摘要：我国电力系统中使用的母线保护类型较多，从元器件构成上大致可分为整流型、集成电路型和微机型。本文就目前国内外各类母线保护的技术进行分析。
关键词：电力系统；母线；保护技术；分析
一、LXB 整流型母线差动保护
LXB电流相位比较式母差保护是用差动电流作参考向量来比较母联电流相位以判别故障母线, 在我国七八十年代的电网上曾广泛使用。其主要特点是：原理简单,，没有交流电流切换回路, 二次接线简单，能适应一次系统的倒闸操作；要求CT 特性、变比一致, 否则要加辅CT。LXB母差保护曾在110kV及以上系统广泛使用，其间经历过区内和区外故障的考验，为电网的安全稳定运行作出了贡献，同时也暴露出其存在的某些缺陷。曾做过一些改进，例如增加相继动作功能等，由于原理及技术条件的限制，仍存在许多问题：当两条母线所接电源严重不平衡时，大电源所在母线内部故障，小电源提供母联电流不能启动LXB继电器时，母差将拒动；母联CT为单侧设置时，在母联与CT之间发生故障，故障母线不能快速切除；双母线分裂运行时，动作失去选择性；动作时间较长，当CT严重饱和时，可能失去选择性。
二、中阻抗型集成电路母差保护
中阻抗型母差保护在220kV及以上系统广泛使用。在我国电力系统中使用的国外公司母差保护产品有ASEA公司的RADSS型、GE公司的BUS-1000型和西门子公司的 7SS10型。国内厂家的产品：上海继电器厂组装生产的PMH-150(RADSS/S)，南京电力自动化设备总厂生产的JMZ，HMZ，JCMZ系列，许昌继电器厂的PMH-14系列，阿城继电器厂的PMH-40系列均系仿ASEA公司(现ABB公司)的中阻抗集成电路母差保护，在 220kV及以下系统有较成熟的运行经验，但在500kV系统使用较多的仍是进口产品。 （1）RADSS中阻抗母差保护，是一种三相带比率制动特性的母差保护装置，特点为快速动作，装置动作时间约为 8～9 ms，起动继电器和差动继电器的动作时间约为 1～2ms。在大电源系统发生穿越性短路而线路CT完全饱和的情况下，保护装置具有充分的稳定性和可靠性，其灵敏度基本上不受差动回路中回路数的影响。在穿越性外部故障时，即使CT饱和也不会误动。母线内部故障，由于检测速度极快，在CT没有饱和之前就动作，所以对线路CT的饱和特性要求不高。也可采用辅助CT调整总变比，适应不同变比的CT。JCMZ、PMH-40与RADSS 特性类似。
（2）BUS-1000集成电路中阻抗母差保护，可配置监视模块，且具有事件记录、字母数字LCD显示，RS-232接口及IRIG-B时钟同步功能，可实现与监控系统的通信。其主要技术特点是：主保护元件是一个三相带比率制动及稳定电阻的差动电流继电器；灵敏母差电流检测保证在CT回路开路时能告警且闭锁母差保护；只要符合设计标准，可使用特性和变比不一定相同的CT；区内故障动作时间<10ms。
（3）7SS10型集成电路母差保护，其采用比较各支路电流之和的绝对值与各支路电流的绝对值之和，差动元件为首半波比相、比率差动特性，整组动作时间约17ms。该母差保护系西门子70年代技术，结构及元器件质量稍显落后。
三、微机型母差保护
（一）REB500型保护
REB500分散式微机母差保护，在硬件结构上由不同类型的底盘(间隔模块)和所用的中央处理装置组成，可适用于分散安装和集中安装。其工作原理是底盘装置进行有关数据的收集、预处理之后，该过程数据以一定的时间间隔，通过过程母线经光纤送至中央处理装置，由其再进行综合计算处理，发出跳闸指令，动作时间<15ms。
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该微机母差保护的主要技术特点是：可分散安装, 母差保护装置(间隔模块)可装在开关设备机架的箱子或柜子中，用光纤电缆与中央处理装置相连接，当与分散分布式自 动化系统结合使用时, 可形成一种理想状态；对CT饱和基本不灵敏，在发生母线内外故障时，2ms后允许CT处于饱和；动作速度快，可靠性高；全数字信号处理，具有自检功能和通信接口；可更换性好，便于扩充。
（二）MBP-D型保护
该保护是=在MBP-C型集成电路母差保护基础上，采用微机技术于1986年推出并投入运行的。在采用通常的比率差动原理的基础上，增加了波形判别原理，以提高保护的选择性。波形判别原理设计考虑了区外故障、CT饱和及区内故障汲出电流的问题。MBP-D微机母差保护可靠性尚可，动作速度较快，整组动作时间为15～25 ms；装置具有自适应能力，可适应各种母线的形式和运行方式的改变。但存在体积大、整定及信号复杂、仍需辅助变流器，当双母线分裂运行时，发生死区故障保护拒动等问题。
（三）WMZ-41型保护
该保护是由国家电力公司南京电力自动化设备总厂生产，装置的主要特点如下所述：（1）采用一主三从多CPU结构型式，其全新的算法及保护方案大大提高了母线保护整组出口速度及可靠性，也使保护的调试和维护更加方便。是适用于500kV 及以下各种电压等级、各种母线接线方式的母线保护。
（2）提出了抗CT饱和新方案，对CT无特殊要求。系统发生区内故障时，保护迅速出口，不受CT饱和影响；区外故障CT饱和时，保护可靠不误动。
（3）采用全新的采样值算法及突变量算法，提高了母线区内故障时的出口速度。对双母线保护，自动识别、跟踪运行状态，电流无触点切换，通过对各段母线的所有支路电流的动态分析，结合各支路隔离开关辅助接点的实时读入比较，跟踪双母线系统的运行状态，从而实现双母线保护的自适应性、出口的选择性。在双母线(或单母分段)解列运行或支路倒闸过程中发生区外故障时，均能确保母线的可靠安全运行。当系统发生相继故障或故障发展时，均能正确而快速地反应。
（4）设置有复合电压闭锁功能，增强了装置抗误动能力；有CT，PT 断线监视，直流稳压失压监视等功能；设置线路断路器失灵保护、母联断路器失灵保护(死区保护) 及充电保护等功能；对各支路主CT变比不一致问题，通过软件改变各支路通道系数的方法来解决。保护整组动作时间≤15ms。
（四）BP-2A型保护
该保护主要特点如下：复式比率差动原理，在区内故障时无制动，在区外故障时有极强的制动特性，差动保护灵敏度高；自适应能力强，倒闸操作过程中，保护无需退出，并实时地无触点切换差动回路和出口回路；以大差动判别故障，各段母线小差动保证选择性；允许CT变比不一致，CT饱和能力强；整组动作时间<20 ms。
（五）分布式母差保护
该保护采用完全分布式结构，以便于与分层分布式自动化系统相适应，其主要特点如下：（1）整个装置完全分散化，每个间隔单元保护装置由多个CPU分别构成启动元件和选择元件，不同间隔上同一功能的CPU由光纤构成同级别的环网，可通MMI与 LonWorks或高速以太网相连。（2）各间隔单元的同步采样由软件解决；采用比率制动原理。用三相综合式方案，依靠光纤环网传递A，B，C 三相电流的差动量、制动量以及故障信息；担负启动元件的单环采用双通道结构，具有检错和纠错能力；抗CT饱和功能强，采用差动动作时刻与CT饱和时刻不一致，短时闭锁保护。
结语：目前微机母差保护动作速度尚不如中阻抗母差保护快，区外故障转区内故障时动作时间较长，运行的稳定性、成熟性有待提高。在解决这些问题之前，将中阻抗母差保护的逻辑回路、信号回路微机化，既发挥了中阻抗保护的优点，又具有微机保护自检、通信接口的优势，应是目前一种较理想的选择。
参考文献：
[1] 宋从矩.母线保护技术分析[J].电力出版社，2013（12）.
[2] 贺家鑫.电力系统继电保护原理[M].电力出版社，2015.
论文作者:杨旭博
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/22
标签：母线论文; 故障论文; 动作论文; 阻抗论文; 差动论文; 电流论文; 支路论文; 《当代电力文化》2019年第5期论文;