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摘要：提出了以微机线路保护为基础实现方向式母线保护的方法，它工程造价低，构成简单，不受CT饱和等因素的影响。方向式母线保护能较好地适应厂站自动化特别是继电保护下放的需要，同时也为超高压电网重要厂站母线保护的双重化提供了新选择。
关键词：微机;母线保护;研究
中图分类号：TM77文献标识码：B
文章编号：1003-4897(2000)01-0026-03
1引言
微机型继电保护自检功能强、运行维护方便，深受使用单位的欢迎，推广应用迅速。如东北电网采用微机保护的220kV及以上电压等级的线路已超过总数的80%。在继电保护微机化进程中，母线保护的微机化相对迟缓。一方面，现有母线保护原理构成简单，对于不同情况，有高阻抗、中阻抗、低阻抗和相比式等多种母线保护可供选择，装置的可靠性也得到人们的认同。另一方面，出于母线保护在电网中的特殊重要地位，人们往往对新型保护持谨慎态度。母线故障机会少，运行经验积累缓慢也对微机母线保护的推广应用不利。如何充分利用微机线路保护已经积累的成熟经验来构造新型母线保护，以适应厂站自动化和母线保护双重化特别是继电保护下放的需要，是一个令人感兴趣的课题。
2方向式母线保护的可行性研究
在母线保护应用的进程中，电流差动保护原理简单，易于实现，多年来已成为母线保护的主流，新研制的微机型母线保护也多以电流差动原理为主。的确，在采用微机型继电保护设备之前，原理的复杂意味着硬件环节的增多，工程造价的升高和装置可靠性的降低。与传统保护不同，微机保护可以充分利用软件来进行计算和逻辑判断，利用数字通讯实现继电保护装置之间的信息交换。对于功能日益强大的微机芯片来说，复杂的逻辑判断并不会降低可靠性，而以光纤为介质的微机之间的数字通讯甚至在抗干扰和自检等方面优于传统的接点传输方式。因此，对微机型母线保护应积极探索采用电流差动外的其它原理［1］。以成熟的微机线路保护为基础的方向式母线保护是其中的一个选择。
对于闭锁式线路纵联保护，通常设有反应区外故障的启动发讯元件和反应区内故障的停讯元件。区外故障时，启动元件要比对侧保护停讯元件灵敏度高，以闭锁对侧保护，防止误动。排除通道等因素的影响，闭锁式保护本身的可靠性已得到公认。作为主保护，微机闭锁式线路纵联保护可以迅速反应、判断出线路上的各种类型故障。
我们可以把母线当作一条超短线路来对待，母线上连接的各个电气元件则可视作多端线路的一端。由于母线保护不必考虑选相跳闸，如果母线处于一个开闭所内，即母线上只连接有线路，采用闭锁式线路保护构成的母线保护原理如下：
利用各线路保护中对线路全线有灵敏度的二段保护瞬动接点作为启动元件，用以反应母线的区外故障。在线路保护中增设与二段保护原理相同的反方向元件，即指向母线的元件，用以反应母线故障，这个元件在保证母线故障有灵敏度的情况下，与各出线保护的二段保护范围相配合，即不超出各线路保护二段的保护范围并留有裕度。将上述各条线路保护中反应线路侧故障和母线侧故障的元件组合在一起即可构成母线保护。方向式母线保护的动作条件是有一个及以上指向母线的方向元件动作，同时没有任何一个指向线路方向的元件动作。动作逻辑是所有线路保护中指向母线的方向元件动作接点并联后与各线路保护二段的瞬动常闭接点相串联，见图1。
图1方向式母线保护逻辑示意图
当线路发生故障时，故障线路保护二段的瞬动接点发出闭锁信号，母线保护不能跳闸。当母线故障时，各有电源线路的反应母线故障的元件动作，同时没有线路保护发闭锁信号，母线保护正确动作。由于是建立在完善的微机线路保护基础上，这些正、反方向元件应能瞬时反应出各种类型故障，正、反方向元件的原理完全相同也使得当整定值严格配合时，正、反方向元件之间的配合是有保障的。也可以通过出口回路的短延时来保证不同类型微机保护之间的配合。
这里利用线路保护二段的瞬动接点作为反应区外故障的元件并不是唯一的，完全可以根据电网运行的需要来确定指向线路侧方向的整定范围。而反应母线故障的元件应与反应区外故障的元件相配合，同时保证母线保障时有足够的灵敏度。
对于普通厂站，可以在主变、发变组及母联(分段)单元上增设相应的线路微机保护装置，作为方向式母线保护的组成部分。母联单元微机保护用于保证母线保护的选择性，在指向不同母线的方向上均需要设有反应区内、区外故障的元件，在一定程度上，它们是双母线保护的选择元件。
这种方向式的母线保护，需要在各间隔单元继电保护设备之间相互交换信息，但信息量很小，可以利用微机保护所具备的通讯功能，通过简单可靠的通讯网络来实现，将微机保护判断出的方向及其它状态利用计算机通讯来实现，而不必将有关动作接点通过电气连接。采用光纤传输介质并应用校验、纠错等技术措施，计算机通讯的可靠性应能满足工程需要。由于利用了已有的微机线路保护，不需要专用母线保护设备，母线保护专用的CT也可取消，可以降低工程造价。对于线路保护双重化的情况，可以将用于母线保护信息交换用的通讯单元设在保护公用的断控单元里，由这个通讯单元负责搜集本单元微机保护运行状态和判断出的故障方向等信息并与其它单元通讯。这样母线保护的冗余度能够随线路保护的双重化提高。以微机线路保护为基础的方向式母线保护是完全可行的。
3方向式母线保护的几个特殊问题
方向式母线保护建立在成熟的微机线路保护基础上，具有与微机线路保护一样的可靠性，同时也有与电流差动保护不同的特点。
3.1继电保护下放
以微机线路保护为基础，方向式微机母线保护由不同间隔单元经过传送闭锁信号等简单信息的通讯网络组成，容易适应继电保护下放的要求。由于没有采用电流差动原理，也就没有分散布置微机母差保护的各间隔单元之间大量采样值数据相互传递的困难，没有对不同间隔单元电流量采集同步性的严格要求。还可以根据厂站自动化系统的情况，对是否设置主单元采用灵活方式。
当设置后台主单元时，各间隔单元可通过通讯网络将故障判别结果及本单元所在母线位置等信息传至主单元。主单元再将跳闸命令通过通讯网络发给间隔单元，各间隔单元收到跳闸命令后经本单元电压闭锁元件执行跳闸。当不采用后台主单元时，各间隔单元之间也可只相互传递判断区外故障的闭锁信号和所处母线位置的信息，是否跳闸由各间隔单元自行作出，这更符合继电保护下放的要求，也使得由于人员误操作、误碰原因造成母线上所有断路器跳闸等恶性事故的机会大大减校
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