摘要：随着我国科学技术的发展，大容量、远距离、超高压与全国联网成为电力系统发展的必然趋势，这就对于继电保护技术提出了更高要求，母线保护是电力系统中必备的重要保护之一，研究选择性好、可靠性高的母线保护技术成为广大继电保护工作人员关注的重要问题。本文对电力系统母线保护技术的关键性问题进行简要分析。
关键词：母线；保护技术；分析
一、母线保护的重要性
母线差动保护是保证电网安全、稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。因此，对母线差动保护在设计、安装、调试和运行的各个阶段都应加强质量管理和技术监督，不论在新建工程，还是扩建和技改工程中都必须保证母线差动保护不留隐患地投入运行。随着电网微机保护技术的普及和微机型母差保护的不断完善，以中阻抗比率差动保护为代表的传统型母差保护的局限性逐渐体现出来。尤其是随着变电站自动化程度的提高，各种设备的信息需上传到监控系统中进行远方监控，使传统型的母差保护无法满足现代变电站运行维护的需要。母线故障大部分是由于绝缘子对地放电引起，母线故障开始阶段很多表现为单相接地故障，而随着短路电弧的移动，故障往往发展为两相或三相接地短路。绝缘子污秽老化、电流互感器损坏或爆炸、运行人员误操作是造成母线故障主要原因。拖长切除母线故障时间将给电力系统和设备安全运行带来严重后果：由于需要由线路对侧和变压器后备保护来切除母线短路故障，扩大事故范围。故障使功率输送不平衡，将使故障母线两侧的发电机组失去同步，系统电压大幅波动，将大量甩负荷，而发电机组重新启动与电网并列花费很长时间，破坏电力系统稳定运行。
二、母线保护实现原理
（一）方向原理
在外部发生故障时，母线回路故障电流会流出母线，在发生内部故障时，回路故障的电流会流向母线，一旦出现故障，即可在短时间内计算出故障电流的方向。与差动原理相比，方向原理具有一些优点，如不需要考虑TA特异性的不一致，也不需要对不平衡电流进行调节，能够适应外部故障向内部故障的转换，即使TA出现断线，整个系统也能够正常运行。但是，如果在故障出现后难以迅速计算出故障电流的方向，此时，方向原理也会受到TA饱和的影响，这也是造成保护误判的重要因素。
（二）差动原理
在母线外部故障或者正常运行时，回路同一时刻电流和为零，在母线内部故障时，回路同一时刻电流和大于零，该种电流和被称为差动电流。在该种原理中，母线内部故障与外部故障有着明显的区别，判断也更加清楚，因此，差动原理成为母线保护方面的主流原理。在运行的过程中，母线中TA存在着特性误差与变化误差，导致母线在正常运行的过程中存在不平衡电流，因此，为了保证母线保护的灵敏度，就需要使用科学有效的措施控制好不平衡电流，将其调至最小。就现阶段来看，最为常用的方式就是使用修正软件与中间变流器进行调节。
三、电力系统母线保护技术的关键问题
（一）TA饱和的影响
在母线发生故障，尤其是区外发生故障时，TA可能会出现饱和的情况，这就会对母线保护故障的正确判断产生不利的影响，因此，避免TA饱和的影响也成为母线保护关注的主要问题之一，就现阶段来看，抗TA饱和的方式包括以下几种：（1）选择光电原理TA或者线性工作区大TA，但是该种方式还受到技术上与经济上的限制，此外，也可以使用中阻抗保护的方式，这样既可有效减少二次回路阻抗，也能够减小回路的差流，这样便可以减少TA饱和对线路的影响。目前，该种方法已经在国外发达国家的电力系统之中得到了十分广泛的应用。（2）使用同步检测法。同步检测法是现阶段微机母线保护的抗TA饱和影响方式，该种方式能够检查出差动保护与故障其中时刻的同步性，这便可以确定出差流的产生原因，防止发生故障时保护误动的出现。同步检测的方法较多，包括小波变换方法、自适应阻抗加权法等。虽然对于抗TA饱和影响的研究已经取得了一些进展，但是抗TA饱和的影响依然是现阶段下母线保护工作研究的重点与难点。
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（二）最小不平衡电流的调节
在母线保护运行之前需要将差动不平衡电流调节好，这种调节需要依靠人工来完成。母线保护对于电力系统的正常运行有着十分重要的作用，在TA数量增加后，调节工作的难度与复杂度也随之增加，若母线运行方式发生改变，那么就需要进行重新调节，这就导致母线运行保护工作的难度随之增加。因此，减轻工作人员的劳动强度，实现母线保护运行的智能化也成为研究的重点问题。
（三）TA断线的处理
如果出现TA断线的情况，那么不仅会影响电流的运转，也会影响母线保护故障的判断，继而出现保护拒动或者误动的情况。为了将该种影响消除，在出现该种情况时应该进行闭锁运行，但是，若母线保护闭锁，就会导致母线在无保护情况下进行运行，该种方式十分危险。因此，在出现TA断线的情况时，就必须要找到适宜的保护方式进行保护，并区分好母线的故障。该问题也是近几年来研究的重点问题之一。
（四）数据同步采集与传输
目前，在西方发达国家已经有分布式母线保护运行的案例，在分布式母线保护的应用方面也取得了一定的经验，但是国内还鲜有成功的案例。对于分布式差动母线保护而言，数据的同步采集与传输也是其中的关键性技术，这两种技术直接影响着分布式差动母线保护的实现。保护母线TA电流值传输时间与采样时间的同一性也是研究的重点。
四、母线保护的技术特性
我国电网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。
（一）LXB整流型母线差动保护
LXB母差保护曾在110KV及以上系统广泛使用，为电网的安全稳定运行做出了贡献，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。从电网的发展来看，无论是从性能上还是运行维护等方面，该保护都越来越难以满足要求，LXB型母差保护将逐渐被替换。
（二）中阻抗型集成电路母差保护
（1）REB103型集成电路中阻抗母差保护，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8～9ms，起动继电器和差动继电器的动作时间约1～2ms。
（2）在大电源系统发生穿越性短路而线路CT完全开路时，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）PMH型快速母线保护是带制动特性的中阻抗型母线差动保护，其选择元件是一个具有比率制动特性的中阻抗型差动继电器，解决了电流互感器饱和引起母线差动保护在区外故障时的误动问题。保护装置是以电流瞬时值测量、比较为基础的，母线内部故障时，保护装置的启动元件、选择元件能先于电流互感器饱和前动作，因此动作速度很快，整组动作时间不大于10ms。
结语：母线是电力系统的重要组成部分，其运行的可靠性对于变电所与发电厂的正常工作有着直接的影响。
参考文献：
[1] 刘宝亮.母线保护技术特性分析[J].电力报，2013（10）.
[2] 何军，陆炜．各类母线保护技术特性分析[J].绍兴文理学院学报：自然科学版，2006，26（07）：62-65.
论文作者:王彦兵
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; 电流论文; 差动论文; 阻抗论文; 原理论文; 电力系统论文; 《当代电力文化》2019年第5期论文;