BP2B微机母线保护装置技术说明书V102.docx

1、BP2B微机母线保护装置技术说明书V1021概述 31.1应用范围 31.2保护配置 31.3主要特点 32技术参数 32.1额定参数 32.2功耗 42.3交流回路过载能力 42.4输岀接点容量 42.5装置内电源 42.6主要技术指标 42.7环境条件 42.8电磁兼容 52.9绝缘与耐压 52.10通讯 52.11机械性能 53装置原理 53.1母线差动保护 53.1.1起动元件 63.1.2差动元件 63.1.3TA （电流互感器）饱和检测元件 83.1.4电压闭锁元件 83.1.5故障母线选择逻辑 93.1.6差动回路和出口回路的切换 103.2母联（分段）失灵和死区保护 123.3

2、母联（分段）充电保护 133.4母联（分段）过流保护 143.5电流回路断线闭锁 153.6电压回路断线告警 163.7母线运行方式的电流校验 163.8断路器失灵保护岀口 163.8.1与失灵起动装置配合方式 163.8.2自带电流检测元件方式 173.8.3失灵电压闭锁元件 173.8.4母线分列运行的说明 174整定方法与参数设置 194.1参数设置的说明 194.1.1装置固化参数 194.1.2装置系统参数 194.1.3装置使用参数 204.2整定值清单 214.3 整定方法 224.3.1母差保护定值整定方法 224.3.2断路器失灵保护出口定值整定方法 244.3.3母联失灵保

3、护定值整定方法 254.3.4充电保护定值整定方法 254.3.5母联过流保护定值整定方法 254.3.6TA断线定值整定方法 254.3.7失灵保护过流定值整定方法 255装置硬件介绍 265.1硬件概述 265.2机箱结构与面板布置 265.3机箱背面布置和插件功能简介 295.3.1主机插件 BP320 315.3.2管理机插件BP321 315.3.3保护单元插件BP330 315.3.4光耦输入、输出和电源检测插件 BP331 315.3.5电压闭锁插件BP332 325.3.6出口信号、告警信号插件 一一BP333 325.3.7辅助电流互感器插件BP310 325.3.8辅助电压

4、互感器插件 一一BP311 325.3.9电源模块插件BP360、BP361 325.4装置原理图 326装置使用说明 346.1界面显示 346.1.1主界面 346.1.2一级界面 356.1.3二级界面 386.2装置调试与投运 406.2.1调试资料准备 406.2.2试验仪器 416.2.3通电前检查 416.2.4上电检查 416.2.5预设 416.2.6定值整定 426.2.7整机调试 426.2.8投入运行与操作 456.3注意事项 451概述1.1应用范围最大主接线规模为 24个间隔BP-2B微机母线保护装置，适用于500KV及以下电压等级，包括单母线、单母分段、双母线、双

5、母分段以及 1 12接线在内的各种主接线方式,（线路、元件和联络开关）。1.2保护配置BP-2B微机母线保护装置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（或死区）保护、以及断路器失灵保护出口等功能。1.3主要特点快速、高灵敏复式比率差动保护，整组动作时间小于 12ms；自适应全波饱和检测器，差动保护在区外饱和时有极强的抗饱和能力，又能快 速切除转换性故障，适用于任何按技术要求正确选型的保护电流互感器； 允许TA型号、变比不同，TA变比可以现场设定； 母线运行方式自适应，电流校验自动纠正刀闸辅助接点的错误； 超大的汉字液晶显示，查询、打印、校时等操作，不影响保护运行； 完善的

6、事件和运行报文记录，与 COMTRADE兼容的故障录波，录波波形液晶即时显示；灵活的后台通讯方式，配有 RS-232、RS-422/RS-485通讯接口，支持电力行业标准通讯规约 DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）；采用旋转机柜，插件强弱电分开的新型结构，装置电磁兼容特性满足就地布置 运行的要求。2技术参数2.1额定参数直流电压： 220V ，110V 允许偏差：-20% +15%交流电压： 100/ V 3 V交流电流：5A , 1A频率：50Hz打印机工作电压：交流 220V2.2功耗2.3交流回路过载能力2.4输出接点容量允许长期通过电流：5A允许短时通过电流：1

7、0A , 1S2.5装置内电源工作电源： +5V ( 3%) 15V( 3% )出 口电源： +24V( 5%)2.6主要技术指标母差保护整组动作时间： 12 ms (差流Id仝2倍差流定值)出口保持时间： =200 ms ;仝80 ms (用于1、接线时)返回时间： 40 ms定值误差： Kr (Ir Id) (2)其中Idset为差电流门坎定值，Kr为复式比率系数(制动系数)。 复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据， 由于在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更 明确地区分区外故障和区内故障，图 3.1表示复式比率差动元件的动

8、作特性。2)故障分量复式比率差动判据根据叠加原理，故障分量电流有以下特点： a.母线内部故障时，母线各支路同名相故障分量电流在相位上接近相等(即使故障前系统电源功角摆开) 。b.理论上，只要故障点过渡电阻不是母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变。为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响，为进一步减少故障前系统电源功角 关系对保护动作特性的影响，提高保护切除经过渡电阻接地故障的能力，本装置采用电 流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。故障分量的提取有多种方案，本保护采用的数字算法如下：:i(k) =i(k) i(k N)式中i(k)为当前电流采样值；i(k - N)为一个周波前的的采样

9、值。在故障发生后的一个周波内，其输出能较为准确地反映包括各种谐波分量在内的故障分量。动作表达式为:Id Kr Air Aid) (2)Id aI d set (3) Id 0.5x(lr -Id) (4)得；Kr为复式比率系数（制动系数）。由于电流故障分量的暂态特性，故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后 的第一个周波投入，并受使用低制动系数（ 0.5）的复式比率差动判据闭锁。保护将母线上所有连接元件的电流采样值输入上述两个差动判据，即构成大差（总 差）比率差动元件；对于分段母线，将每一段母线所连接元件的电流采样值输入上述差 动判据，即构成小差（分差）比率差动元件。各元件连接在哪一段母线

10、上，是根据各连 接元件的刀闸（隔离开关）位置来决定。3.1.3 TA （电流互感器）饱和检测元件为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时，由于 TA严重饱和出现差电流的情况下误动作，本装置根据 TA饱和发生的机理、以及 TA饱和后二次电流波形的特点 设置了 TA饱和检测元件，用来判别差电流的产生是否由区外故障 TA饱和引起。该饱和检测元件可以称之为自适应全波暂态监视器。 该监视器判别区内故障情况下截然不同于区外故障发生 TA饱和情况下 Id元件与Ir元件的动作时序，以及利用了 TA饱和时差电流波形畸变和每周波都存在线形传变区等特点，可以准确检测出饱和发 生的时刻，具有极强的抗 TA饱和能力。

11、3.1.4电压闭锁元件以电流判据为主的差动元件，可以用电压闭锁元件来配合，提高保护整体的可靠性。 电压闭锁元件的动作表达式为：Uab Uset，3U0U0set,U 2U2set式中Uab为母线线电压（相间电压），3U0为母线三倍零序电压， U2为母线负序电压，Uset、U0set、U2set分别为各序电压闭锁定值。因为判据中用到了低电压、零序和负序电压，所以称之为复合电压闭锁。三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会动作， 称为复合电压元件动作。如母线电压正常，则闭锁元件返回。本元件瞬时动作，动作后自动展宽 40ms再返回。差动元件动作出口，必须相应 母线段的母线差动复合电压元

12、件动作 （与失灵复合电压元件相区分）。3.1.5故障母线选择逻辑3.1.2节中提及的大差比率差动元件与小差比率差动元件各有特点。 大差比率差动元件的差动保护范围涵盖各段母线，大多数情况下不受运行方式的控制；小差比率差动元 件受当时的运行方式控制，但差动保护范围只是相应的一段母线，具有选择性。对于固定连接式分段母线，如单母分段、 112断路器等主接线，由于各个元件固定连接在一段母线上，不在母线段之间切换，因此大差电流只作为起动条件之一，各段母 线的小差比率差动元件既是区内故障判别元件，也是故障母线选择元件。对于存在倒闸操作的双母线、双母分段等主接线，差动保护使用大差比率差动元件 作为区内故障判别

13、元件；使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件。即由大差比率 元件是否动作，区分母线区外故障与母线区内故障；当大差比率元件动作时，由小差比 率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。这样可以最大限度的减少由于刀闸辅助接 点位置不对应造成的母差保护误动作。考虑到分段母线的联络开关断开的情况下发生区内故障，非故障母线段有电流流出 母线，影响大差比率元件的灵敏度，大差比率差动元件的比率制动系数可以自动调整。 联络开关处于合位时（母线并列运行），大差比率制动系数与小差比率制动系数相同 （可整定）；当联络开关处于分位时（母线分列运行） ，大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值（也可整定）。母线上的连接元

14、件倒闸过程中， 两条母线经刀闸相连时 （母线互联），装置自动转入母线互联方式（非选择方式）一一不进行故障母线的选择，一旦发生故障同时切 除两段母线。当运行方式需要时，如母联操作回路失电， 也可以设定 保护控制字 中的强 制母线互联软压板，强制保护进入互联方式。综上所述，以双母线其中的 I段为例，差动保护的整个逻辑关系如图：线形传变区Ir :和电流突变量Id :差电流突变量Id -:差电流起动兀件Ir -:和电流突变起动元件Kr -:大差突变量比率差动兀件Kr -:大差复式比率差动兀件.Kr1 _ :I母突变量比率差动元件Kr1 _ :I母复式比率差动元件Kz :大差比率制动系数Kz :小差比率

15、制动系数图3.2母差保护逻辑框图3.1.6差动回路和出口回路的切换以上几节全面阐述了本装置的母线差动保护方案， 包括起动、差动判据、饱和检测、电压闭锁、故障母线选择在内的各个环节及相互之间逻辑关系。下面将举例详细说明差 动回路和出口回路的形成。其实这里所说的差动回路和出口回路只是借用传统 保护的概念，微机母线差动保护装置中并不存在这样的硬件回路，各连接元件三相电流 和刀闸位置全部都已转换成为数字量，由程序流程来实现切换。因此装置的差动回路和 出口回路可以说是实时地无触点地（非继电器）切换。3.161双母线接线以 i 12，-， In表示各元件电流数字量；以l|k表示母联电流数字量；以Sil,

16、S12，-，Sin表示各元件I母刀闸位置，0表示刀闸分，1表示刀闸合；以S21， S22， ， S2n表示各兀件II母刀闸位置；以S|k表示母线并列运行状态， 0表示分列运行，1表示并列运行；各兀件TA的极性端必须致；一般母联只有一侧有 TA，装置默认母联 TA的极性与II母上的兀件一致。则差流计算公式为:大差电流Id =丨1 + I 2 + - + I nI母小差电流Id1 =I1 * S11+ I2* S12 + - + I n* S 1n Ilk * S IkII母小差电流Id2 =I1 * S21+ I 2* S22 + - + I n* S2n + I Ik * Slk以T1, T2

17、, -, Tn表示差动动作于各元件逻辑， 0表示不动作，1表示动作;以Tik表示差动动作于母联逻辑；以F1 , F2分别表示I母、II母故障，0表示无故障，1表示故障。 则出口逻辑计算公式为：T1 = F1 * S 11+ F2* S21T 2 = F1 * S 12+ F2* S22Tn = Fl * S 1n+ F2* S2nTlk = Fl + F23.162母联兼旁路形式的双母线接线此时装置需引入母联到旁母的刀闸位置，以 Spl表示。该刀闸断开时（Spl= 0）,断路器作母联用，回路切换 3.161。若以II母带旁路，要求母联 TA装于I母侧。断路器无论作母联用还是作旁路用，TA的极性

18、与II母上的元件都是一致的。母联的旁母刀闸和 II母刀闸处于合位时，该元件作旁路用，回路切换成：Id = Il + 丨2 + - + I n + I lkId1 = 11 * Sll+ 12* Sl2 + - + I n* S 1nId2 = 11 * S21+ I 2* S22 + - + I n* S2n + IlkTik = F2若以I母带旁路，要求母联 TA装于II母侧。由于已经定义断路器作母联用时， TA的极性与II母上的元件一致；那么断路器作旁路用时， TA的极性与I母上的元件相反。母联的旁母刀闸和I母刀闸处于合位时，该元件作旁路用，回路切换成：Id = I1 + 丨2 + - +

19、 I n IlkId1 = 11 * S11+ I2* S12 + - + I n* S 1n IlkId2 = 11 * S21+ I 2* S22 + - + I n* S2nTlk = F1若I、II母都可能带旁路，建议母联断路器两侧都要装设 TA。3.1.6.3旁路代母联形式的双母线接线定义第4单元为旁路单元，旁母到I母（或II母）有跨条，装置引入跨条刀闸位置， 以Skt表示。若跨条接于I母，当跨条刀闸和旁路单元的II母刀闸处于合位时，即Skt = 1且S2m = 1,旁路单元作为母联用，回路切换成：Id = 11 + I 2 + - + I 4 + -+ I n I4Id1 = 11

20、 * S11+ I 2* S12 + - I 4 + - + I n* S1nId2 = 11 * S21 + I 2* S22 + - + I 4 + -+ I n* S 2nT m = F1 + F 2若跨条接于II母，当跨条刀闸和旁路单元的 I母刀闸处于合位时，即Skt = 1且S1m =1,旁路单元作为母联用，回路切换成：Id = I1 + I 2 + - + I 4 + -+ I n I 4Id1 = 11 * S11+ I2* S12 + -+ I 4 + - + I n* S 1nId2 = 11 * S21 + I 2* S22 + - I4 + -+ I n* S 2nT m

21、 = F1 + F23.164母线兼旁母形式的双母线接线回路切换与母联兼旁路时相类似。当然不再有旁母，没有母联到旁母刀闸，而是 取决于出线到母线的跨条刀闸 Ski、SK2。如图：若母线的跨条刀闸（Sk2）合，则装置将II母做为旁母，将母联做为旁路。此时, 母差保护范围为I母（延伸至旁路的 CT）。II母不在母差保护的范围内。3.165其他形式的主接线以上是以双母线接线为例，其他主接线方式的回路切换类推可知。这里只提一下要占：八、a.单母分段，除分段单元外的元件都是固定连接；分段单元的处理同母联单元。b.双母单分段，三段母线分别形成小差回路， 装置默认母联LK1的TA极性同II母上的元件，母联L

22、K2的TA极性同III母上的元件，分段LN的TA极性同II母上的元 件。LN图3.4 双母分段接线示意图c.双母线双分段，一般考虑用两套BP-2B装置配合实现各段母线的保护。一套装置保 护分段开关左侧的两段母线；另一套装置保护分段开关右侧的两段母线； 两套装置的保护范围在分段开关处交叠。在差动逻辑中，将分段做为该段母线上的 一个元件。3.2母联（分段）失灵和死区保护母线并列运行，当保护向母联（分段）开关发出跳令后，经整定延时若大差电流元 件不返回，母联（分段）流互中仍然有电流，则 母联（分段）失灵保护 应经母线差动复 合电压闭锁后切除相关母线各元件。只有母联（分段）开关作为联络开关时，才起动母

23、 联（分段）失灵保护，因此母差保护和母联（分段）充电保护起动母联（分段）失灵保 护。母线并列运行，当故障发生在母联（分段）开关与母联（分段）流互之间时，断路 器侧母线段跳闸出口无法切除该故障，而流互侧母线段的小差元件不会动作，这种情况 称之为死区故障。此时，母差保护已动作于一段母线，大差电流元件不返回，母联（分 段）开关已跳开而母联（分段）流互仍有电流， 死区保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线。上述两个保护有共同之处，即故障点在母线上，跳母联开关经延时后，大差元件不 返回且母联流互仍有电流，跳两段母线。因此可以共用一个保护逻辑，如图：图3.5母联失灵保护、死区故障保护实现逻辑框图由于故

24、障点在母线上，装置根据母联断路器的状态封母联 TA后一一即母联电流不计入小差比率元件，差动元件即可动作隔离故障点。对母联开关失灵而言，需经过长于 母联断路器灭弧时间并留有适当裕度的延时（母联失灵延时，可整定）才能封母联 TA ；对于母线并列运行（联络开关合位）发生死区故障而言，母联开关接点一旦处于分位（可 以通过开关辅接点 DL,或TWJ、HWJ接点读入），再考虑主接点与辅助接点之间的先 后时序（50ms）,即可封母联TA，这样可以提高切除死区故障的动作速度。母线分列运行时，死区点如发生故障，由于母联 TA已被封闭，所以保护可以直接跳故障母线，避免了故障切除范围的扩大。由于母联开关状态的正确读

25、入对本保护的重要性，所以我们建议将 DL的常开接点（或HWJ ）和常闭接点（TWJ ）同时引入装置，以便相互校验。对分相断路器，要求将 三相常开接点并联，将三相常闭接点串联。3.3母联（分段）充电保护分段母线其中一段母线停电检修后，可以通过母联（分段）开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联（分段）充电保护，当检修母线有故障时，跳开母联（分段）开关，切除故障。母联（分段）充电保护的起动需同时满足三个条件：母联（分段）充电保护压板 投入；其中一段母线已失压，且母联（分段）开关已断开；母联电流从无到有。充电保护一旦投入自动展宽 200ms后退出。充电保护投入后，当母联任一相电流大 于充电电流定值，经可整定延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项进行选择。充电保护投入IkaIkbIkc有流门坎为0.04InIka :母联A相电流Ikb :母联B相电流Ikc :母联C相电流Ic :充电保护电流定值图3.6充电保护逻辑框图3.4母联（分段）过流保护母联（分段）过流保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路（变压器）的临时 应急保护。母联（分段）