浅析母线保护及其技术特性

摘 要：母线保护是电力系统中必备的重要保护之一，本文就目前国内外各类整流型、中阻抗型、微机型母线保护的技术特性作了比较分析，并对母线保护的应用及发展方向提出了观点。

关键词：母线；故障；保护；技术特性

中图分类号：TM733 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 22-0000-01

一、几种主要类型母线保护的技术特性

我国电网中使用的母线保护类型较多，从元器件构成上大致可分为整流型、集成电路型和微机型。

（一）LXB整流型母线差动保护。LXB母差保护曾在内蒙电网110KV及以上系统广泛使用，为电网的安全稳定运行做出了贡献，同时也暴露出其存在的某些缺陷。曾做过一些改进，例如增加相继动作功能等，由于原理及技术条件的限制，仍存在许多问题：当两条母线所接电源严重不平衡时，大电源所在母线内部故障，小电源提供母联电流不能启动LXB继电器时，母差将拒动；母联CT为单侧设置时， 在母联与CT之间发生故障，故障母线不能快速切除；双母线分裂运行时，动作失去选择性；动作时间较长，当CT严重饱和时，可能失去选择性。

从电网的发展来看，无论是从性能上还是运行维护等方面，该保护都越来越难以满足要求，LXB型母差保护将逐渐被替换。

（二）中阻抗型集成电路母差保护。（1）REB103型集成电路中阻抗母差保护，是一种三相带比率制动特性的母差保护装置，特点为快速动作，装置动作时间8～9ms，起动继电器和差动继电器的动作时间约1～2ms。（2）在大电源系统发生穿越性短路而线路CT完全开路时，能告警且闭锁母差保护；只要符合设计标准，可使用特性和变比不一定相同的CT；区内故障动作时间

内蒙电网220KV母差保护大部分是用阿城产PMH-40型和许继产PMH-140型母差保护。

（一）微机型母差保护

1.WMZ-41型保护。该保护是由国家电力公司南京电力自动化设备总厂生产，装置的主要特点如下所述：（1）提出了抗CT饱和新方案，对CT无特殊要求。系统发生区内故障时，保护迅速出口，不受CT饱和影响；区外故障CT饱和时保护可靠不误动。（2）采用全新的采样值算法及突变量算法，提高了母线区内故障时的出口速度。对双母线保护，自动识别、跟踪运行状态，电流无触点切换。通过对各段母线的所有支路电流的动态分析，结合各支路隔离开关辅助接点的实时读入比较，跟踪双母线系统的运行状态，从而实现双母线保护的自适应性、出口的选择性。在双母线（或单母分段）解列运行或支路倒闸过程中发生区外故障时，均能确保母显得可靠安全运行。当系统发生相继故障或故障发展时，保护均能正确而快速地反应。（3）设置有复合电压闭锁功能，增强了装置抗误动能力；有CT，PT断线监视，直流稳压消失监视等功能；设置线路断路器失灵保护、母联断路器保护（死区保护）及充电保护功能；对各支路主CT变比不一致问题，通过软件改变各支路通道系数的方法来解决。保护整组动作时间

2.BP-2B型保护。该保护是南京自动化研究院提供的，主要特点如下：复式比率差动原理，在区内故障时无制动，在区外故障时有极强的制动特性，差动保护灵敏度高；自适应能力强，倒闸操作过程中，保护无需退出，并实时地无触点切换差动回路和出口回路；以大差动判别故障，各段母线小差动保证选择性；允许CT型号变比不一致，CT抗饱和能力强；整组动作时间

3.分布式母差保护。该保护是北京哈德威四方公司推出的，采用完全分布式结构，以便于分层分布式自动化系统相适应，其主要特点如下：a.整个装置完全分散化，每个间隔单元保护装置由多个CPU分别构成启动元件，不同间隔上同一功能的CPU由光纤构成同级别的环网，可通过MMI与LonWorks或高速以太网相连。b.各间隔单元的同步采样由软件解决；采用比率制动原理。用三相综合式方案，依靠光纤环网传递A，B，C三相电流的差动量、制动量以及故障信息；担负启动元件的单环采用双通道结构，具有检错和纠错能力；抗CT饱和能力强，采用差动动作时刻与CT饱和时刻不一致，短时闭锁保护。

二、母线保护的应用及发展趋势

中阻抗型母线电流差动保护，将高阻抗的特性和比率制动特性两者有效结合，显著降低了母差回路的负载阻值，较好地保证了区外故障CT饱和不误动，区内故障正确快速动作。它以电流瞬时值作测量比较，测量元件和差动元件多为集成电路或整流型继电器，当母线内部故障时，动作速度极快，约为1～3ms。而在1/4周期以前CT不会100%饱和，能较好地传变一次侧电流，对CT无特殊要求，CT变比可以不一致。这是目前国内电网的主要选择。

制造厂相继推出的微机母差保护，最主要特点是充分利用计算机进行数字计算的能力，方便地实现带比率制动特性的电流瞬时值差动原理、复式比率差动原理等。微机母差对CT饱和具有独特的检测方法，抗CT饱和能力强，国内的几个厂家采用波形判别或补偿法来消除CT饱和的影响，即利用1/4周期前CT线性传变的采样点，用一定的算法进行波形处理或判别，以保证保护的选择性。同时微机母差保护具有自检功能，可靠性进一步得到提高。更重要的是，微机母差具有通信接口，可方便地与监控系统互联、完成信息的远传与远控，实现自动化。当然微机母差保护具有调试整定方便的优点是不言而喻的。因此，母线保护同线路保护一样，采用微机型的保护是趋势和方向。对于采用分层分布式自动化变电站，分散式的微机母差保护更能与其结构相适应。

应该指出的是，目前微机母差保护动作速度尚不如中阻抗母差保护快，区外故障转区内故障时动作时间较长，运行的稳定性、成熟性有待提高。在解决这些问题之前，将中阻抗母差保护的逻辑回路、信号回路微机化，既发挥了中阻抗保护的优点，又具有微机保护自检、通信接口的优势，应是目前一种较理想的选择。

参考文献：

[1]刘明军.母线保护技术特性分析[J].沈阳电力高等专科学校学报，2004，10.