分段死区故障处理方案研究

摘 要：500kV智能变电站220kV双母线双分段接线方式中，分段开关采用双侧配置分段CT优化配置方式，为解决单套母差退出无法切除死区故障问题，提出母差失灵保护双重化方案设计的注意事项。

关键词：母线保护；分段CT；死区故障

引言

智能变电站是智能电网建设的重要内容，是发、输、变、配、用电和调度等智能电网各环节信息交互的关键支撑点[1][2]，智能变电站在数字化采样方面，大多采用常规互感器+合并单元方案。

目前对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，母线保护采用双重化配置方案[3]。

目前智能变电站双母线分段接线分段CT绕组配置方案有单侧配置与双侧配置两种方式，结合两种方式对双套母线保护运行时分段死区故障及单套母线保护退出时分段死区故障对比分析。

1 分段死区故障分析

分段断路器与分段CT之间的地方，通常称之为“死区”。目前母线故障和死区故障时使用最成熟的原理是带比率制动的差动保护原理。

1.1 带比率制动的差动保护原理[4]

对于双母双分段专用母联接线的系统，母联接入支路1，其CT 极性与各自的I 母一致。分段1接入支路23，分段2接入支路24。若分段采取单CT接入时务必保证分段CT极性与各自相连的母线一致。（图1）

比率制动式电流差动保护的基本判据为：（图4）

式中i1、i2、…、in为支路电流，K为制动系数，I0为差动电流门坎值。

如果大差和某段小差都满足上述的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作。

1.2 分段死区保护[5]

发生在母联/分段CT与母联/分段断路器之间的故障被称之为死区故障。以下以双母线专用母联接线为例对死区故障时差动保护的动作行为进行分析，双母双分段与此类似。

1.2.1 并列运行死区故障。双母线并列运行发生死区故障时。Ⅰ母差动保护动作跳开与Ⅰ母相联的所有支路断路器包括母联断路器。Ⅰ母差动动作后经150ms固定延时检查母联跳位是否存在，若母联跳位存在则软件退出母联CT电流。待母联CT电流退出后，Ⅱ母差动电流出现不平衡，致使Ⅱ母差动保护动作跳开与Ⅱ母相联的所有支路断路器，至此死区故障被隔离。

1.2.2 分列运行死区故障。双母线分列运行发生死区故障时。当母线分列运行时，母联跳位被判有效，母联CT电流不计入Ⅰ母和Ⅱ母小差。若发生死区故障，则Ⅰ母差动电流平衡而Ⅱ母差动电流不平衡导致Ⅱ母差动保护动作跳开与Ⅱ母相联的所有支路断路器。Ⅰ母和Ⅱ母分列运行的判别条件为：Ⅰ母和Ⅱ母都处于运行状态、母联跳位有效、母联CT无流并且母联分列运行压板投入。

1.3 双母线分段接线工程双套母线保护分段CT电流接入方式

目前双母线分段接线分段CT绕组配置方案如图2所示，分为单侧配置与双侧配置两种方案。

1.3.1 分段开关死区故障分析。分段开关单侧CT死区故障分析：（1）并列运行时。当故障点发生在分段开关与分段TA之间时，大差启动，3母小差不动作，1母小差动作跳1母线支路开关、分段开关、母联开关，但故障仍然存在。由于母差已经动作于1母，分段开关已经跳开，大差不返回、分段TA有流，判死区故障，经延时封分段TA，经死区延时跳开3母线支路开关。（2）分列运行时。因为分段TA已封，所以保护可以直接跳故障母线，避免了故障切除范围的扩大。（3）分析可知：并列运行发生死区故障时，扩大了停电范围，同时未能瞬时切除故障，存在分段死区问题。

1、3、2分段开关双侧CT死区故障分析。（1）并列运行时。A、B点故障，I（II）母线保护I、III（IV）母线保护II不动作，I（II）母线保护II、III（IV）母线保护I动作，切除I（II）或III（IV）母线上的所有元件、分段开关、母联开关。（2）分列运行时。a点故障，I（II）母线保护I动作切除切除I（II）母线上的所有元件；b点故障，III（IV）母线保护II动作切除切除III（IV）母线上的所有元件；能避免故障切除范围扩大。（3）分析可知：不存在死区问题，但是如果交叉停用母线保护时，无法切除故障。

2 单套母线保护退出时分段死区故障的处理方案

2.1 单套母线保护退出时分段死区故障的问题分析

在220kVI、II母线保护II与220kVIII、IV母线保护I退出的情况下，此时分段断路器DLF与分段流互之间的a或b点发生的故障对于在运的220kVI、II母线保护I与220kVIII、IV母线保护II均为区外故障，死区故障无法切除。

2.2 处理方案

（1）避免220kVI、II母线保护II与220kVIII、IV母线保护I同时退出的运行方式。（2）加强分段断路器DLF与分段流互之间故障、分段间隔双套配置的合并单元、智能终端等设备的故障巡检，避免母线保护退出时发生故障或220kVI、II母线保护II与220kVIII、IV母线保护I同时无法正常工作的情况。（3）结论。建议设计中采用分段开关双侧CT配置，增加2个5P30绕组。（图3）分析：采用分段开关CT交叉分别接入两套装置，则能避免出现分段死区问题。

参考文献

[1]许晓惠.智能电网导论[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]何光宇，孙英云.智能电网基础[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]GB/T14285-2006.继电保护和安全自动装置技术规程[S].中华人民共和国国家标准化委员会，2006.

[4]杨奇逊.微机继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，1988.

[5]北京四方公司CSC-150E数字式母线保

护装置说明书（0SF.450.105）_V1.00[Z].