电力系统母线保护技术浅析

[摘 要] 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，传统的继电保护与故障诊断技术已经难以满足电力系统的发展需求。变电所与发电厂的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运行有着直接的影响。本文简要分析母线保护实现原理的发展以及相关的保护技术。

[关键词] 电力系统； 母线； 保护技术； 分析

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

[中图分类号] F273.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）23- 0080- 01

1 引 言

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，传统的继电保护与故障诊断技术已经难以满足电力系统的发展需求，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。

2 母线保护实现原理的发展

母线保护实现原理包括差动原理与方向原理。

2.1 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。

2.2 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。

3 电力系统母线保护技术的关键问题

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。

4 结 语

变电所与发电厂的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。目前保护多使用电流差动原理或者电流比相原理实现，但是这两种方式还存在一些缺陷，有待于进一步研究改进。