SGB750说明书101南自母差.docx

SGB750说明书101南自母差.docx

《SGB750说明书101南自母差.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SGB750说明书101南自母差.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

SGB750说明书101南自母差

国电南自

SGB750系列

数字式母线保护装置

技术说明

（V1.01）

国电自动化股份

GUODIANNANJINGAUTOMATIONCO.，LTD.

1概述

针对110kV-750kV电力系统的特点，结合二十多年来在各电压等级母线保护领域的理论研究成果、成功的现场运行实践经验，我公司在全新的EDP-01嵌入式系统平台基础上开发研制成SGB750系列数字式母线保护装置，提出一整套适用于多电压等级的可靠、快速、灵敏、准确的母线保护新判据，采用不依赖电压判据的工频变化量和常规电流相结合的全电流判别方式，以差电流动态追忆法和轨迹扫描法等方式准确地区别区区外故障，具有发生区外故障时，抗御2ms及以上TA饱和的能力，区外故障TA饱和母线保护不误动，区故障TA饱和母线保护快速动作。

保护装置技术性能优异，抗干扰能力强，功能齐全，界面友好，使用方便，适用于750kV及以下各电压等级各种接线方式的母线。

2装置主要功能及特点

2.1原理特点

a）采用电流变化量差流和常规差流自适应双启动原理，对系统发生的金属性或非金属性故障、短路容量的差异所产生的不同故障特征，均能够在极短的时间启动，并进入下一级保护判别，启动灵敏度高,自适应能力强。

有效地解决了不同容量的系统在不同负荷条件下发生故障时，母线保护启动灵敏度不能完全适应的问题；

b）电流变化量差动保护，采用差电流动态追忆法，以系统故障时刻的短路容量为基础，追忆工频变化量差流的形成过程，快速准确地识别区、区外故障。

在TA产生2ms及以上严重饱和的情况下，差电流动态追忆法能够快速准确地识别区、区外故障，抗御TA饱和的能力强。

区外故障TA饱和母线保护可靠不动作，区故障TA饱和母线保护仍能迅速动作；

c）长期投入的常规电流差动保护，采用差流轨迹扫描法，对差电流轨迹进行不间断的扫描监视，能够快速准确地识别区、区外故障，同样具有发生区外故障时，抗御2ms及以上TA饱和的能力，区外故障转区故障时，迅速动作于出口，区外故障TA饱和可靠不动作；

d）不同电压等级的电力系统具有不同的特点，线路的感抗、容抗、阻抗角不同，非周期分量和谐波分量衰减的时间常数也不同，SGB750系列母线保护考虑了110kV－750kV各电压等级中最严重的情况，采取各种有效措施加以克服，抗御系统非周期分量和谐波分量的能力很强，因而对各电压等级的母线具有最广泛的适应性；

e）对于可能导致母线保护装置误动的小概率因素，例如，由于接入母线保护的各单元TA的特性不一致，在区外故障切除、不对称冲击负荷、系统解合环、并网、投切负荷等造成的不平衡差电流；TA断线造成的差电流；区外故障TA在2个周波以后再饱和造成的差电流等情况，SGB750系列母线保护从多方位采取预防为主的有效措施，确保母线保护装置不误动，整套装置的安全性很高。

f）设有两级TA断线报警功能，采用“差电流低值报警、高值闭锁差动保护”的方式，差电流判别精度高，对系统中较轻负荷单元的TA断线也能及时发现告警；TA回路断线的事故报告详尽，能反应出TA断线的时刻及断线的单元和相别，方便现场事故分析，查找原因。

2.2辅助功能及结构特点

a）采用大屏幕彩色触摸式液晶，显示系统主接线图及实时潮流分布，信息清楚分明、信息量大；

b）设置有全面完善的系统硬件及软件检测功能，自动报警，防患于未然；

c）详尽的故障数据录波、强大的故障分析功能，以人为本，处处为方便着想；

d）提供RS485/RS422/RS232、以太网等通信接口，支持IEC60870-5-103通讯规约；

e）采用整面板、背插式机箱结构型式，强弱电完全分开，装置抗电磁干扰能力强。

3保护配置及技术参数

3.1保护配置

各项保护功能为模块化设计，根据系统接线要求可选择配置。

a）分相式电流差动保护（含电流变化量差动保护和常规电流差动保护）

b）断路器失灵保护

c）母联失灵和死区保护

d）母联充电保护

e）母联过流保护

f）母联非全相保护

g）复合式电压闭锁

3.2技术参数

3.2.1额定参数

直流电源：

220V或110V（允许波动围：

80%～110%）

交流电压：

100V/

或100V

额定电流：

5A或1A

额定频率：

50Hz或60Hz

交流电源：

单相220V（允许波动围：

85%～110%）

3.2.2整组动作时间

差动保护整组动作时间：

（含继电器动作时间）

<15ms（1.5倍整定值时测量）

定值误差：

<3%

3.2.3正常工作大气条件

环境温度：

-10℃～+45℃；

相对湿度：

5％～95％（产品部既不应凝露，也不应结冰）；

大气压力：

86kPa～106kPa（66kPa～110kPa）。

3.2.4贮存、运输的极限环境温度

-40℃～+70℃

3.2.5过载能力

    a）交流电流回路：

2倍额定电流，连续工作；

10倍额定电流，允许10s；

40倍额定电流，允许1s；

b）交流电压回路：

1.2倍额定电压，连续工作；

               1.5倍额定电压，允许30s；

 c）直流电源回路：

80%～110%额定电压，连续工作；

3.2.6电磁兼容性

3.2.6.1静电放电抗扰度

装置应能承受GB/T17626.2-1998规定的试验严酷等级为4级的静电放电抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.2射频电磁场抗扰度

装置应能承受GB/T17626.3-1998规定的试验严酷等级为3级的射频电磁场抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.3电快速瞬变脉冲群抗扰度

装置应能承受GB/T17626.4-1998规定的试验严酷等级为4级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.4浪涌（冲击）抗扰度

装置应能承受GB/T17626.5-1998规定的试验严酷等级为4级的浪涌（冲击）抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.5射频场感应的传导抗扰度

装置应能承受GB/T17626.6-1998规定的试验严酷等级为3级的射频场感应的传导抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.6工频磁场抗扰度

装置应能承受GB/T17626.8-1998规定的试验严酷等级为5级的工频磁场抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.7脉冲磁场抗扰度

装置应能承受GB/T17626.9-1998规定的试验严酷等级为5级的脉冲磁场抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.8阻尼振荡磁场抗扰度

装置应能承受GB/T17626.10-1998规定的试验严酷等级为5级的阻尼振荡磁场抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.9振荡波抗扰度

装置应能承受GB/T17626.12-1998规定的试验严酷等级为4级的振荡波抗扰度试验，施加干扰期间，装置应无误动或拒动现象。

试验后装置性能仍应符合规定。

3.2.6.10辐射发射限制

装置应能通过GB9254-1998规定的辐射发射限值A类试验。

4保护原理说明

4.1母线差动保护

母线保护采用电流变化量和常规电流分相式电流差动保护原理，针对不同容量的电力系统不同故障类型的故障特征，设置“差电流快速突变启动”及“差电流慢速积分启动”等双启动方案；快速启动，判别迅速准确；慢速启动,确保动作灵敏度。

4.1.1保护双启动判据

快速启动主要判据为：

Ires≥Iop1；Kres≥K1

其中：

Ires为电流变化量差电流

Iop1为电流变化量差电流起动值

Kres为电流变化量差电流与电流变化量制动电流的比值

K1为电流变化量制动系数定值。

Ires=I,T

Kres=I,T/I,T

慢速启动主要判据为：

∑|Id|≥Iop2；Kres≥K2

其中：

∑|Id|为常规差电流积分

Iop2为常规差电流起动值

Kres为常规差电流与制动电流的比值

K2为常规制动系数定值。

4.1.2电流变化量差动保护

电流变化量差动保护不受负荷电流和各有源支路电势角差的影响，因而具有可靠、快速、灵敏的特点，为提高差动保护的安全性，采用电流变化量差动判据，与常规电流差动判据相结合的方式,其主要动作判据如下：

4.1.2.1抗TA饱和的“差流动态追忆法”

快速启动元件动作后，采用“差流动态追忆法”，对出现的电流变化量差电流的形成和发展过程进行追忆判别，以确认发生的故障类型，区外故障TA饱和母线保护可靠不动作，而区故障则快速动作，不受TA饱和的影响。

“差流动态追忆法”利用装置采样的原始电流数据，取其电流变化量，并计算出电流变化量差电流和制动电流。

电流变化量差流和制动电流不同于常规差流及制动电流，因为常规差流或制动电流都是故障分量和非故障分量的叠加，而电流变化量差流及电流变化量制动电流则只反应故障分量，消除了非故障分量的影响，相比之下，电流变化量更反应了母线故障的特征。

假设快速启动时刻的采样计算点为T点，往后延续的对应采样计算点为T+1，T+2,···,T+n。

计算到T+n点的差流突变系数计算公式为：

Xn=I,（T+n）/I,（T+n）＝差动电流/制动电流

电流变化量差流动态追忆法以电流变化量差流产生时刻的短路水平为依据，追忆、分析电流变化量差流的形成和发展过程，快速正确判别区故障或区外故障TA饱和。

电流变化量差流动态追忆法主要由下列三个判据组成：

a）电流变化量差流形成判据

若X1+X2

b）TA饱和拐点判据

若X2/X1

c）区故障特征连续性判据

若X1+X2+X3……+X5>C判为区故障。

判据a）和b）对电流变化量差流的形成过程及突变系数进行定量分析。

当故障点（T点）及追忆到故障前后的几个采样计算点均有足够大的故障电流增量，则判为区故障，否则判为区外故障、TA饱和。

判据c）检查差流的连续性特征，作为母线区故障时保护动作判别的必要条件。

判据d）对由于某些强干扰造成的采样坏数据具有抗干扰能力。

图1电流变化量差流动态追忆法结构框图

X拐点

1●●区故障图形

●●●

0.7●

0.5●●区外故障图形

●

●●●

●●T

（T-2）（T-1）TT′（T+1）（T+2）（T+3）

X1X2X3X4X5

图2差电流特征计算示意图

4.1.2.2电流变化量差动保护跳闸逻辑

满足以下条件，允许电流变化量差动保护跳闸：

A.抗御TA饱和的“差流动态追忆法”确认为区故障

B.常规电流大差ITIT0.3

C.常规电流小差ITIT0.3

D.大差电流大于用户定值：

IIOPZD

E.电压闭锁满足动作条件

F.无TA断线信号

电流变化量差动保护跳闸

O

4.1.3常规电流差动保护

4.1.3.1抗TA饱和的“轨迹扫描法”

“轨迹扫描法”是基于常规差电流的一种新型判别方法，其理论依据是：

1）母线发生区外故障，只有很小的不平衡差电流，不平衡差电流不会大于差电流动作门槛，同时也不会超过比率制动的制动量，电流差动保护不会动作。

2）母线发生区故障，不论是否有个别支路的TA饱和，差电流连续而无间断点，同时，差电流大于动作门槛，也会超过比率制动的制动量，电流差动保护动作。

3）母线发生区外故障而导致TA饱和，当TA饱和很严重时，以积分方式计算的差电流会大于动作门槛，同时也会超过比率制动的制动量，但由于饱和TA存在2ms及以上正确传变的时间，所以差电流是不连续而有间断点的，此时，由“轨迹扫描法”检测到的“差电流间断点”可以有效地防止电流差动保护误动。

“轨迹扫描法”对常规差电流的变化轨迹不间断地扫描监视，采用数学方法逐点整形处理，寻找“差流间断点”，判断是否区故障，“轨迹扫描法”本质上并不判别TA是否饱和，所以，TA饱和（2ms及以上）对“轨迹扫描法”的判别并无影响，具有判别准确可靠的优点。

判别差流波形中的间断点采用差电流制动系数多点积分法和快速谐波制动计算法。

A.差电流制动系数多点积分法的主要判据为：

KT=（IT+I（T－1）+…I（T－n））（IT+I（T－1）+…I（T－n））

式中，KT为T时刻某相差电流的制动系数，IT为T时刻某相差电流值，IT为T时刻某相制动电流值

B.快速谐波制动

一种数学解析方法，在5ms的时间滤掉直流和基波分量，快速反映差电流的各次谐波分量水平DT：

DT＝0•（直流分量）+0•SIN（ωt）+1.0•SIN（2ωt）+2.2•SIN（3ωt）+3.1•SIN（4ωt）+3.2•SIN（5ωt）+2.5•SIN（6ωt）+1.2•SIN（7ωt）+0.19•SIN（8ωt）

设JT为T时刻的差电流间断点，DT为T时刻的谐波分量水平，t为判别时间区间，

则JT＝F（KT,DT,t）,该式表示“间断点JT”是制动系数KT,谐波分量水平D，判别时间区间t的函数，其主要含义为：

如T点满足如下3个条件：

1）F（KT）

2）F（DT）

3）TT

则T点判为差电流“间断点JT”。

当检测到差电流波形中无“间断点JT”，则判断为发生区故障，程序转入“出口跳闸判据”；当检测到差电流波形中有“间断点JT”，则判断为区外故障TA饱和，保护装置将重复上述“差电流轨迹法”扫描监视，直至差电流消失。

4.2电压闭锁

除一个半断路器接线外，其它母线型式的母线保护装置一般必须配置电压闭锁。

SGB750数字式母线保护装置采用复合式电压判据，包含相电压突变、相低电压、负序电压及零序电压等判据，任一判据成立即开放保护出口。

复合式电压动作判据：

保护装置不间断地监视各段母线的三相电压，判别TV是否断线，TV断线判据成立，瞬时作用于自动电压切换逻辑回路，并延续10s后，发“TV断线”信号。

对双母线或单母分段保护，分别接入各段母线的三相电压量。

在母联并列运行时，各段母线电压判据分别进行计算，当任一段母线电压动作，则开放母线所有联接单元的出口回路。

当其中一组母线TV断线判据成立时，自动转为用健全母线的电压计算判别结果作为两段母线的总电压闭锁判据，无须加装电压切换开关，TV断线信号延时发出。

在母联开关分列运行状态下，各段母线的跳闸回路必须经相应母线段的电压元件闭锁。

对于750kV、500kV等特高压、超高压系统，3/2断路器接线的母线系统，其母线保护出口一般不经电压闭锁。

4.3TA回路断线的判别和处理

4．3．1TA断线概述

TA二次回路若发生断线或接触不可靠现象，将引起不平衡电流，严重时造成差动保护的误判。

装置对各相差电流及每单元电流进行计算，可以实时检测出TA断线，并提示断线线路和相别。

为防止故障情况下误判TA断线，如果制动电流（电流绝对值之和）有增幅的突变，或者电压从正常到动作，则认为是故障，15秒之停止TA断线的检测。

TA断线的检测分为：

快速单相，慢速单相，快速三相，慢速三相等四种情况。

单相断线检测，可以防止单相断线情况下其余两相拒动。

而快速断线检测，可以防止大负荷断线引起误动。

4．3．2TA断线判据说明

在大差差流达到TA断线电流定值，并且仅一路有零序，仅单相有差流的情况下，如果该路的这一相电流为零，其余两相接近，可以确认该相断线，闭锁该相。

如果该相电流较低，其余两相接近，也可能是高阻接地。

故延时0.5秒，确认不是高阻接地后，闭锁该相。

单相断线情况下，继续监视断线支路和其他有零序的支路。

如果断线支路其余两相电流相差较大，或者其余有零序的支路有一相电流为零，此时为防止误动，故简化判据，直接闭锁三相差动。

此外，如果大差任一相差流超过TA断线电流定值，并且不是已经判出来的单相断线，虽然不能明确差流产生的原因，但此时TA电流异常，为防止误动，延时5秒，闭锁三相。

TA断线逻辑图

4．3．3TA断线补充说明

对于两相式差动保护，判据简化为：

如果大差差流超过TA断线电流定值，延时达到5秒，则闭锁对应相别的差动。

断线返回与前面相同。

750kV、500kV、330kV等一个半断路器接线型式的母线保护，“TA回路断线”一般不闭锁母线差动保护，双母线、单母线等形式的接线，“TA回路断线”一般要求闭锁母差保护，保护装置可通过控制字，设置TA断线是否“闭锁母线差动保护”，TA断线判据消失后，延时自动恢复母线保护运行。

除了上面所说的TA断线检测，装置还提供了差流告警功能。

如果任一相差流大于定值，装置延时5秒发出告警信号，但不会闭锁差动。

4.4断路器失灵保护

对220kV及以上电压等级（包括一些重要的110kV）的母线，需配置断路器失灵保护。

当母线上的联接单元（非母联）发生故障、保护动作而该单元断路器拒动，断路器失灵保护作为后备保护能够彻底切除故障。

断路器失灵保护启动条件：

联接单元的保护动作，跳闸接点接通后，经整定延时该单元故障相电流仍不消失。

母线保护屏中配置有断路器失灵保护，与母线差动保护共用出口跳闸回路，用户配置断路器失灵保护不需单独组屏，确有需要时，断路器失灵保护也可以单独组柜。

针对双母线失灵启动回路不同的接线方式，断路器失灵保护的判别分以下几种，但不论何种方式，装置部对母线的联接单元均进行有无电流的判别，同时，方式一和方式二的接线端子配置也是一致的，用户可以灵活使用。

方式一：

由各联接单元保护装置提供“保护动作接点与电流判别接点”，外部失灵启动回路将两类接点串联后分别接入各单元失灵输入端，对线路单元，三个分相跳闸接点与对应相的电流元件接点分别串联、三相跳闸接点与并联的三相电流元件接点再串联，共同构成本线路的失灵启动回路；对变压器单元，三相跳闸接点与并联的三相电流元件接点再串联。

见下图（示意图）：

当某单元失灵启动时，断路器失灵保护根据保护装置部的“运行状态字”来确定该单元所在的母线段，以保证双母线失灵保护的选择性。

方式二：

由各联接单元保护装置提供“保护动作接点”，外部失灵启动回路将该接点分别接入各单元失灵输入端。

当某单元保护动作时，利用母线保护装置中各对应单元对应相电流来判别断路器是否失灵，若经整定延时后该单元故障相电流始终存在，且保护动作接点不返回，则启动断路器失灵保护。

与方式一相同，根据保护装置部的“运行状态字”来确定失灵单元所在的母线段。

当I母或II母上某单元失灵启动时，断路器失灵保护经整定延时确认后，直接动作于母联及I母或II母的出口。

若某单元输入的外部动作接点长期闭合，母线（失灵）保护装置将发告警信号并闭锁断路器失灵保护，提示运行人员检查动作继电器接点及整个回路，报警条件消失后，断路器失灵保护自动复归。

启动采用“方式一或方式二”时，根据要求可实现如下功能：

当某单元失灵的输入端接点闭合时，由断路器失灵保护装置经整定延时Tgt，再次启动该单元的三相跳闸回路（简称为“跟跳”），以防止断路器失灵保护误启动。

断路器失灵启动经延时确认后，如电压闭锁元件也动作，则失灵保护出口跳闸，跳母联断路器和失灵单元所在母线的所有断路器。

对双母线或单母线分段，断路器失灵保护设两段延时，以较短时限（I段延时）跳母联（或分段）断路器，以较长时限（II段延时）跳失灵单元所在母线的所有断路器。

保护装置中设置两组电压闭锁整定值，分别作为断路器失灵保护和母线保护的电压闭锁定值，从而在断路器失灵保护动作时，提高复合电压闭锁的动作灵敏度。

根据继电保护反措和有关规程的要求，变压器和发变组断路器失灵保护还需接入零序或负序电流作为相电流判别元件的补充，同时，当变压器或发电机变压器组断路器失灵启动回路动作时，断路器失灵保护根据条件解除电压闭锁，即失灵保护动作不经电压闭锁直接出口。

为安全起见，变压器和发变组单元应引入断路器合闸位置接点，只有确认断路器在合闸位置时才能启动失灵保护。

断路器失灵保护起动回路的接入方式：

断路器失灵保护不论采用方式一还是方式二，每一单元失灵启动输入均设置为5个端子，端子1、端子2、端子3分别为A相、B相、C相有无电流的判别，端子4为A相、B相、C相中任一相有电流的判别，端子5为本单元解除电压闭锁输入。

对于线路单元，若断路器失灵起动采用方式一，则端子1、端子2、端子3、端子4可并联后接外部失灵启动装置输出接点，端子5不接。

若断路器失灵起动采用方式二，则端子1、端子2、端子3分别接线路保护跳A、跳B、跳C输出接点，端子4接线路保护三跳输出接点，端子5不接，当线路上没有装设并联电抗器、而线路保护在发三相跳闸命令同时启动跳A、跳B、跳C时，端子4也可以不接。

对于元件单元，失灵保护复合电压闭锁可能不满足开放条件，所以，元件单元除提供断路器失灵保护启动输入接点外，还必须提供一个解除失灵保护电压闭锁的输入接点。

装置有两种解除元件单元断路器失灵保护电压闭锁的方式，用户可以根据需要灵活使用：

a）元件单元外部解除电压闭锁

端子1、端子2、端子3、端子4可并联在一起接外部元件保护三相跳闸接点，端子5接元件保护解除电压闭锁输出接点。

b）元件单元部解除电压闭锁

端子1、端子2、端子3、端子4可并联后接入一付三相跳闸接点，端子5接入另一付三相跳闸接点（元件保护提供两付独立的三相跳闸接点）。

对于以上接线方式a）或方式b），当端子5有输入的时候，装置自动解除电压闭锁。

如果此时端子1、2、3、4任一有输入，并且A相、B相、C相中任一相有电流，则按相应延时启动失灵保护。

说明：

为防止在元件单元部解除电压闭锁的方式下，一个输入光耦损坏、或一付跳闸接点击穿而误起动失灵保护，要求元件保护提供两付独立的三相跳闸接点，在一般情况下，可以防止元件单元在退出运行时误启动失灵保护，但是，对于一些特殊情况，仍然必须依靠断开元件单元失灵起动回路的压板来防止失灵保护误起动。

4.5母联断路器失灵和死区保护

对双母线或单母线分段，配置有母联断路器失灵保护和死区保护功能。

4．5．1母联断路器失灵保护

母联失灵保护逻辑图

当母线保护或充电保护跳母联动作后，经过整定延时（确保母联断路器可靠跳闸），若母联TA故障电流仍存在，并且两段电压均动作（或一段TV断线时，另一段TV电压动作），那么母联失灵保护动作，切除两母线上所有元件。

故障电流固定为0.7倍“差动动作电流定值”，不需用户整定。

在母联断开时，母联失灵保护应退出运行。

否则，在发生死区故障时，如故障母线的线路开关又失灵，将导致无故障母线误动跳闸。

4．5．2母联死区保护

若母联开关