浅述母差保护基本原理

浅述母差保护基本原理

安娜姗

安娜姗

国网四川省电力公司凉山供电公司四川西昌615000

摘要：在电力运行中，母差保护对于电力运行的稳定性具有重要意义。在这一基础上，本文将分析母差保护的基本原理，同时从不同的角度，探究母差保护压板与母差保护方式的配合，并以电力事故案例切入点，阐述参数母差保护原理的应用。通过本文的分析，其主要的目的就是发挥母差保护的价值，提高电力运行的稳定性，以期为相关人员提供参考。

关键词：母差保护；“互联压板”；“分列压板”；母线分列运行

前言：在母差保护中，分类运行压板与双母线分列运行状态，是相互对应的。一旦在运行中，其状态发生变化，就会通过母差保护将分列运行压板退出，避免引发更加严重的电力事故。由此能够发现，母差保护在电力运行中的重要性，也正因如此，需要基母差保护的原理，将其合理的应用在电力系统中，在根本上发挥其有效性，强化供电的质量，满足用户的需求。

一、母差保护基本原理分析

（一）原理概述

在母差保护中，其主要采用分相电流差动原理，对母线进行保护的，并以分相瞬时值复式比率差动元件，构成完整的电流差动保护。其中，在母差保护中，分为大差、小差，大差即为CJ，就是除了母联之外的，所有支路电流所构成的差动回路，主要就是用于判断内部、外部的故障。在返回时，动作后就会自动展宽、并持续保持40ms，再确定一相差电流小于定值75%的情况下，完成返回动作。另外，小差就是在母线的，包括母联在内的所有支路，其电流所形成的差动回路，并将其用于判断母线的故障[1]。

在这一过程中，需要注意以下几点：（1）差电流正常，就不会产生差动保护的现象；（2）在平时的工作中，应该定期对大差、小差电流进行检查，一旦发现其中存在问题，就很可能在回路中，发生了断线或者其他等现象。如果达到了闭锁值，就应该在第一时间，申请退出并进行全面的检查；（3）二次电流回路或者电流互感器，其在运行的过程中，继电保护的工作人员，就应该将差动CT退出，同时将短路进行接地保护，避免发生差动保护误动作的问题。

（二）理论依据

在母差保护中，需要将其中的元件进行启动。其中，相关的原理为：（1）和电流突变量，就是母线中所有与元件相互连接的电流，其绝对值的和，即Ir=。实际上，和电流突变量的理论依据为：△ir＞△Idset，其中△Idset表示突变量门槛值。（2）电流差，就是就是母线中所有与元件相互连接的电流，其和的绝对值，即Id=。对于差电流越限的判断依据来说，即为Id＞Idset，其中Idset表示差电流门槛值。（3）启动母差保护的元件，其返回的依据为：Id＜0.75Idset。

对于复试比率差动判据动作来说，其表示式为：。其中，Ir表示母线中，所有元件的标量和，也就是和电流；Idset表示差电流门槛值，通常取值在0.1A至20A之间，一般会选择5A进行计算；Kr表示复式比率系数，也就是制动系数，通常会包含两个定值，其中高定值为2，低定值为0.5。

另外，在母差保护中，其为了能够增强保护动作的的可靠性，就需要将电压闭锁元件应用其中。产生电压闭锁的环境条件为：（1）负序电压在满足动作值的条件下，就会发生闭锁；（2）零序电压满足动作值的条件下，会发生闭锁；（3）低电压值满足动作值的条件下，会发生闭锁[2]。其中的任意一个条件得到满足，其就会产生动作，其被称为符合电压元件动作，同时在展宽40ms后，就会自动返回，无需手动调节。

二、母差保护压板与母差保护方式的配合

（一）“互联压板”与“分列压板”

在电压保护的过程中，“互联压板”与“分列压板”之间的相互配合，主要就是方式包括以下几种：

（1）“双母合排”。双母线在并列的状态下，完成运行。同时，母联的开关在合，两条母线均各自带有负荷。此时的状态为：“互联”压板，“分列运行压板”再退；

（2）“双母分排”。双母线在分列的状态下，完成运行。同时，母联的开关在分，两条母线均各自带有负荷。此时的状态为：“互联运行压板”不投，“分列运行压板”投入。另外，在发生分排方式之前，就会自动完成退出。

（3）“单母线”。双母线在运行的过程中，其中任一间隔的两把母线侧倒闸，其合上、母线均为非自动的状态，其当前的运行相当于单母线。此时的运行状态为：“互联压板”投入，“分列运行压板”不投。

（二）母线分列运行

在母线分列运行的过程中，其特征、状态为：（1）在可分列运行后，投分列压板进行强制；（2）将母联开关节点作为基础，使其能够自适应分列运行操作；（3）此时，在运行中母联电流，会自动退出小差动回路；（4）大差比率制动系数，会在这一过程中降为低值。实际上，在母线分列运行的过程中，一旦II母线发生故障问题，那么I母线的负荷电流，依然会流出母线。特别是在I母线、II母线分别与母线上近距离双回线、小电源、大电源相互连接时，就会发生更加严重的电流流出母线问题。在这样的状态中，母差保护中大差的灵敏度，就会明显下降。所以，需要使用2个定值的大差比率元件，在其并列运行中使用比率系数高值；而在母线分列运行的过程中，则使用比率系数地质，同时的装置会依据母线的状态，将定值切换至最佳的状态。在判断母线的运行方式时，其主要的方式如表1所示，其中手动方式具有更高的优先级别[3]。通过判断，如果“投母线分列压板”，说明母线为分列运行；如果退出，则说明其为并列运行。

自动方式将母联开关的常闭、常开辅助点，与其引入装置的端子连接，如果开关中常闭、常开的接点，无法相互对应，说明装置为默认开关，同时还会发生告警信号。

三、母差保护案例分析

（一）案例概述

在某110kV的变电站中，其在正常的运行状态为：I母线、II母线，基于母线开关110并联完成运行，各间隔TA的变比为600/5。同时，系统中的各个线路编号，均设置相应的功能，具体如表2所示。基于这一背景下，在该110kV变电站中，在所有的母线中均装设了微机保护装置，其中比例制动系数整定为：Kr=2，差动电流门槛Idset为5A。依据Kr=Id/（Ir-Id），其中Id表示差流；Ir表示绝对值和电流。经过推理可知：该变电站中，发生差动保护动作的基本条件为：Id＞Idset且Id＞Kr（Ir-Id）。

（二）母差保护分析

结合本文对某110kV变电站运行故障而言，在分析的过程中可以以微机保护装置为切入点，对其进行详细的分析，主要内容与结果如下：

（1）在变电运行的过程中，微机保护装置的光耦发生故障问题，同时值班的工作人员并没有对其发生的信号进行核实，缺乏对现场运行方式的检验，导致保护装置的工作状态，无法与一次设备相互对应，所以发生故障问题，并导致母线保护发生误动作，此时需要将无故障母线切除，避免发生更严重的损失。

（2）II母线的小差动作行为：流过110kV开关的电流，即为差流，所以满足小差的动作条件，进而将外区的故障错误的判断为内区故障，加之101的位置判断发生失误，所以II母线中的所有开关并不会发生跳闸。具体的简化简化计算方式为：假设101线路、103线路，向短路点均衡提供了故障电流，那么能够得出Id=I101=700/5=140A，其结果比整定值5A大。同时，Kr（Ir-Id）=2（140-140）=0，说明Id比Kr（Ir-Id）的数值大。在这样的条件下，满足整定动作。

（3）I母线小差，发生在103出口处短路的位置，虽然101TA电流没有参与到比较中，但是103TA、比例制动存在饱和问题，所以I母线小差依然能够正确判断发生故障的位置。简化计算方式为：Id=I110=I101=700/5=140A，大于整定值，但是Kr（Ir-Id）=2*[（140+280）-140]=560A，说明Id比Kr（Ir-Id）的数值小。在这样的条件下，不满足整定动作。

结语：综上所述，母差保护的原理较为复杂，将其应用在电力系统中，需要采用恰当的方式。将其作为基础，能够保证变电站运行的稳定性，提高故障位置检测的准确性，为工作人员提供更加准确的参考。通过分析，发现将母差保护原理应用在相关工作中，其具有较强的可行性。

参考文献：

[1]王风光,杜兴伟,吕航,鲍凯鹏,丁杰.母线采样值差动保护数据窗选取方法研究[J].电力工程技术,2018,37(03):112-117.

[2]张勇,柯梦晗,刘伟.220kV母差保护电流互感器断线异常原因分析与处理[J].浙江电力,2017,36(05):16-19+33.

[3]张奇,梁忠英,耿艳,刘乐.某核电厂开关站500kV母差保护拒动事件原因分析及解决方案[J].核安全,2015,14(02):30-34.

作者简介：安娜姗，（1986.3.21），女，助理工程师，本科，从事变电运维工作。