BP-2B说明书

3.1.1 起动元件
母线差动保护的起动元件由‘和电流突变量’和‘差电流越限’两个判据组成。‘和电流’是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和 ；‘差电流’是指所有连接元件电流和的绝对值 ，Ij为母线上第j个连接元件的电流。与传统差动保护不同，微机保护的‘差电流’与‘和电流’不是从模拟电流回路中直接获得，而是通过电流采样值的数值计算求得。起动元件分相起动，分相返回。
1） 和电流突变量判据，当任一相的和电流突变量大于突变量门坎时，该相起动元件动作。 其表达式为：
其中 为和电流瞬时值比前一周波的突变量； 为突变量门坎定值。
2）差电流越限判据，当任一相的差电流大于差电流门坎定值时，该相起动元件动作。
其表达式为：
其中 为分相大差动电流； 为差电流门坎定值。
3）起动元件返回判据，起动元件一旦动作后自动展宽40ms，再根据起动元件返回判据决定该元件何时返回。当任一相差电流小于差电流门坎定值的75%时，该相起动元件返回。
其表达式为：
3.1.2 差动元件
母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构成。
1） 复式比率差动判据
动作表达式为：


其中 为差电流门坎定值，Kr为复式比率系数（制动系数）。
复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，由于在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障，图3.1表示复式比率差动元件的动作特性。











图3.1　复式比率差动元件动作特性

可以参考下表确定复式比率系数Kr的取值，表中Ext为母线区内故障时流出母线的电流占总故障电流的百分比，此时判据应可靠动作；δ为母线区外故障时故障支路电流互感器的误差（其余支路电流互感器的误差忽略不计），此时判据应可靠不动作。注意，该表数据是仅就复式比率判据的推导所得。

Kr Ext（%） δ（%）
1 40 67
2 20 80
3 15 85
4 12 88


2) 故障分量复式比率差动判据

根据叠加原理，故障分量电流有以下特点：a. 母线内部故障时，母线各支路同名相故障分量电流在相位上接近相等（即使故障前系统电源功角摆开）。b. 理论上，只要故障点过渡电阻不是∞，母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变。
为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响，为进一步减少故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响，提高保护切除经过渡电阻接地故障的能力，本装置采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。
故障分量的提取有多种方案，本保护采用的数字算法如下：

式中 为当前电流采样值； 为一个周波前的的采样值。在故障发生后的一个周波内，其输出能较为准确地反映包括各种谐波分量在内的故障分量。
‘故障分量差电流’ ；‘故障分量和电流’
动作表达式为：







其中 为第j个连接元件的电流故障分量， 为故障分量差电流门坎，由 推得； 为复式比率系数（制动系数）。
由于电流故障分量的暂态特性，故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后的第一个周波投入，并受使用低制动系数（0.5）的复式比率差动判据闭锁。
保护将母线上所有连接元件的电流采样值输入上述两个差动判据，即构成大差（总差）比率差动元件；对于分段母线，将每一段母线所连接元件的电流采样值输入上述差动判据，即构成小差（分差）比率差动元件。各元件连接在哪一段母线上，是根据各连接元件的刀闸（隔离开关）位置来决定。
3.1.3 TA（电流互感器）饱和检测元件
为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时，由于TA严重饱和出现差电流的情况下误动作，本装置根据TA饱和发生的机理、以及TA饱和后二次电流波形的特点设置了TA饱和检测元件，用来判别差电流的产生是否由区外故障TA饱和引起。
该饱和检测元件可以称之为自适应全波暂态监视器。该监视器判别区内故障情况下截然不同于区外故障发生TA饱和情况下 元件与 元件的动作时序，以及利用了TA饱和时差电流波形畸变和每周波都存在线形传变区等特点，可以准确检测出饱和发生的时刻，具有极强的抗TA饱和能力。
3.1.4 电压闭锁元件
以电流判据为主的差动元件，可以用电压闭锁元件来配合，提高保护整体的可靠性。电压闭锁元件的动作表达式为：

式中 、Ubc、Uca为母线线电压（相间电压）， 为母线三倍零序电压， 为母线负序电压（相电压）， 、 、 分别为各序电压闭锁定值。三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会动作，称为复合电压元件动作。本元件瞬时动作，动作后自动展宽40ms再返回。差动元件与失灵元件动作出口经相应母线段的相关复合电压元件闭锁。