什么是母线差动保护

发电厂和变电所的母线是电力系统中的一个重要组成元件，当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障母线期间，或转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电所的母线上故障时，还可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果。比率制动原理的差动保护，采用一次的穿越电流作为制动电流，以克服区外故障时由于电流互感器（TA）误差而产生的差动不平衡电流，在高压电网中得到了较为广泛的应用。

1-1 动作电流与制动电流计算方式

目前，国内微机型母线差动保护一般采用完全电流差动保护原理。完全电流差动，指的是将母线上的全部连接元件的电流按相均接入差动回路。

动作电流（差电流）是指母线上所有连接元件电流相量和的绝对值，即

式中：Id ——动作电流幅值；

I j ——母线上第j 个连接元件的电流；

n ——出线条数。

制动电流（和电流）是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和，即

式中：Ir ——制动电流幅值。

对于单母线接线、3/2断路器接线的母线差动保护动作电流的取得方式简单，考虑范

围是连接于母线上的所有元件电流。

此节将重点介绍双母线接线差动保护的电流量取得方式。对于双母线接线的母线差动保护，采用总差动作为差动保护总的起动元件，反应流入Ⅰ、Ⅱ母线所有连接元件电流之和，能够区分母线故障和外部故障。在此基础上，采用Ⅰ母分差动和Ⅱ母分差动作为故障母线的选择元件。分别反应各连接元件流入Ⅰ母线、Ⅱ母线电流之和，从而区分出Ⅰ母线故障还是Ⅱ母线故障。因总差动的保护范围涵盖了各段母线，因此总差动也常被称为“总差”或“大差”；分差动因其差动保护范围只是相应的一段母线，常被称为“分差”或“小差”。下面以动作电流为例，说明总差动（大差）与分差动（小差）的电流取得方式，制动电流的取法与动作电流的取法一致。

差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。

双母线接线如图1-1 所示，以I1 、I2 、…、In 代表连接于母线各出线二次电流，以IC代表流过母联断路器二次电流（设极性朝向Ⅱ母）；以S11、S12、…、S1n 代表各出线与Ⅰ母所连隔离开关位置，以S21、S22、…、S2n 代表各出线与Ⅱ母所连隔离开关位置，以Sc 代表母联断路器两侧隔离开关位置，“0”代表分，“1”代表合；则差电流可表示为总差动（大差）

图2.1.1 双母线接线方式图

1-2 比率差动母线保护的动作判据

以RCS-915AB 母线保护的母差保护为例，来介绍比率差动母线保护的动作特性和动作判据。

动作特性如图1-2 所示，动作表达式为

式中Idset ——差动电流起动定值；

Kr ——比率制动系数。

图2.1.2 RCS-915AB比率差动元件动作特性曲线

以BP-2B母线保护的母差保护为例，来介绍复式比率差动母线保护的动作特性和动作判据。

动作特性如图1-3 所示，动作表达式为

式中Idset ——差动电流起动定值；Kr ——比率制动系数。

图2.1.3 BP-2B复式比率差动元件动作特性曲线

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。

对于测试复式比率差动，如长园深瑞的BP-2B 系列微机母线保护，如果需要描绘动作特性曲线，建议在继保之星测试软件“差动保护”菜单中，选择制动方程

总差动（大差）元件与母线分差动（小差）元件各有特点。大差的差动保护范围涵盖了各段母线，大多数情况下不受运行方式的控制；小差受运行方式控制，其差动保护范围只是相应的一段母线，具有选择性。

对于固定连接式分段母线，如单母分段、3/2

断路器等主接线，由于各个元件固定连接在一段母线上，不在母线段之间切换，因此大差电流只作为起动条件之一，各段母线的小差既是区内故障判别元件，也是故障母线选择元件。 对于双母线、双母线分段等主接线，差动保护使用大差作为区内故障判别元件；使用小差作为故障母线选择元件。即由大差比率元件是否动作来区分区内还是区外故障；当大差比率元件动作时，由小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线上。这样可以最大限度地减少由于刀闸辅助接点位置不对应造成的母差保护误动作。

考虑到分段母线的联络开关断开的情况下发生区内故障，非故障母线段电流流出母线，影响大差比率元件的灵敏度，因此，大差比率差动元件的比率制动系数可以自动调整。母联开关处于合位时（母线并列运行），大差比率制动系数与小差比率制动相同（可整定）；当母联开关处于分位时（母线分列运行），大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值

（也

可整定）。另外在母差保护动作于故障母线跳闸时必须经相应的母线电压闭锁元件闭锁，本节不作详细介绍。其测试方法可参见第一章线路保护及测试实例中的“1-4 过流保护复合电压闭锁值测试”。也可在“差动保护”菜单中，通过设置辅助交流电压值，来定性测试电压闭锁元件定值。