BP—2B微机母差保护原理分析及建议

王纲 成浩

【摘要】分析了BP-2B微机型母差保护原理的一些特点；并针对该母差保护的不足，提出一些改进建议。

【关键词】BP-2B母差保护 故障分量复式比率 TA饱和检测

BP-2B微机型母差保护适用于500kV电压等级及以下的母线保护，具备母线差动保护及断路器失灵保护等功能。BP-2B是BP-2A的升级版，它弥补了BP-2A自身存在的一些缺陷。本论文针对BP-2B微机型母差保护的原理进行了一些简单分析，并提出了该母差不足之处的改进建议。

1BP-2B母线保护原理特点分析

1.1故障分量复式比率差动

BP-2B母差保护启动采用两个判据：分相电流突变量启动和差流越限，其差动元件采用原来的复式比率差动判据外，还增加了故障分量复式比率差动判据。这也是BP-2B微机母差区别于BP-2A微机母差的特点之一。故障分量复式比率差动判据的动作表达式为：ΔId>ΔIdset；ΔId>Kr（ΔIr-ΔId）；Id>Idset；ID>0.5×（Ir-Id）；ΔId：故障分量差电流；ΔIdset：故障分量差电流门槛定值；ΔI：母线上所有连接元件故障电流的绝对值之和。

故障分量复式比率差动判据分析：

根据叠加原理可知，故障点的电流为故障分量电流和负荷电流的叠加。故障分量电流有以下特点：（1）当发生母线区内故障时，母线上所有支路同名相故障分量电流的相位几乎相同；（2）理论上只要故障点过渡电阻不是无穷大，发生母线内部故障时，故障分量电流的相位关系基本不会改变。因此利用故障电流分量做判据的好处就是可以有效的减小负荷电流对差动保护灵敏度造成的影响，从而减小了故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响，大大提高了保护切除经过渡电阻接地的故障的可靠性。由于故障电流分量存在暂态特性，因此故障分量复式比率差动判据仅在电流突变后第1个周波内投入，并采用低值制动系数的复式比率差动判据来闭锁。

1.2比率系数

当双母线分裂运行的时侯，在Ⅱ母故障时，在I母上的负荷电流仍然可能流出母线，此负荷电流会降低母差保护大差灵敏度，这时比率系数要随之变低，否则可能会造成母差保护的拒动。本BP装置的大差比率系数具有两个定值：当母线并列运行时，装置采用比率系数高值；而当母线分裂运行时，装置比率系数采用低值；装置可根据母线不同的运行状态自动切换大差比率系数，从而避免了双母线分裂运行且以弱电源方式运行的一段母线发生故障时，大差因制动量大而拒动，并导致母线保护拒动的可能性。

1.3TA饱和检测判据

当母线发生区外出口故障时，会使TA发生严重饱和，此时如果出现差电流的话，会造成母线差动保护误动作。BP-2B母差保护根据TA饱和后二次电流波形的特点增设了TA饱和检测元件，用来判别差电流的产生是否由区外故障时TA饱和所引起的。根据实验分析得知：（1）比较区内故障和区外故障TA饱和的情况，ΔId与ΔIr的动作时序完全不同；（2）在区内故障时，TA饱和时差电流波形畸变和各周波均存在线形传变区。BP-2B以此特点为判据，能准确地检测出TA饱和发生的准确时刻。对于区外故障，TA饱和以后，BP母差保护先闭锁一个周波，而后开放TA的线性传变区，这样即便转换性故障，保护仍会可靠动作。

2不足及改进建议

2.1发生转换性故障时母差保护的响应时间

区外出口性故障时TA严重饱和，母差保护应可靠闭锁。此时如转为区内故障，BP装置需要一个周波以后才能开放保护功能，从而延长了保护跳闸出口的时间：一个周波（20ms）加上保护出口时间（小于20ms），再加开关机械分闸时间，共计要100ms左右。显而100ms的故障电流对电网以及设备是非常不利的。建议在BP-2B母差保护中是否可以加入支路电流幅值和幅角变化判别元件、尤其是幅角变化时，立即开放母差保护功能，这样可以大大缩短在转换性故障时的母差保护的跳闸出口时间。

2.2光隔损坏导致开入量的消失

光隔元件和24v电源元件会由于环境等因素损坏，这将导致母差开入量的采集不正确，会使得母差保护异常报警。此时应立即闭锁母差保护装置，将其退出运行。由于BP保护根据刀闸位置来判别支路电流是否计算在差电流内，建议增设刀闸记忆功能，在发生光隔损坏或刀闸付接点接触不良的情况下，能记住刀闸异常前的位置，并发出信号。这样的话母差可以不退出运行。保证了电网运行的可靠性。

2.3母差和失灵保护共用跳闸出口回路

BP-2B母差保护和失灵保护的复合电压闭锁定值的分开整定，这是相对于其它母差保护是一个新的进步，但目前的版本母差和失灵保护的出口跳闸仍共用一个回路，考虑到现场保护投退的灵活性，建议在以后的版本中可将母差出口和失灵出口分开，使用不同的继电器跳闸出口。

3结语

BP-2B保护装置增加了故障分量复式比率差动判据，大差比率系数的自动调整，区外故障TA饱和检测元件等功能，大大提高了BP-2B母线保护的可靠性。但在区外出口性转换故障，光隔及刀闸付接点异常时的刀闸位置追忆，母差和失灵保护出口等方面仍不够理想，望下一版本中进一步的完善。

参考文献：

[1]变电站继电保护技术规范.

[2]变电站技术导则.

[3]110（66）kV～220kV变电站设计规范.

[4]BP-2B保护技术说明书.