分段死區故障處理方案研究

摘 要：500kV智能變電站220kV雙母線雙分段接線方式中，分段開關采用雙側配置分段CT優化配置方式，為解決單套母差退出無法切除死區故障問題，提出母差失靈保護雙重化方案設計的注意事項。

關鍵詞：母線保護；分段CT；死區故障

引言

智能變電站是智能電網建設的重要內容，是發、輸、變、配、用電和調度等智能電網各環節信息交互的關鍵支撐點[1][2]，智能變電站在數字化采樣方面，大多采用常規互感器+合并單元方案。

目前對雙母線、雙母線分段等接線，為防止母線保護因檢修退出失去保護，母線發生故障會危及系統穩定和使事故擴大時，母線保護采用雙重化配置方案[3]。

目前智能變電站雙母線分段接線分段CT繞組配置方案有單側配置與雙側配置兩種方式，結合兩種方式對雙套母線保護運行時分段死區故障及單套母線保護退出時分段死區故障對比分析。

1 分段死區故障分析

分段斷路器與分段CT之間的地方，通常稱之為“死區”。目前母線故障和死區故障時使用最成熟的原理是帶比率制動的差動保護原理。

1.1 帶比率制動的差動保護原理[4]

對于雙母雙分段專用母聯接線的系統，母聯接入支路1，其CT 極性與各自的I 母一致。分段1接入支路23，分段2接入支路24。若分段采取單CT接入時務必保證分段CT極性與各自相連的母線一致。（圖1）

比率制動式電流差動保護的基本判據為：（圖4）

式中i1、i2、…、in為支路電流，K為制動系數，I0為差動電流門坎值。

如果大差和某段小差都滿足上述的動作方程，判為母線內部故障，母線保護動作。

1.2 分段死區保護[5]

發生在母聯/分段CT與母聯/分段斷路器之間的故障被稱之為死區故障。以下以雙母線專用母聯接線為例對死區故障時差動保護的動作行為進行分析，雙母雙分段與此類似。

1.2.1 并列運行死區故障。雙母線并列運行發生死區故障時。Ⅰ母差動保護動作跳開與Ⅰ母相聯的所有支路斷路器包括母聯斷路器。Ⅰ母差動動作后經150ms固定延時檢查母聯跳位是否存在，若母聯跳位存在則軟件退出母聯CT電流。待母聯CT電流退出后，Ⅱ母差動電流出現不平衡，致使Ⅱ母差動保護動作跳開與Ⅱ母相聯的所有支路斷路器，至此死區故障被隔離。

1.2.2 分列運行死區故障。雙母線分列運行發生死區故障時。當母線分列運行時，母聯跳位被判有效，母聯CT電流不計入Ⅰ母和Ⅱ母小差。若發生死區故障，則Ⅰ母差動電流平衡而Ⅱ母差動電流不平衡導致Ⅱ母差動保護動作跳開與Ⅱ母相聯的所有支路斷路器。Ⅰ母和Ⅱ母分列運行的判別條件為：Ⅰ母和Ⅱ母都處于運行狀態、母聯跳位有效、母聯CT無流并且母聯分列運行壓板投入。

1.3 雙母線分段接線工程雙套母線保護分段CT電流接入方式

目前雙母線分段接線分段CT繞組配置方案如圖2所示，分為單側配置與雙側配置兩種方案。

1.3.1 分段開關死區故障分析。分段開關單側CT死區故障分析：（1）并列運行時。當故障點發生在分段開關與分段TA之間時，大差啟動，3母小差不動作，1母小差動作跳1母線支路開關、分段開關、母聯開關，但故障仍然存在。由于母差已經動作于1母，分段開關已經跳開，大差不返回、分段TA有流，判死區故障，經延時封分段TA，經死區延時跳開3母線支路開關。（2）分列運行時。因為分段TA已封，所以保護可以直接跳故障母線，避免了故障切除范圍的擴大。（3）分析可知：并列運行發生死區故障時，擴大了停電范圍，同時未能瞬時切除故障，存在分段死區問題。

1、3、2分段開關雙側CT死區故障分析。（1）并列運行時。A、B點故障，I（II）母線保護I、III（IV）母線保護II不動作，I（II）母線保護II、III（IV）母線保護I動作，切除I（II）或III（IV）母線上的所有元件、分段開關、母聯開關。（2）分列運行時。a點故障，I（II）母線保護I動作切除切除I（II）母線上的所有元件；b點故障，III（IV）母線保護II動作切除切除III（IV）母線上的所有元件；能避免故障切除范圍擴大。（3）分析可知：不存在死區問題，但是如果交叉停用母線保護時，無法切除故障。

2 單套母線保護退出時分段死區故障的處理方案

2.1 單套母線保護退出時分段死區故障的問題分析

在220kVI、II母線保護II與220kVIII、IV母線保護I退出的情況下，此時分段斷路器DLF與分段流互之間的a或b點發生的故障對于在運的220kVI、II母線保護I與220kVIII、IV母線保護II均為區外故障，死區故障無法切除。

2.2 處理方案

（1）避免220kVI、II母線保護II與220kVIII、IV母線保護I同時退出的運行方式。（2）加強分段斷路器DLF與分段流互之間故障、分段間隔雙套配置的合并單元、智能終端等設備的故障巡檢，避免母線保護退出時發生故障或220kVI、II母線保護II與220kVIII、IV母線保護I同時無法正常工作的情況。（3）結論。建議設計中采用分段開關雙側CT配置，增加2個5P30繞組。（圖3）分析：采用分段開關CT交叉分別接入兩套裝置，則能避免出現分段死區問題。

參考文獻

[1]許曉惠.智能電網導論[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]何光宇，孫英云.智能電網基礎[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]GB/T14285-2006.繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].中華人民共和國國家標準化委員會，2006.

[4]楊奇遜.微機繼電保護基礎[M].北京：水利電力出版社，1988.

[5]北京四方公司CSC-150E數字式母線保

護裝置說明書（0SF.450.105）_V1.00[Z].