電力系統母線保護技術淺析

[摘 要] 大容量、遠距離、超高壓與全國聯網成為電力系統發展的必然趨勢，傳統的繼電保護與故障診斷技術已經難以滿足電力系統的發展需求。變電所與發電廠的母線是電力系統的重要組成部分，其運行的可靠性對于變電所與發電廠的正常運行有著直接的影響。本文簡要分析母線保護實現原理的發展以及相關的保護技術。

[關鍵詞] 電力系統； 母線； 保護技術； 分析

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 23. 045

[中圖分類號] F273.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）23- 0080- 01

1 引 言

大容量、遠距離、超高壓與全國聯網成為電力系統發展的必然趨勢，這就對于繼電保護技術提出了更高要求，傳統的繼電保護與故障診斷技術已經難以滿足電力系統的發展需求，研究選擇性好、可靠性高的母線保護技術成為廣大繼電保護工作人員關注的重要問題。本文對電力系統母線保護技術的關鍵性問題進行簡要分析。

2 母線保護實現原理的發展

母線保護實現原理包括差動原理與方向原理。

2.1 差動原理

在母線外部故障或者正常運行時，回路同一時刻電流和為零，在母線內部故障時，回路同一時刻電流和大于零，該種電流和被稱為差動電流。在該種原理中，母線內部故障與外部故障有著明顯的區別，判斷也更加清楚，因此，差動原理成為母線保護方面的主流原理。在運行的過程中，母線中TA存在著特性誤差與變化誤差，導致母線在正常運行的過程中存在不平衡電流，因此，為了保證母線保護的靈敏度，就需要使用科學有效的措施控制好不平衡電流，將其調至最小。就現階段來看，最為常用的方式就是使用修正軟件與中間變流器進行調節。

2.2 方向原理

在外部發生故障時，母線回路故障電流會流出母線，在發生內部故障時，回路故障的電流會流向母線，一旦出現故障，即可在短時間內計算出故障電流的方向。與差動原理相比，方向原理具有一些優點，如不需要考慮TA特異性的不一致，也不需要對不平衡電流進行調節，能夠適應外部故障向內部故障的轉換，即使TA出現斷線，整個系統也能夠正常運行。但是，如果在故障出現后難以迅速計算出故障電流的方向，此時，方向原理也會受到TA飽和的影響，這也是造成保護誤判的重要因素。

3 電力系統母線保護技術的關鍵問題

3.1 TA飽和的影響

在母線發生故障，尤其是區外發生故障時，TA可能會出現飽和的情況，這就會對母線保護故障的正確判斷產生不利的影響，因此，避免TA飽和的影響也成為母線保護關注的主要問題之一，就現階段來看，抗TA飽和的方式包括以下幾種：

（1） 選擇光電原理TA或者線性工作區大TA，但是該種方式還受到技術上與經濟上的限制，此外，也可以使用中阻抗保護的方式，這樣既可有效減少二次回路阻抗，也能夠減小回路的差流，這樣便可以減少TA飽和對線路的影響。目前，該種方法已經在國外發達國家的電力系統之中得到了十分廣泛的應用。

（2） 使用同步檢測法。同步檢測法是現階段微機母線保護的抗TA飽和影響方式，該種方式能夠檢查出差動保護與故障其中時刻的同步性，這便可以確定出差流的產生原因，防止發生故障時保護誤動的出現。同步檢測的方法較多，包括小波變換方法、自適應阻抗加權法等。

雖然對于抗TA飽和影響的研究已經取得了一些進展，但是抗TA飽和的影響依然是現階段下母線保護工作研究的重點與難點。

3.2 最小不平衡電流的調節

在母線保護運行之前需要將差動不平衡電流調節好，這種調節需要依靠人工來完成。母線保護對于電力系統的正常運行有著十分重要的作用，在TA數量增加后，調節工作的難度與復雜度也隨之增加，若母線運行方式發生改變，那么就需要進行重新調節，這就導致母線運行保護工作的難度隨之增加。因此，減輕工作人員的勞動強度，實現母線保護運行的智能化也成為研究的重點問題。

3.3 TA斷線的處理

如果出現TA斷線的情況，那么不僅會影響電流的運轉，也會影響母線保護故障的判斷，繼而出現保護拒動或者誤動的情況。為了將該種影響消除，在出現該種情況時應該進行閉鎖運行，但是，若母線保護閉鎖，就會導致母線在無保護情況下進行運行，該種方式十分危險。因此，在出現TA斷線的情況時，就必須要找到適宜的保護方式進行保護，并區分好母線的故障。該問題也是近幾年來研究的重點問題之一。

3.4 數據同步采集與傳輸

目前，在西方發達國家已經有分布式母線保護運行的案例，在分布式母線保護的應用方面也取得了一定的經驗，但是國內還鮮有成功的案例。對于分布式差動母線保護而言，數據的同步采集與傳輸也是其中的關鍵性技術，這兩種技術直接影響著分布式差動母線保護的實現。保護母線TA電流值傳輸時間與采樣時間的同一性也是研究的重點。

4 結 語

變電所與發電廠的母線是電力系統的重要組成部分，其運行的可靠性對于變電所與發電廠的正常工作有著直接的影響。目前保護多使用電流差動原理或者電流比相原理實現，但是這兩種方式還存在一些缺陷，有待于進一步研究改進。