基于特殊故障的母差保护动作分析及调度处理方法

基于特殊故障的母差保护动作分析及调度处理方法

葛蕾

国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司 223800

摘要：本文将重点研究和讨论双母线系统中母差保护的实现方法，以及对于不同特殊情况下的故障如何有效处理。最后希望能够通过本文的论述提高电网事故的反应能力，降低不必要的经济损失。 关键词：特殊故障；保护动作；调度处理 引言：

母差保护是一种能够有效判断并且切除线路故障的核心装置，通过研究人员对于该结构的多年研究以及分析可以发现母差保护系统在各种运行环境下所做出的反应不同，因此下文将对于几种特殊情况的处理方法进行论述。 一、母联开关和CT之间的故障探究

1. 双母开关正常运行母联开关故障行为

从图1中可以发现，该变电站配置了两个CT，因此存在两套母差保护系统，如果第一条母线系统的一侧CT出现死区故障，反映出的保护动作情况如下。

1双母线并联运行

母联开关被纳入保护的体系中，在故障发生的第一时间中，大差率先启动并且判断故障的动作发生原因，在两个母线保护系统的交叉范围中，可能会出现交叉保护的情况，即两个母差的保护系统会相互参与到对方的母线运行判断中，保护出口将会切断母线上面的全部开关。在双母线系统中，这种故障按照同样的原理发生之后，保护系统将会参与判断母线2系统的故障点，此时母线2全部的连接设备以及开关需要被及时断开^[1]。如果两个母差系统中的其中一个退出，则剩下的装置结构也就可以等同于单个配置的CT设备，在死区保护已经完成的情况下母联开关会完全断开，此时内部CT依旧存在电流，不过流向会被保护系统所转移。

2并列运行方式

母联开关处于热备用的状态，当第一套母线连接CT之后，设备以及内部的开关出现故障情况，此时需要及时将保护装置结合母联开关进行封闭，小差内部流动的电流不需要计入母联中，保护装置仅仅在出口的位置从第一套母线中调理，不会对于另外一套系统设备造成额外的干扰影响。

2. 母联开关启动后死区故障动作分析

置于母线上连接设备的分布状态主要还是取决于刀闸辅助信号所给出的判定。母联开关的闭合状态则又取决于继电器的工作情况，因此几种因素之间形成相互联系的情况。例如母联CT和第一套母线处于相当接近的状态，如果CT设备被突然更换或者代替，在下一步启动之前需要将母线1转为备用状态。内部的CT在发生故障的第一时间中，工作人员如果发现无法满足后续的工作行动则需要立刻启动备用的母联开关，其中小差的保护动作其中主要的辅助作用。另外母联开关在启动的第一时间中通常会借助临近周围的挂空线路对母线主体进行集中充电，在内部的母联开关彻底关闭之前，工作人员需要手动主动退出保护系统，避免影响其他区域额正常工作^[2]

3. 母联开关对于母线充电故障保护

当母线2通过母联充电,母线1的死区时突然出现了故障，此时整套母联保护装置因为CT内部不存在任何的电流通过因此无法做出相应的反应动作将母联拆除，因此此时只有主动将故障进行隔离，但是因为当前生产厂家元件类型的不同，因此在执行保护动作的程序上略有差异。例如在WMH的保护系统中，

在母联动故障的范围之内一般还会设置专门的逻辑运行系统，在发生故障的第一时间中分析原因给出解决的策略，此时如果工作人员发现内部的CT不存在任何电流的特征，并且无法实现自动的充电保护工作，则系统会根据实际的情况自动跳接到母差保护的范围之中。当然不同的型号对于逻辑设计要求不同，如果在充电保护中设置了闭锁保护，则部分元件无法对此立刻做出反应，但是如果没有设置闭锁保护甚至还会导致其他的危险发生^[3]。

二、线路位置故障动作分析

如果线路开关和CT之间存在故障，此时内部的母差保护以及线路连接保护全部被切除，所有的连接设备将被隔离。对于充电线路死区故障的动作分析主要分为两种不同的情况。首先线路处于检修或者调试运行状态中，从具体操作到对单侧进行充电，其次在线路处于正常的工作状态下，单侧对于一侧进行充电。如果线路一侧和CT之间的连接情况并不是非常理想，并且大差和小差的动作要求全部无法满足规范的设计标准。此时最为可能出现的一种情况就是内部下面的闭锁元件被迫对外开放。

三、T区内部的特殊故障原因分析

内部闸刀无论出于何种状态之下都需要考虑是否处于母差的保护范围之内，正如下图所示，母线两侧的闸刀虽然全部处于开启的状态，但是在T区发生故障的第一时间常常还会因为小差出口的间距过小导致无法满足设计要求。

为了能够有效解决上述问题，需要在内部保护系统中发现相应的特殊逻辑，例如在T区域中发生故障必然满足下面的几组逻辑关系。

图2母线内部闸刀特殊部分故障

首先BP系列的母差保护常常因为内部线路的故障或者中断而处于失效的情况。此时支路的电流会被纳入到大差的范围中，因此小差或者母线此时都是处于失效状态中的。BP系列中的任何母差不存在大小之分，只有满足负压闭锁的参数要求才能够发挥相应的作用，如果CT电流较大，则母联开关则会自动断开，否则一直运行

^[4]。

在RSC的母差保护系列中，如果T区内部发生故障并且大差基本满足动作条件，小差将不会被纳入到设备的电流系统中因此不会额外表现出其他的动作。在此类故障保护设计中因为存在大差的保护体系，所以最大的优势就是在保证不影响整体运行的情况下解决故障。在系统操作的过程中需要注意如下动作需求：大差动作，小差无动作，抗饱和原件处于开放状态，所有连接的母线全部被切断，同时延时的动作时间调整到250ms。

在WMZ的母差保护序列中，当母线两侧的闸刀全部处于开启状态时，如果T区出现较大的故障，尽管大差具有一定的保护动作，但是此时小差的保护出口往往仍然无法满足动作的相应要求。

四、母线故障调度事故处理

在排除或者隔离主要故障点之后，系统将会自动恢复T区和母线的送电功能，在处理方法上存在一定的差异。首先母线的送电方式需要确保母差不会存在异常的情况，然后只需要在线路内部完成输送即可。其次外部的线路如果对母线进行异常充电，则需要及时退回到本侧线路中的高频发电机电源中，纳入保护的范围之内。最后利用母联加速充电，将母联纳入保护的范围之内。

如果技术人员在母差的保护动作发生之后没有及时找到背后的主要原因，为了防止造成更大面积的影响，则需要将所有的线路进行联通并且接入没有异常的系统中。工作人员此时还需要特别尝试利用外设电源对T区完成输电。在220kV电压的情况下，对于母差进行保护，存在一定的几率会导致母差后续保护工作切除正常的线路部分。如果对于故障的原因进行深度分析则会发现如下几种特殊的情况。首先需要执行必要的保护策略，但是因为其他的客观因素导致20ms之内没有设置隔离的点位，其次如果没有执行其他的保护措施，需要依靠线路一侧两段切除故障，并且时间有限。

五、结束语

上文分别从动作保护，出口条件等多个方面对于特殊情况下母差保护动作的运行原理进行论述分析，并且提出了针对母线保护和T区故障检验的有效判别方法，希望能够给其他的施工团队带来帮助。

参考文献：

[1]刘奇, 林少华, 黄志元. 220kV母线保护动作分析及事故处理[J]. 电力系统保护与控制, 2010, 38(017):153-157.

[2]张雪梅, 吕湛. 线路故障引起母差保护异常动作的分析[J]. 电力工程技术, 2016, 35(5):88-89.

[3]杨帅, 申莉华, 徐晶晶. 线路故障引起母差保护异常动作的分析[J]. 内燃机与配件, 2018, 000(010):148-149.

[4]李海威, 关健, 郭鸿. 一起GIS故障引起母差保护动作的事故原因分析及处理[J]. 广东输电与变电技术, 2008(2):17-18.