復式比率母差保護原理及試驗方法分析

蔡奕斌

（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

1 復式比率母差保護原理

在復式比率母差保護中，差動電流Id是指母線上各連接支路電流和的絕對值，即；制動電流Ir是指母線上各連接支路電流絕對值的和，即其中，Ii是指母線上第i個連接支路電流值[1-2]。對于分段母線，如雙母分段、雙母線等主接線形式，大差電流是指除分段、母聯開關外母線上各連接支路電流和的絕對值，具有判別區內故障作用；小差電流是指包括分段、母聯開關在內某段母線上各連接支路電流和的絕對值，具有選擇故障母線作用。

1.1 復式比率母差保護動作判據

復式比率母差保護動作判據為Id＞Iset；Id＞Kr(Ir-Id)，其中，Kr為制動系數；Iset為啟動電流定值。

復式比率母差保護動作曲線如圖1 所示。

圖1 復式比率母差保護動作曲線

1.2 復式比率母差保護特點

與常規比率母差保護相比，復式比率母差保護在動作判據中引入差動電流，在不計及電流互感器飽和問題及母線內部故障時有電流流出的理想情況下，當母線發生區內故障時，復式比率母差保護無制動特性，而常規比率母差保護制動電流及差動電流一致，造成差動保護的靈敏度下降。此外，復式比率制動系數Kr的取值范圍為零至無窮大，具有極大的選擇范圍[3]。

2 復式比率制動系數取值

2.1 影響因素

由復式比率母差保護動作判據可知，影響制動系數Kr的主要因素有兩個，一個是母線區內故障時有電流流出，另一個是母線區外故障時故障支路電流互感器飽和產生傳變誤差[4]。

考慮區內故障時有電流流出，此時差動電流將會減少，復式比率制動特性增強，如果制動系數選取不當，將可能導致保護發生拒動。假設流出母線電流占差動電流百分比為α，則制動電流Ir=1+2α。根據復式比率母差保護動作判據可得：

考慮母線區外故障時故障支路電流互感器飽和產生傳變誤差，電流互感器飽和后勵磁電流增加，二次側電流減少，導致差動電流增加，制動特性減弱，如果制動系數選取不當將可能導致保護發生誤動。假設故障支路電流互感器飽和后傳變的電流比實際電流減少β，此時Id=β，而Ir＝2-β，要確保母差保護不誤動，應滿足Id＜Kr（2-2β），即：

綜合式（1）、式（2）可得：

根據式（3）可以求得對應Kr值下允許流出母線電流占差動電流百分比及允許的電流互感器傳變誤差，對應關系如表1 所示。

表1 Kr 與α、β 對應關系

2.2 比率制動系數整定

分段母線并列運行時流出電流較少，因此主要考慮電流互感器傳變誤差，此時比率制動系數應取高值，如Kr=1，即可滿足要求；分段母線分列運行時，主要考慮電流流出影響，此時比率制動系數應取低值，如Kr=0.3，即可滿足要求。對于BP-2C 型母線保護裝置，其比率制動系數內部固化（高值：1.0；低值：0.3），當分段母線并列運行時，大差比率、小差比率制動系數一致，均使用高值；當分段母線分列運行時，大差制動系數自動轉化為低值，小差比率制動依舊采用高值[5]。采用比率制動系數內部固化的方法，在一定程度上減輕了繼電保護定值整定人員的負擔，同時也降低了定值誤整定風險。

3 復式比率制動系數試驗

以圖2 的模擬主接線為例，其中支路1、支路2、支路3 及母聯CT 變比一致，保護裝置為BP-2C 型，復式比率制動系數試驗方法如下。

圖2 模擬主接線

3.1 驗證大差Kr高值

盡可能降低復式比率母差保護啟動電流定值（假設啟動電流定值為0.2In）并開放復壓閉鎖條件，模擬支路1 的ⅠM 刀閘合位接點、支路3 的ⅠM 刀閘合位接點、支路2 的ⅡM 刀閘合位接點和母聯開關合位接點在閉合狀態。在支路1、支路3 分別加入大小相同、方向相反的A 相電流I1（大于0.2In），在支路2 加入A 相電流I2（小于0.2In）。將支路1、支路3 電流I1固定，緩慢增大支路2 電流I2，使ⅡM 差動保護動作，記下保護剛好動作時的兩個電流值，計算此時Id與的Ir值，由復式比率母差保護動作判據可驗證大差Kr高值。

3.2 驗證大差Kr低值

盡可能降低復式比率母差保護啟動電流定值（假設啟動電流定值為0.2In）并開放復壓閉鎖條件，模擬支路1 的ⅠM 刀閘合位接點、支路3 的ⅠM 刀閘合位接點、支路2 的ⅡM 刀閘合位接點和母聯開關分位接點在閉合狀態。在支路1、支路3 分別加入大小相同、方向相反的A 相電流I1（大于0.2In），在支路2 加入A 相電流I2（小于0.2In）。將支路1、支路3 電流I1固定，緩慢增大支路2 電流I2，使ⅡM 差動保護動作，記下保護剛好動作時的兩個電流值，計算此時Id與Ir值，由復式比率母差保護動作判據可驗證大差Kr低值。

3.3 驗證小差Kr值

盡可能降低復式比率母差保護啟動電流定值（假設啟動電流定值為0.2In）并開放復壓閉鎖條件，模擬支路1 的ⅠM 刀閘合位接點和支路3 的ⅠM 刀閘合位接點在閉合狀態。在支路1加入A相電流I1（大于0.2In），在支路3 加入A 相電流I2，注意I1與I2方向相反，大小相同。將支路1 電流I1固定，緩慢增大支路3 電流I2，使ⅠM 差動保護動作，記下保護剛好動作時的兩個電流值，計算此時Id與Ir值，由復式比率母差保護動作判據可驗證小差Kr值。

4 結論

本文從保護基本原理及動作判據出發，闡述了復式比率制動特性母線差動保護的特點。針對BP-2C 型母線保護裝置，分析了復式比率制動系數取值影響因素及內部固化的可行性，并結合日常運維經驗，提出了一種具有普遍適用性的制動系數高值、低值校驗方法，為繼電保護專業人員提供一定的參考，以期提高裝置檢驗效率，并確保母線保護裝置可靠、安全運行。