母差保护技术规范样本.doc

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前    言
母线保护是保证电网安全稳定运行的重要保护。为适应河北南网微机型母线保护的应用需要, 结合河北南网运行管理实际, 制定本标准。
本标准规定了220kV母线的微机型母线保护装置在功能设计及使用、 组屏设计、 运行整定等方面的技术原则。110kV及以下微机型母线保护装置的运行和设计可参照执行。
本标准主要内容包括:
――微机型母线保护功能使用原则: 包括充电( 过流) 保护、 母联失灵保护、 断路器失灵保护、 母联非全相保护功能等。
――微机型母线保护的二次回路: 包括刀闸辅助接点的引入、 启动失灵接点的引入、 失灵回路的压板设置、 母差跳主变220kV侧断路器失灵等。
――微机型母线保护的运行规定: 包括充电时母差的投退、 倒闸操作时的方式和负极性压板的使用等。
――微机型母线保护的保护功能要求: 包括母差保护、 充电( 过流) 保护、 母联失灵保护、 母联死区保护、 母联非全相保护、 断路器失灵保护、 TV、 TA断线判别等。
――微机型母线保护的组屏原则: 包括刀闸操作模拟面板、 母兼旁切换压板等。
――装置说明书应包含的内容等。
本标准由河北电力调度中心提出。
本标准由河北电力调度中心解释。
本标准主要起草单位: 河北电力调度中心继电保护处。
本标准主要起草人: 萧彦、 周纪录、 张洪、 曹树江、 常风然、 赵春雷、 孙利强、 齐少娟。
感谢在本标准起草过程中提出宝贵意见的各位同行!
在执行本标准中如有问题或意见, 请及时告知河北电力调度中心。

河北南网220kV母线保护技术规范
1 范围
1.1 本标准规定了河北南网220kV母线的微机型母线保护装置( 以下简称”装置”) 在功能设计及使用、 组屏设计、 运行整定等方面的原则。
1.2 上述装置在使用中除满足DL/T670-1999 《微机母线保护装置通用技术条件》以及国家、 行业规定的各种相关技术条件、 规程、 反措等的要求外, 还需满足以下技术要求。
2 术语和定义
2.1 微机型母线保护
指将母线差动保护、 母联充电( 过流) 保护、 母联非全相保护、 断路器失灵保护等多功能综合为一体的微机型保护装置。微机型母线保护中的各个功能共享数据信息和跳闸出口。
2.2 母差保护
指微机型母线保护中的母线差动保护功能。
2.3 旁路转代压板
用于告知装置母兼旁开关处于转代状态的压板。
2.4 母线互联或单母方式压板
用于告知装置各连接元件均接于同一母线的压板。此压板需在单母线运行方式、 刀闸跨接方式或倒闸操作期间投入。
2.5 负极性压板
某些装置用于解决母兼旁TA在转代时的实际极性端与装置默认极性端( 母线侧) 不一致问题的压板, 常见于早期的RCS系列装置。设计中, 一般以固定接线形式替代压板。后期的RCS系列装置中, 由负极性控制字取代压板或固定接线所实现的功能。
2.6 无选择方式
指经过投入母线互联或单母方式压板, 强制装置的母差保护动作后, 不选择故障母线, 直接跳开母线所有连接元件的出口方式。
2.7 有选择方式
相对于无选择方式, 指不投入母线互联或单母方式压板, 母差保护动作后按既定逻辑切除故障母线的出口方式。
3 配置原则
3.1 3/2接线变电站每条母线的保护按双重化配置。
3.2 对双母线接线( 含双母单分、 双母双分等形式) , 当无母差运行系统存在稳定问题、 继电保护整定配合有困难以及供电可靠性要求较高时, 其母线保护应按双重化配置。
3.3 双母线接线的断路器失灵保护按单套配置。使用微机型母线保护装置时, 由该装置实现失灵保护功能, 不单独配置失灵保护。
3.4 双重化配置的母线保护装置, 应选用原理有别、 不同厂家制造的产品。
3.5 双母双分接线, 每套母线保护宜由两台同厂家的同型装置实现。
4 使用原则
4.1 母联充电( 过流) 保护功能
不使用装置中的母联充电( 过流) 保护功能, 采用独立的外部充电( 过流) 保护装置。
【释义】无论是在一、 二次设备检修后的恢复操作, 还是在新设备的投运过程中, 母联充电( 过流) 保护的使用均很频繁; 且新设备投运时, 母线保护一般需退出口。考虑到操作的方便性及运行的安全性, 以采用独立的外部充电( 过流) 保护装置为好。
对于旧母差和充电( 过流) 保护原为同屏布置, 且旧母差改造后, 无充电( 过流) 保护屏位的情况, 可暂时采用微机型母线保护装置内部的相关功能, 待独立的母联保护屏投运后再予调整。现场进行空充母线等操作时应特别注意充电( 过流) 保护投入退出过程中的运行安全问题。
4.2 母联失灵保护功能
4.2.1 两套装置中的母联失灵保护功能均使用。
4.2.2 外部启动母联失灵的保护仅为充电保护和过流保护。
4.2.3 外部充电( 过流) 保护可仅启动带有断路器失灵保护功能的母线保护装置。
【释义】外部充电( 过流) 保护装置启动母联失灵时, 应经过保护动作接点经失灵启动压板启动; 充电( 过流) 保护退出时, 其启动母联失灵的压板也应同时退出。
当前已投入运行的微机型母线保护装置, 若不具备由外部保护启动母联失灵保护的功能, 暂不作要求。
当前已投入运行的微机型断路器保护, 若启动母联失灵的动作接点不能区分非全相保护出口还是充电( 过流) 保护出口, 可暂采取仅在充电过程中投入启动失灵压板的办法, 以避免正常运行时非全相启动母联失灵。若断路器保护装置的充电和过流接点是独立的, 应注意将两接点并联启动母联失灵。
4.3 断路器失灵保护功能
4.3.1 使用装置中的断路器失灵保护功能。
4.3.2 按双套保护配置的双母线接线变电站, 可仅使用其中一套装置的断路器失灵保护功能。
【释义】传统的模拟型失灵保护回路复杂, 采用微机型母线保护内部的失灵功能后, 失灵保护可与母差保护共享数据信息和跳闸出口, 省去了独立的失灵保护屏, 简化了二次接线。母差和失灵合一的缺点是在保护检验时, 母差保护和失灵保护可能会同时停运。由于失灵保护为线路或主设备故障时保护动作而对应断路器失灵的后备保护, 因此母差保护和失灵保护的短时间同时停运与分别停运对系统的影响差别不大, 故相比较而言, 新建220kV站应采用微机型母线保护中的断路器失灵保护功能。
使用微机型母线保护内部的失灵保护功能时, 断路器失灵保护应采用装置带电流检测元件的方式。因为使用装置内部的电流检测元件, 可实现电流判别到失灵出口的”无触点”连接, 避免了因电流检测元件接点粘连或被误碰等原因引起的失灵保护误启动问题, 有利于失灵保护的可靠运行。
4.4 不使用装置中的母联非全相保护功能。
【释义】非全相保护由开关本体或独立的断路器保护实现。
5  二次回路
5.1 双母线接线装置刀闸辅助接点的开入宜经过强电回路直接取自开关场。
【释义】一方面保证了两套保护回路的独立性, 另一方面避免了取自各间隔电压切换继电器接点时受该间隔保护检修等的影响。
5.2 每套母线保护应接入独立的电流互感器二次线圈, 出口同时作用于断路器的两组跳闸线圈。
5.3 220kV母差保护动作, 主变断路器( 或旁代主变的断路器) 失灵时( 发电厂主变和起备变除外) :
( 1) 双套装置配置的, 每套装置的母差保护提供各自的动作接点, 启动失灵保护的主变单元。
( 2) 主变220kV侧断路器失灵, 失灵保护出口除应跳开其所在母线的所有断路器外, 还应跳开该主变其它侧的断路器。
【释义】系统环网内的220kV变电站发生母线故障, 母差动作跳主变220kV侧断路器失灵时, 系统经过主变另两侧传送故障电流, 可能会导致多台主变后备保护动作, 从而扩大事故损失。为此, 考虑增加失灵保护出口跳该主变三侧断路器的回路, 以缩小故障影响的范围。
具体实施:
母差提供其动作接点, 和其它需启动该断路器失灵的保护接点并联, 作为失灵保护中主变单元的开入。配置双套装置时, 两套母差均启动失灵保护的主变单元。
3/2接线母线保护中的失灵功能, 主要用以辅助断路器失灵保护实现出口直跳, 不是完整的失灵逻辑, 因此主变断路器宜设置独立的失灵保护装置, 母差向其提供动作接点, 由主变的失灵保护跳主变三侧。
5.4 启动失灵保护( 含母联失灵保护) 的接点应直接引自各保护装置。
【释义】失灵启动开入引自保护装置, 回路明晰, 中间环节少, 且可避免断路器的非全相保护、 变压器的非电量保护等经过操作箱启动失灵。
具体实施中:
l 有三跳或永跳启动失灵开出的线路保护装置, 应接至失灵保护的相应位置; 对于无三跳开出的线路保护装置, 失灵保护可仅接入其分相跳闸开入。
l 远跳等启动失灵, 宜按保护装置对待, 即由其提供动作接点接至失灵保护。
l 3/2接线母差启动母线断路器失灵保护的回路, 一般由母线保护装置向各断路器的失灵保护提供动作接点。但3/2接线按串设置小室的变电站和3/2接线电厂升压站, 也可经过各断路器操作箱中的三跳/永跳接点来启动失灵。其中变压器操作箱的三跳/永跳接点和非电量接点应分开。
5.5 各保护启动失灵回路的压板应分相设置于保护动作接点之后。
【释义】为防止保护装置有工作时误启动失灵保护, 启动失灵的压板不宜仅加在该间隔的正电源侧, 保护的各出口接点至失灵保护间均应设置压板。某保护退出运行时, 应同时退其出口启动失灵的压板。
5.6 断路器三相不一致保护、 非电量保护不启动断路器失灵保护。但单断路器接线及单断路器运行的发变组保护中的非全相保护启动失灵保护。
5.7 3/2接线, 失灵保护经母线保护直跳时, 应采用独立双接点开入, 并在母线保护侧经两个强电中间继电器进行转接。
5.8 失灵启动回路的二次电缆跨保护小室连接时( 分小室布置变电站的保护小室之间, 发电厂升压站网控室和机组主控室之间) , 应在失灵保护侧经强电中间继电器转接。
5.9 单断路器主接线的变压器和发变组保护启动失灵保护时, 应提供解除失灵电压闭锁的逻辑回路。
6 运行规定
6.1 本条如下各款均应在现场运行规程中予以明确。
6.2 由母联或已运行线路向空母线充电时, 一般不闭锁微机型母线保护中的母差保护功能, 同时母差应投”有选择”方式。
【释义】由母联或已运行线路空充母线时充电保护不闭锁母差( 母差投有选择方式) 的理由:
由母联向空母线充电时( 母联TA位于被充母线侧) , 当母联断路器和TA之间的死区发生故障, 若不投入母差保护, 母差自然不会动作; 充电( 过流) 保护也将因TA中无电流而不能动作, 从而使得母联失灵( 靠母差或充电( 过流) 保护启动) 不能被启动, 死区保护也不会动作。这必将延迟故障切除时间, 并可能扩大事故停电范围, 甚至破坏系统运行的稳定性。
由母联向空母线充电, 或由已运行线路向空母线充电时, 若被充母线有故障, 母差在”有选择”方式下, 运行母线的小差不会动作, 因此不会被误切。但母差若投”非选择”跳闸方式, 由于大差将动作, 复压闭锁也可能开放, 运行母线将会被误切除。
下列情况根据工作需要, 适时退出母差:
l 母联( 母兼旁) 断路器串带充新线路( TA) 或由新线路空充母线时
l 运行线路充新母联开关或母联TA, 且母联TA位于被充母线侧时
l 其它影响母差正确动作或对系统运行不利的情况。
6.3 下列情况母差保护应投”无选择”方式:
( 1) 单母线运行时;
( 2) 母线进行倒闸作业期间;
( 3) 采用刀闸跨接两排母线运行时;
( 4) 母联兼旁路开关代路时;
( 5) 其它需要投入”非选择”方式的情况。
6.4 单母线运行方式、 母兼旁转代方式、 转代主变方式、 母联检修方式等方式压板, 其投退应与相应的一次运行方式相适应。
【释义】运行经验表明, 压板比刀闸辅助接点更可靠。因此, 虽然微机型母线保护具备根据刀闸位置自动识别运行方式的能力, 为提高可靠性, 仍规定投入相应的方式压板。
6.5 母兼旁接线, 在装置新投运或相关部分的程序变动后, 应在正常方式和旁路转代方式下分别确认负极性压板投退、 固定接线设置或控制字设定的正确性。负极性压板的投退原则应在现场运行规程中予以明确。
6.6 对装置发出的任何呼唤、 告警信息, 应进行认真查实, 并及时报告专业人员。一般除刀闸位置出错信号可先强制后复归信号外, 其它告警信号在专业人员到达前, 不可复归。
7 装置功能要求
7.1 母差保护
7.1.1 母差保护主要由分相式比率差动元件构成。对双母线接线的各种主接线形式, 母差保护应设有大差元件和小差元件。大差用于判别母线区内和区外故障, 小差用于故障母线的选择。大差的返回门坎应考虑故障母线任一开关失灵时, 母差可靠不返回, 以启动失灵保护。
【释义】大差的返回门坎可设为定值项由用户整定, 也可由软件固定一个门坎。门坎固定时应保证某些情况下母差可靠不返回的问题。如双母线接线母线故障, 主变开关失灵时, 非故障母线会经由其它主变与之并列的中压侧继续向故障点提供故障电流, 此时为可靠启动失灵, 母差动作接点不能返回。
7.1.2 大差、 小差比率制动系数的设置应考虑母联( 分段) 断路器在合位或断位及母线成环运行等情况下, 均不因流出电流等原因导致差动元件灵敏度不够, 造成母差拒动; 也不因区外故障TA饱和造成母差误动。
7.1.3 主接线形式为双母线接线的, 其母线差动保护出口跳故障母线各断路器( 含母联和分段) 时需经相应的母线电压闭锁元件闭锁; 主接线形式为3/2接线的, 母差出口可不经电压闭锁。
7.1.4 以母联向空母线充电时, 应保证母联电流及时计入小差。
【释义】由于河北南网运行中采用独立于母线保护装置的充电保护, 且空充母线时不闭锁母差, 对于母联断开即封母联电流的装置, 为防止被充母线故障时, 运行母线的母差误动, 装置需采取可靠措施, 确保在上述运行原则下且认为母联位置接点不可靠时, 母联电流能够及时计入小差。
7.1.5 母线差动保护应有独立的功能投退压板。
7.2 母联充电保护、 母联过流保护
1) 母联充电保护应自动识别母联向母线充电的状态;
2) 母联过流保护设置两段相过流保护和两段零序电流保护, 并可长时投入;
3) 充电保护和过流保护有独立的投退控制字和压板;
4) 可不闭锁母差;
5) 启动母联失灵;
6) 出口跳母联不经复合电压闭锁。
7.3 母联失灵保护、 母联死区保护、 母联非全相保护
7.3.1 母联失灵保护和母联死区保护功能宜独立于母线差动保护功能, 并设置投退控制字。
7.3.2 启动母联失灵的保护为母差保护、 母联充电保护、 母联过流保护及外部充电( 过流) 保护。
7.3.3 母联失灵和死区保护动作出口均经复合电压闭锁。
7.3.4 母联死区保护确认母联断位的延时不宜小于100ms或可整定。
7.3.5 母联非全相保护应设置投退控制字。
7.4 断路器失灵保护
7.4.1 双母线接线的断路器失灵保护采用保护跳闸接点启动的方式。由装置自身逻辑完成对各单元相电流、 零序电流或负序电流的判别。
【释义】线路单元和母兼旁单元应具备分相跳闸和三相跳闸接点开入位置, 主变单元应具备三相跳闸接点开入位置。
各电流判据取”或”关系, 并可经控制字选择是否使用零序或负序电流判据。
7.4.2 双母线接线断路器失灵保护出口跳各断路器( 含母联和分段) 均经复合电压闭锁, 出口计时应在所有条件均满足后开始。
7.4.3 当3/2接线母线断路器失灵保护经本装置出口时, 本装置应设置双开入、 与逻辑, 并增加两个强电中间继电器对双开入进行转接。当发变组、 起备变等跨小室的长电缆启动失灵时, 本装置侧也应增加强电中间继电器进行转接。
【释义】主要为防止光耦误导通。一般要求强电中间继电器动作电压大于55%, 小于70%额定直流电源电压( 设计额定功率为5W) 。
7.4.4 失灵保护长期启动时应告警。
7.4.5 失灵保护应设置独立的投退压板。
7.4.6 母差提供其动作接点, 作为外部开入接至主变单元启动失灵。
7.4.7 主变220kV侧断路器失灵时, 失灵保护出口除应跳开其所在母线的所有220kV断路器外, 还应跳开该主变其它侧的断路器。
7.4.8 主变单元( 含转代单元) 具备外部解除失灵保护复合电压闭锁的功能及投退此功能的控制字。”解除复合电压闭锁”开入长期存在时应告警。
7.5 TV断线判别
对TV单相断线、 三相断线等各种异常情况均应能正确识别, 并发出告警信号。
7.6 TA断线判别
7.6.1 设置TA断线灵敏段, 判越限, 发”TA异常”告警信号, 不闭锁母差保护。
7.6.2 设置TA断线告警段, 判越限, 发”TA断线”告警信号, 闭锁母差保护。
7.6.3 母联TA断线时不闭锁母差保护, 自动切换为单母方式, 并发”母联TA断线”告警信号。
7.6.4 当设置”各支路三相电流不平衡”判据, 且判据满足时, 仅告警不闭锁母差。
7.7 对运行方式适应性的要求
7.7.1 经过隔离刀闸判别母线运行方式时, 应对刀闸辅助接点进行自检。当发现与实际不符时, 发”刀闸位置”告警信号。运行人员修正刀闸位置时, 应不需进入菜单即可完成。
7.7.2 对母兼旁接线方式, 装置应能自动识别带路时母联TA的极性, 无需外投极性压板。
7.8 保护出口
7.8.1 对应每个单元, 装置至少应提供两组独立出口接点, 分别动作于断路器的两个跳闸线圈。
7.8.2 对应双母接线的主变( 含转代) 单元, 装置应提供启动失灵的动作接点和联跳主变其它侧开关的接点。
7.8.3 对应3/2接线的各母线断路器单元, 装置除具备跳断路器的双接点外, 还应提供启动失灵的接点。
7.8.4 出口保持时间应保证故障母线所连接的所有断路器均能可靠跳闸, 但不宜大于80ms。
7.9 定值
7.9.1 为满足现场整定的需要, 定值整定下限应在装置精度允许的前提下尽量降低, TA断线等定值的精度宜精确到两位小数。
7.9.2 基准变比的选择宜由用户自行确定。若装置自动确定基准变比, 需保证其选自现场接入的实际变比。
7.9.3 母线保护装置内所有保护功能( 含母差、 失灵等) 定值宜采用统一的基准变比。
7.10 信号、 录波和人机界面
7.10.1 开入量变位( 如投退保护功能压板) 时, 应有相应的报文和记录, 并提供告警接点。
7.10.2 面板显示应与现场主接线相对应。
7.10.3 人机界面的数据显示精度应至少保证小数点后两位。
7.10.4 不同的保护功能动作时, 如死区保护、 大差动作等, 均应有对应的报文和记录, 并提供告警接点。
7.10.5 能查询诸如改定值、 强制修正刀闸位置等各类输入、 输出操作的历史事件记录。
7.10.6 装置在运行状态下进行如打印、 查询、 复归信号等正常操作时, 不应影响保护的正常运行。
7.10.7 装置的液晶屏应能查看、 显示各功能压板的投退状态。
7.10.8 装置除打印、 调试接口外, 至少还应提供两个通信接口, 用于监控系统和保护信息管理系统的组网。用户可选择使用RS-485或以太网络接口。
7.10.9 装置无论是否与监控系统、 信息子站进行连接或信息交换, 均不得影响保护的安全性和可依赖性。
7.11 备用单元
备用单元不宜参与各保护功能的逻辑。
8 装置组屏要求
8.1 保护屏正面设置模拟操作面板, 以方便运行人员修正刀闸位置。
8.2 对母兼旁接线方式, 保护屏设置”母联、 旁路”切换压板, 以便装置既能根据刀闸辅助接点自动识别运行方式, 也可根据该压板的投入状态与运行方式相适应。
8.3 保护屏设置”母线互联”压板, 装置应既可自动判断运行方式, 也可根据互联压板进入互联程序。
8.4 保护屏一般不设置母线电压切换或TV检修开关。
 【释义】河北南网在TV检修时一般采取倒为单母线或刀闸跨接的方式。现有双母线接线的二次回路设计中, 母线保护装置取用的交流电压来自两组电压小母线。倒为单母线时, 各间隔均在正常TV的母线上; 刀闸跨接时, 两组小母线间经电压切换装置实现互联, 无需母线保护装置进行电压切换。为简化现场操作, 可取消母线保护装置屏上的电压切换开关或TV检修压板。
8.5 需要外接TV开口三角电压的装置, TV二、 三次的N相接入应分别设置。
8.6 保护屏上不同功能的压板和端子排宜用颜色等方式加以区分。
9 装置说明书要求
9.1 装置说明书应包括: 装置的技术参数; 硬件、 软件原理说明和相应的框图; 定值清单和整定说明; 出口接点说明; 装置端子排和压板说明; 人机接口的使用说明和安装调试大纲等。
9.2 配套说明书应和现场装置保持一致。