基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法

摘要

本发明涉及基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法，单母线多分段中的每段母线均独立设置母线差动保护装置；每段母线根据母线上所连分段开关的位置和数量对相应母线进行虚拟；将各分段开关的电流等值取反后，计入本侧母线差动保护装置逻辑；当分段开关发生区内的死区故障时，跳本侧分段开关，然后发出指令跳所虚拟的母线分段开关或借用所虚拟母线本身的母差保护出口回路；本发明由于虚拟母线的设置，当发生区内的死区故障时，不需要本侧、对侧母线差动保护装置交换封CT信号，通过虚拟母线在本侧母线差动保护装置内部实现对分段开关的死区故障的保护功能，不需要外部信号接入，减少了本侧与对侧母线差动保护装置之间的连线。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，涉及一种单母多分段接线方式按母线配置母差保护情况下基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法。

背景技术

随着电力系统的发展，对于终端变电站低压负荷出线数目越来越多，一般采用单母线多分段接线方式；而母线保护受限于硬件资源（电流回路），无法在一套保护装置内实现对整个母线的完全电流差动保护。目前通用方式是每段母线配置一套母线保护，对于分段断路器电流需要分别接入两套母线保护装置中；当发生分段死区故障时，需要与分段开关相连的两条母线的差动保护相互配合才能实现保护跳闸，隔离故障点。

对于分段断路器只在一侧装设CT的情况，当故障点位于断路器和CT之间时为死区故障；若CT安装在靠近Ⅱ母侧，当分段开关发生死区故障时对于Ⅰ母保护装置而言属于区内故障，对于Ⅱ母保护装置属于区外故障。Ⅰ母保护装置跳闸后实际上无法将故障点从系统中隔离，此时Ⅰ母保护装置判断分段断路器处于跳位但是有流后经固定延时封分段CT（分段电流不计入小差）；需要将封分段CT信号传给Ⅱ母保护装置，Ⅱ母保护装置接收到此信号后本母线小差计算不计入分段差流，破坏Ⅱ母差流平衡，Ⅱ母保护装置动作跳开相邻连断路器完成将故障点从系统隔离。

对于现有方案，两套母线保护装置需要交换封CT信号，此信号宽度需要保证另一套保护能够完成保护判断及跳闸；一是增加了保护屏间连线；二是增加保护配合的复杂度，不利于扩展和通用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法，以解决现有方法两套母线保护装置需交换封CT信号带来的问题。

为实现上述目的，本发明的基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法的步骤如下：

（1）单母线多分段中的每段母线均独立设置母线差动保护装置；

（2）每段母线根据母线上所连分段开关的位置和数量对相应母线进行虚拟，虚拟出对应的虚拟母线；

（3）将各分段开关的电流等值取反后，计入本侧母线差动保护装置逻辑；

（4）当分段开关发生死区故障，且对于本侧母线差动保护装置而言属于区内故障,对其对应的虚拟母线而言属于区外故障时，跳本侧分段开关，然后发出指令跳所虚拟的母线分段开关或借用所虚拟母线本身的母差保护出口回路。

进一步的，所述步骤（3）的实现有两种方式：一是外部将分段电流反极性接入虚拟出线的输入端子；二是虚拟出线不靠外部输入，将分段电流取反后存入虚拟出线对应存储区，所述虚拟出线与虚拟母线连接，且虚拟出线的设定电流与分段电流幅值相同极性相反。

本发明的基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法，在发生区内的死区故障时，由于虚拟母线的设置，不需要本侧、对侧母线差动保护装置交换封CT信号，通过虚拟母线在本侧母线差动保护装置内部实现对分段开关的死区故障的保护功能，不需要外部信号接入，减少了本侧与对侧母线差动保护装置之间的连线，就可实现同样的母线差动保护功能。

附图说明

图1是单母分段下分段死区故障示意图；

图2是本发明实施例的虚拟母线构成的系统示意图。

具体实施方式

基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法在原定保护的本段母线之外，根据本母线连接的分段开关虚拟出与分段开关相联的另一条母线，同时将分段开关的电流反极性接入虚拟母线作为虚拟出线，这样正常运行时真实母线和虚拟母线上的电流都是平衡的；当发生死区故障时，假定分段CT安装在靠近虚拟母线侧；当发生死区故障时，实际母线判为区内故障，分段断路器正确跳闸后，虚拟母线仍然经分段CT向短路点提供短路电流，保护进入分段死区保护逻辑，将分段电流不再计入两条母线小差，从而破坏虚拟母线的电流平衡，虚拟母线动作跳闸；使用时要求接入相邻母线的电压，动作时驱动跳相邻母线的相关断路器。

下面结合附图对基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法进行说明，具体步骤如下：

（1）单母线多分段中的每段母线均独立设置母线差动保护装置；

（2）每段母线根据母线上所连分段开关的位置和数量对相应母线进行虚拟，虚拟出对应的虚拟母线，若分段的母线处于两端，则与端部母线连接的分段开关分别为一个，此时只需虚拟出端部的实际母线连接的分段开关另一头的虚拟母线即可，若是某分段母线不是处于端部，则与该分段母线相连的有两个分段开关，此时需虚拟出该分段母线相连的两个分段开关相连的两个虚拟母线；

（3）将各分段开关的电流等值取反后，计入本侧母线差动保护装置逻辑；可以通过两种方式实现：一是外部将分段电流反极性接入虚拟出线的输入端子；二是虚拟出线不靠外部输入，软件内部将分段电流取反后存入虚拟出线对应存储区；

（4）当分段开关发生死区故障，且对于本侧母线差动保护装置而言属于区内故障，对本侧母线对应的虚拟母线而言属于区外故障时，跳本侧分段开关，然后发出指令跳所虚拟的母线分段开关或借用所虚拟母线本身的母差保护出口回路，即本侧母线差动保护装置直接发出指令跳所虚拟的母线分段开关或将跳闸信号直接发给所虚拟母线的母线差动保护装置，该母线差动保护装置直接跳其母线分段开关。

如图1所示，是单母分段下分段死区故障示意图；图2是本实施例的虚拟母线构成的系统示意图。图中只是给出了一个分段开关连接的母线，实际使用时是单母多分段，方法原理是相同的。

图1中所示Ⅰ母和Ⅱ母通过一个分段开关相连，分段开关与Ⅱ母之间设置有CT，且两母线均独立设置母线差动保护装置，采用基于虚拟母线实现分段死区保护的母差保护方法时，先根据Ⅰ母具体连接分段开关确定需要虚拟的母线（对应实际的母线），即如图2所示的Ⅰ母连接分段开关的另一端为虚拟母线，该虚拟母线对应的实际母线是Ⅱ母，且对于所要虚拟的母线即Ⅱ母上的连接原件均不用接入Ⅰ母的母线差动保护装置，该虚拟母线仅连接两个元件：分段元件和虚拟出线；虚拟出线设定电流与分段电流幅值相同极性相反。

正常运行时母线差动保护装置做单母分段运行逻辑，虚拟母线的差流计算及动作判据投入运行；除发生分段死区故障需要封分段CT外，本方法下虚拟母线在各种故障时均不应动作出口；

当被保护母线即Ⅰ母判断出发生分段死区故障时，封分段CT逻辑同时在虚拟母线和实际母线的小差差流计算中去掉分段电流；导致虚拟母线满足判据动作出口；虚拟母线不进行分段死区故障判别（接入模型导致虚拟母线不反应其他故障）。

虚拟母线跳闸出口可采用两种方式：本侧母线差动保护装置直接输出动作节点到所虚拟母线连接的断路器操作箱；二是借用所虚拟母线本身的母差保护出口回路。