摘要：母差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。迄今为止，在电网中广泛应用过的母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护，经各发、供电单位多年电网运行经验总结，无疑是按分相电流差动原理构成的比率制动式母差保护效果最佳。
关键词：智能变电所；母差保护；原理分析
传统比率制动式母差保护的原理是采用被保护母线各支路（含母联）电流的矢量和作为动作量，以各分路电流的绝对值之和附以小于1的制动系数作为制动量。在区外故障时可靠不动，区内故障时则具有相当的灵敏度。算法简单但自适应能力差，二次负载大，易受回路的复杂程度的影响。
而微机型母线差动保护由能够反映单相故障和相间故障的分相式比率差动元件构成。同时微机母差还引入了大差和小差的概念作为故障判据，来判断是否真正发生母线故障，并具有可靠性高、接线简单，调试简单、运行维护简单等优点，使得微机型母差保护在电气系统维护中得到了广泛的应用。
1微机母差保护与比率制动母差保护的比较
1.1基本原理的比较
传统比率制动式母差保护的原理是采用被保护母线各支路（含母联）电流的矢量和作为动作量，以各分路电流的绝对值之和附以小于1的制动系数作为制动量。在区外故障时可靠不动，区内故障时则具有相当的灵敏度。算法简单但自适应能力差，二次负载大，易受回路的复杂程度的影响。
但微机型母线差动保护由能够反映单相故障和相间故障的分相式比率差动元件构成。双母线接线差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。大差是除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差回路，某段母线的小差指该段所连接的包括母联和分段断路器的所有支路电流构成的差动回路。大差用于判别母线区内和区外故障，小差用于故障母线的选择。
这两种原理在使用中最大的不同是微机母差引入大差的概念作为故障判据，反映出系统中母线节点和电流状态，用以判断是否真正发生母线故障，较传统比率制动式母差保护更可靠，可以最大限度地减少刀闸辅助接点位置不对应而造成的母差保护误动作。
1.2对刀闸切换使用和监测的比较
传统比率制动式母差保护用开关现场的刀闸辅助接点，控制切换继电器的动作与返回，电流回路和出口跳闸回路都依赖于刀闸辅助接点和切换继电器接点的可靠性，刀闸辅助接点和切换继电器的位置监测是保护屏上的位置指示灯，至于继电器接点好坏，在元件轻载的情况下无法知道。
微机保护装置引入刀闸辅助触点只是用于判别母线上各元件的连接位置，母线上各元件的电流回路和出口跳闸回路都是通过电流变换器输入到装置中变成数字量，各回路的电流切换用软件来实现，避免了因接点不可靠引起电流回路开路的可能。
另外，微机母差保护装置可以实时监视和自检刀闸辅助触点，如各支路元件TA中有电流而无刀闸位置；两母线刀闸并列；刀闸位置错位造成大差的差电流小于 TA断线定值但小差的差电流大于TA断线定值时，均可以延时发出报警信号。微机母差保护装置是通过电流校验实现实时监视和自检刀闸辅助触点，并自动纠正刀闸辅助触点的错误的。运行人员如果发现刀闸辅助触点不可靠而影响母差保护运行时，可以通过保护屏上附加的刀闸模拟盘，用手动强制开关指定刀闸的现场状态。
1.3对TA抗饱和能力的对比
1.3.1传统型母差保护
对于外部故障，完全饱和TA的二次回路可以只用它的全部直流回路的电阻等值表示，即忽略电抗。某一支路TA饱和后，大部分不平衡电流被饱和TA的二次阻抗所旁路，差动继电器可靠不动作。
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对于内部故障，TA至少过1∕4周波才会出现饱和，差动继电器可快速动作并保持。
1.3.2微机型母差保护
微机母差保护抛开了TA电抗的变化判据，使用数学模型判据来检测TA的饱和，效果更可靠。并且在TA饱和时自动降低制动的门槛值，保证差动元件的正确动作。TA饱和的检测元件有两个：
采用新型的自适应阻抗加权抗饱和方法，即利用电压工频变化量差动元件和工频变化量阻抗元件（前者）与工频变化量电压元件（后者）相对动作时序进行比较，区内故障时，同时动作，区外故障时，前者滞后于后者。根据此动作的特点，组成了自适应的阻抗加权判据。由于此判据充分利用了区外故障发生TA饱和时差流不同于区内故障时差流的特点，具有极强的抗TA饱和能力，而且区内故障和一般转换型故障（故障由母线区外转至区内）时的动作速度很快。
用谐波制动原理检测TA饱和。这种原理利用了TA饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA饱和。该元件抗饱和能力很强，而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除故障母线。
从原理上分析，微机型母差保护的先进性是显而易见的。传统型的母差判据受元件质量影响很大，在元件老化的情况下，存在误动的可能。微机母差的软件算法判据具备完善的装置自检功能，大大降低了装置误动的可能。
2智能变电所母差保护的接入方案
智能变电所母差保护接入方案常用的有两种方式，分别为集中式与分布式。
2.1集中式母差保护采用单台母差主机完成母线保护的交流采样、开入开出、保护运算、所控层通讯等功能。这种维护方式的母差保护便于维护与管理，但接入多间隔保护装置运算压力较大。主要应用在110kV及以上电压等级的智能变电所，母差保护接入间隔数通常不大于24，需配置独立的合并单元以及智能终端，且合并单元在主控室集中组屏。分布式母差保护第一种典型应用采用单台母差主机加多台母差子机共同完成母线保护功能，其中母差主机完成保护运算及所控层通讯等功能，母差子机完成交流采样、开入开出等功能，主机与子机之间通过光纤通讯完成数据交互。这种方式的母差保护可减轻母差主机的交流采样压力，提高母差保护接入能力，且有利于保护装置就地分布布置。主要应用35kV及以下电压等级，母差保护接入间隔数大24。间隔不配置独立的智能终端与合并单元，采用四合一保护装置，且保护装置在开关柜接地放置。互感器有时配置传统互感器，交流量需转为数字量输出。母差保护接入间隔数大于24。
2.2分布式母差保护第二种典型应用配置单台母差保护主机加多台传统采样母差子机。这种方式主要应用在传统变电所智能化改造过程。改造过程中需接入间隔传统交流采样及开入开出并转换为数字化采样提供给主机，
3 预防变电所母线差动保护误动作的措施
3.1对支路电流互感器的二次回路中性线引起高度的重视，因为通过该检查可以确定二次回路是否有多处接地。
3.2对于新投运的差动保护装置，在进行带电负荷对保护装置的极性进行检查时，一定要对电流互感器二次回路的中性线进行检查，确保其的完好性。
3.3如果是已经投运但是无法保证电流互感器中性线的完好，应定期进行检查，可以在在断路器端子箱的位置就爱那个任意一相电流线和中性线进行短接，然后它们之间的电流进行测量并作好相应的记录，所测量的电流应该比相电流的一半大，否则说明其电流回路中有多点接地，应进行进一步的检查.
3.4对于备用线路，应在端子箱内到电流互感器的电缆芯短接之后确保一点接地，这样在确保了其不出现开路情况的同时，还可以避免电流二次回路和其二次设备之间的电气联系。
结束语
本文对母线差动保护在智能变电所中的应用进行了论述，并探讨了微机母差保护与比率制动母差保护的比较，提出了接入方案，希望能为煤矿供电事业做出应有的贡献。
论文作者:田瑞杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/16
标签：母线论文; 回路论文; 电流论文; 故障论文; 微机论文; 判据论文; 元件论文; 《基层建设》2018年第27期论文;