差動保護不動即判為母線外部故障，閉鎖差動保護一周，然后利用波形識別法來開放差動保護，以確保母線區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時，差動保護能可靠動作。3.4母聯(lián)死區(qū)及母聯(lián)斷路器失靈保護母聯(lián)死區(qū)保護根據(jù)母聯(lián)CT的不同布置分以下情況：1）母聯(lián)斷路器兩側(cè)裝設(shè)兩組CT，交叉接線，不存在死區(qū)，差動保護不裝設(shè)死區(qū)保護。2）母聯(lián)斷路器僅一側(cè)裝設(shè)CT，如圖3.4.1所示： 圖3.4.1母聯(lián)死區(qū)故障示意圖在雙母線接線中，K點發(fā)生故障，對II母差動保護來說為外部故障，II母差動保護不動；對I母差動保護為內(nèi)部故障，I母差動保護動作，跳開I母上的連接元件及母聯(lián)斷路器。但此時故障仍不能切除，針對這種情況，本裝置采用I母母差動作跳開母聯(lián)斷路器后延時（延時可整定，躲母聯(lián)斷路器跳閘時間），若大差動作且母聯(lián)電流越限則跳開雙母線上所有連接元件，最終切除故障。母聯(lián)斷路器失靈采取上述方法進行處理。母聯(lián)失靈示意圖如圖3.4.2中所示，I母線內(nèi)部故障，I母差動保護動作，跳母聯(lián)及I母所有連接元件，若母聯(lián)斷路器失靈，故障依然存在，延時后，若大差動作且母聯(lián)電流越限則跳開所有連接元件，最終切除故障。 圖3.4.2母聯(lián)失靈示意圖3）母聯(lián)斷路器斷開即雙母線分裂運行時，若母聯(lián)隔離刀閘未拉開，而僅靠隔離刀閘進行方式識別，則母聯(lián)為運行狀態(tài)，母聯(lián)死區(qū)故障時就會引起雙母線相繼跳閘。雙母線分裂運行母聯(lián)死區(qū)故障如圖3.4.3中所示，K點故障，I母為區(qū)內(nèi)，I母差動動作跳I母，II母延時跳閘。這樣就擴大了停電范圍。為避免這種情況的發(fā)生，裝置中引入母聯(lián)斷路器的輔助觸點以判斷母聯(lián)斷路器的投退情況，當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開時，母聯(lián)電流不計入小差的計算，這樣K點故障相當(dāng)于II母故障，II母差動動作跳開II母線以切除故障。這種運行方式下不再進行死區(qū)及母聯(lián)失靈的判別。 圖3.4.3雙母線分裂運行母聯(lián)死區(qū)故障3.5方式識別在雙母線系統(tǒng)中，根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式變化的需要，母線上的連接元件需在兩條母線間頻繁切換，為此要求母線保護能夠自動跟蹤一次系統(tǒng)的倒閘操作。本裝置用軟件實現(xiàn)母線運行方式的自動識別。3.6電壓閉鎖元件電壓閉鎖元件含母線各相低電壓，負(fù)序電壓，零序電壓元件，各元件并行工作，構(gòu)成或門關(guān)系。PT斷線時，退出斷線相低電壓元件和負(fù)序電壓元件。3.7倒閘過程中差動保護邏輯雙母線系統(tǒng)，在倒閘過程中，當(dāng)某一連接單元的兩副刀閘同時閉合時，兩條母線通過刀閘短接，成為單母線。因此，差動保護不再作故障母線的選擇，而直接切除雙母線上所有聯(lián)接單元。雙母線系統(tǒng)在進行倒閘操作時，用戶可能要求禁止跳母聯(lián)斷路器（去掉電源保險）。從去除保險到兩隔離刀閘同時閉合，時間可能較長，若此過程母線發(fā)生故障，非故障母線只能靠母聯(lián)失靈保護切除，增加了故障的切除時間。裝置設(shè)置了一個倒閘開始壓板，倒閘前投入此壓板，即認(rèn)為系統(tǒng)進入倒閘過程中。倒閘結(jié)束后退出此壓板。若母聯(lián)失靈延時系統(tǒng)可以接受，也可不用該壓板。3.8雙母線分裂運行時的保護考慮雙母線分裂運行時，裝置自動修改大差制動系數(shù)，以保證在某些運行方式下，母線內(nèi)部故障大差有足夠的靈敏度。雙母線分裂運行如圖3.8.1中所示，K點故障時大差差動電流與制動電流之比為0.33,此時須修改大差制動系數(shù)，保證差動保護動作以切除故障。圖3.8.1雙母線分裂運行3.9母聯(lián)（分段）充電保護當(dāng)一段母線經(jīng)母聯(lián)（分段）對另一段母線或某一線路充電時，投入充電保護壓板，若被充電元件存在故障，充電保護將母聯(lián)（分段）斷路器跳開。充電保護設(shè)置一速動段和一延時段，延時時間由用戶整定。充電完成后退出充電保護壓板。3.10CT斷線閉鎖及告警WMH-800母線保護裝置利用差流進行CT斷線的判別。正常運行時，大差以及各段母線小差為零。當(dāng)差流連續(xù)越限時判為CT斷線，閉鎖斷線相該段母線差動保護并發(fā)告警信號。3.11PT斷線告警當(dāng)電壓低于PT斷線定值或負(fù)序、零序電壓（計算所得）長時間過限（7V）時，即判為PT斷線，裝置延時發(fā)PT斷線信號。PT斷線后退出斷線相低電壓元件和負(fù)序電壓元件，保留健全相低電壓、零序電壓（開口三角）元件，以保證PT斷線時發(fā)生任何故障復(fù)合電壓元件仍能可靠動作。3.12斷路器失靈保護（可選）任一斷路器失靈時，來自外部該元件的失靈啟動觸點啟動失靈保護，失靈保護判出該元件所在母線，并經(jīng)設(shè)定的延時時間切除母聯(lián)和失靈元件所在的母線。斷路器失靈保護組屏方案有三種：一.和母線保護同組一面屏，作為母線保護的一個功能，與母線保護共出口回路；二.單獨組屏并加電流判斷，硬件配置與WMH-800相同，型號為WSL-800/A；三.單獨組屏不加電流判斷，硬件配置包括失靈啟動箱和電壓閉鎖箱各一，型號為WSL-800/B。4主要技術(shù)數(shù)據(jù)整組動作時間：在2倍整定電流以上、0.5倍整定電壓以下，保護整組動作時間為16ms。5總體結(jié)構(gòu)及主接線顯示1）WMH-800型微機母線保護總體結(jié)構(gòu)如圖5.1.1所示。人機接口B相差動保護人機接口B相差動保護C相差動保護A相差動保護電壓閉鎖圖5.1WMH-800微機母線保護裝置總體結(jié)構(gòu)圖5.1.1清楚地顯示出保護各單元之間的邏輯關(guān)系。ABC三相差動保護單元各自獨立，分別完成各自的模擬量采集及轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入、保護邏輯運算、信號及跳令的開出。電壓閉鎖裝置也是一個獨立的單元，完成電壓量的采集及轉(zhuǎn)換、電壓閉鎖邏輯判斷、信號及跳令的開出。2）主接線顯示典型雙母線接線方式的差動A箱面板如圖5.1.2所示。圖5.2主接線顯示差動B、C兩箱面板不裝母線運行方式模擬顯示燈，只裝設(shè)信號燈。對單母線（或一倍半斷路器接線）和單母分段接線，由于不存在元件倒閘即母線運行方式是固定的，不需要進行母線運行方式識別，因此不裝設(shè)母線運行方式模擬顯示燈。3）母線運行方式模擬顯示燈母線運行方式模擬顯示燈如圖5.1.3所示：圖5.1.3雙母線運行方式模擬顯示燈本裝置用畫線和小燈來模擬顯示雙母線運行方式。G表示母聯(lián)隔離刀閘，1G表示一母隔離刀閘，2G表示二母隔離刀閘，小燈的明滅表示刀閘的合開。G亮表示母聯(lián)開關(guān)投入即兩條母線并列運行，1G亮表示對應(yīng)的元件掛在一母線上，2