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共直流母线的好处 共直流母线方案如何实现篇一

继电保护原理——母线保护

第六章

母线保护

215

继电保护原理——母线保护

第一节

概述

一、母线保护的概述

母线是发电厂和变电站的重要组成部分。在母线上连接着电厂和变电所的发动机、变压器、输电线路和调相设备，母线的作用是汇集和分配电能。

如果母线的短路故障不能迅速地被切除，将会引起事故扩大，破坏电力系统的稳定运行，造成电力系统的瓦解事故。

二、母线的主接线形式

单母线；单母分段（专设分段、分段兼旁路、旁路兼分段）；单母多分段；双母线（专设母联、母联兼旁路、旁路兼母联）；双母单分段（专设母联、母联兼旁路）；双母双分段（按两面屏配置）；3/2接线（按两套单母线配置）。

1、单母线

图6-1-1 单母线

2、单母分段（专设母联）

图6-1-2 单母分段（专设母联）

216 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

3、单母分段（母联兼旁路）

图6-1-3 单母分段（母联兼旁路）

4、单母分段（旁路兼母联）

图6-1-4 单母分段（旁路兼母联）

5、单母三分段

图6-1-5 单母三分段

6、双母线（专设母联）

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继电保护原理——母线保护

图6-1-6 双母线（专设母联）

7、双母线（母联兼旁路）

图6-1-7 双母线（母联兼旁路）

8、双母线（旁路兼母联）

图6-1-8 双母线（旁路兼母联）

9、双母线单分段（专设母联）

218 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

图6-1-3 双母单分段（专设母联）

10、双母线单分段（母联兼旁路）

图6-1-10 双母单分段（母联兼旁路）

11、双母双分段

图6-1-11 双母双分段

三、母线保护的硬件组成

1、标准配置 1.1 保护箱

219 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

图6-1-12 保护箱

（一）插件布置图（后视图）

1.1.1交流变换插件（njl-801/njl-818）：将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有8 路电流通道、6 路电压通道。

1.1.2交流变换插件（njl-817/njl-819）：将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有15 路电流通道。

1.1.3 cpu 插件（npu-804）：在单块pcb 板上完成数据采集、i/o、保护及控制功能等。1.1.4 采保插件（ncb-801）：将由变换器来的弱电信号经过低通滤波后，由多路转换开关对信号进行选通，然后通过电压跟随器对信号进行处理，以提高其负载能力。该插件还有+5v、-15v、+15v 及累加和自检功能。此外通过运算放大器过零比较检测电路可实现基频测量。能够完成80 路模拟信号采集，模拟量的输出幅值范围为-10v～+10v。

1.1.5 开入插件（nkr-810）：每个开入插件提供30 路开关量输入回路。开入电源为直流220v 或110v；其正电源连接到开入节点，负电源接到31－32 端子。

1.1.6 开入插件（nkr-812）：每个开入插件提供64 路开关量输入回路。开入电源为直流24v。1.1.7 信号插件（nxh-808）：主要提供保护的信号接点，共三组信号接点，两瞬动一保持。1.1.8 通讯插件（ntx-803）：提供的通讯接口有：一个就地打印口（rs232），两个gps对时口（rs485、rs232），及与保护管理机通讯的lon网接口，与变电站自动化系统通讯的双通道接口（rs485，rs232,以太网口）。另外，必要时端子04、05可作为码对时通讯口。1.1.9 稳压电源插件（ndy-801）：直流逆变电源插件。直流220 v 或110 v 电压输入经抗

220 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护 干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5 v、±15 v 及24 v。电源插件具有失电告警功能。1.2 辅助箱

图6-1-13 辅助箱插件布置图（后视图）

1.2.1 交流变换插件（njl-801/njl-818）：将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有8 路电流通道、6 路电压通道。

1.2.2交流变换插件（njl-817/njl-819）：将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有15 路电流通道。

1.2.3 开入插件（nkr-810）：每个开入插件提供30 路开关量输入回路。开入电源为直流220v 或110v；其正电源连接到开入节点，负电源接到31－32 端子。

1.2.4 出口插件（nck-804/nck-812）：主要提供16副（共8组，每组2副接点）的出口接点。

1.2.5 转换插件（nzj-807）：主要完成辅助箱与保护箱之间开入、出口回路间的转接。

2、简化配置

221 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

图6-1-14 保护箱

（二）插件布置图（后视图）

2.1 交流变换插件（njl-801/njl-818）：将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有8 路电流通道、6 路电压通道（未用）。

2.2 交流变换插件（njl-817/njl-819）：将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有15 路电流通道。

2.3 cpu 插件（npu-804）：在单块pcb 板上完成数据采集、i/o、保护及控制功能等。2.4 采保插件（ncb-801）：将由变换器来的弱电信号经过低通滤波后，由多路转换开关对信号进行选通，然后通过电压跟随器对信号进行处理，以提高其负载能力。该插件还有+5v、-15v、+15v 及累加和自检功能。此外通过运算放大器过零比较检测电路可实现基频测量。能够完成80 路模拟信号采集，模拟量的输出幅值范围为-10v～+10v。

2.5 开入插件（nkr-810）：每个开入插件提供30 路开关量输入回路。开入电源为直流220v 或110v；其正电源连接到开入节点，负电源接到31－32 端子。

2.6 出口插件（nck-804/nck-812）：主要提供16副（共8组，每组2副接点）的出口接点。2.7 信号插件（nxh-808）：主要提供保护的信号接点，共三组信号接点，两瞬动一保持。2.8 通讯插件（ntx-803）：提供的通讯接口有：一个就地打印口（rs232），两个gps对时口（rs485、rs232），及与保护管理机通讯的lon网接口，与变电站自动化系统通讯的双通道接口（rs485，rs232,以太网口）。另外，必要时端子04、05可作为码对时通讯口。2.9 稳压电源插件（ndy-801）：直流逆变电源插件。直流220 v 或110 v 电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5 v、±15 v 及24 v。

222 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护 电源插件具有失电告警功能。

四、母线保护的软件版本介绍

1、wmh-800a/r1版属三相式，适用于各种接线方式，母线上允许连接元件数最大为23 个（含母联及分段元件）；

2、wmh-800a/r2 版属三相式，专用于3/2 接线，母线上允许连接元件数最大为12 个；

3、wmh-800a/r3 版属两相式，适用于各种接线方式，母线上允许连接元件数最大为32个（含母联及分段元件）；

4、wmh-800a/r4是专用的电压闭锁装置，与母线差动保护或断路器失灵保护配合使用，满足母线保护出口回路有独立的电压闭锁硬接点的反措要求;

5、wmh-800a/r5版属三相式，适用于各种接线方式，母线上允许连接元件数最大为23 个（含母联及分段元件），只有失灵保护.223 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

第二节

wmh-800a/r1

一、wmh-800a/r1概述

-800a/r1适用于750 kv 及以下各种电压等级、各种主接线方式的母线，作为发电厂、变电站母线的成套保护装置。

2.通过绘制主接线即可自动实现软件定义，自动获取母线接线结构、特殊元件定义等信息，使同一个版本的软件可以适用于所有常规主接线方式。

3.跳闸出口采用“启动＋保护动作”的方式，杜绝保护装置硬件故障引起的误动。4.完善的自检功能

4.1 a/d采样回路自检能避免a/d 采样出错导致的装置误动；

4.2 开出回路自检可以准确检测任一路开出回路断线或开出击穿故障，发出告警并可靠闭锁保护；

4.3 定值自检能够检测定值存储区出错、定值越限等；

4.4 ＋5v、±15v电源自检功能，当电源电压不正常时，装置发告警信息，并闭锁保护； 4.5 ram自检，eoprom自检。5.硬件存储容量大

可循环存储多达200 条保护事件报告记录和装置自检报告，100 条保护动作报告记录。事件记录包括软、硬压板投退、开关量变位等。装置自检报告包括硬件自检出错报警、装置长期启动。

6.灵活配置的通信功能

有pc 调试口、就地打印口，两个以太网和两个485接口，gps网络对时。7.对时方式

7.1 外部gps 脉冲对时；

7.2 rs485/rs232方式的串口对时； 7.3 监控系统绝对时间的对时报文； 7.4 b 码对时。8.采用双cpu方式

wmh-800a微机母线保护装置设有两套保护用计算机系统和一套人机接口计算机系统，224 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护 cpu2完成启动（大差、失灵、母联等保护启动），cpu1完成出口（大差及各段母线小差、复合电压闭锁、失灵保护、母联保护等），双cpu模式可防止一块cpu意外故障而引起保护误出口。其中，母联保护包括母联充电保护、过流保护和非全相保护。此外，cpu1还具有母线运行方式的自动识别元件、ta断线闭锁元件、ta饱和检测元件、母联失灵及死区保护元件和tv断线判别元件等。9.灵活的ta变比

当某元件ta 变比大于10 倍基准变比时，装置发ta 变比异常告警，异常告警后闭锁母差保护。

对于ta变比不同时(二次额定电流相同)，差动保护电流计算及差动电流的显示均归算到了基准ta 的二次侧。

当遇到不同规格的ta混用遇到时，wmh-800a 母线保护装置内采用和该元件规格相对应的辅助变流器，在整定ta 变比时，该元件ta 二次额定值按其它ta二次额定值计算。例如：某一路变比为1200/1，其它变比为1200/

5、600/5 等，整定时，ta变比分别按：1200/5，1200/5，600/5等整定。

二、保护功能介绍

1.保护功能配置

1）比率制动差动保护（稳态量差动保护和突变量差动保护）； 2）大差后备保护； 3）母线保护复合电压闭锁；

4）母联死区保护； 5）母联失灵保护； 6）母联充电保护； 7）母联过流保护； 8）母联非全相保护； 9）断路器失灵保护； 10）失灵保护复合电压闭锁； 11）ta 异常告警； 12）ta 断线闭锁及告警；

225 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护 13）tv 断线告警；

14）母线运行方式自动识别。2.保护原理介绍 2.1 差动保护 2.1.1 比率差动保护

母线差动保护为分相式比率制动差动保护，设置大差及各段母线小差。大差由除母联外母线上所有元件构成，每段母线小差由每段母线上所有元件（包括母联）构成。大差作为起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。大差、小差均采用具有比率制动特性的分相电流差动算法，其动作方程为：

id?is

(3-1)

id?kir

(3-2)nn其中：id??i?j?1j

ir??i?j?1j

?为各回式中id为差动电流；ir为制动电流；k为比率制动系数；is为差动电流定值；ij路电流。

为防止在母联断开的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件灵敏度不够，或双母单分段接线合环运行工况下母线故障小差比率差动元件可能灵敏度不够，制动系数设置了高低两个定值。母线并列运行或单母运行情况下大差制动系数取高定值，分列运行时取低定值。双母单分段接线合环运行时小差制动系数取低定值，其它情况下都取高定值。

如果大差和某段小差都满足上式的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作，跳开故障母线上的所有断路器。对双母线接线，当某个元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨或投入母线互联压板时，双母线按单母方式运行，此时不再进行故障母线的选择，如果母线发生故障，则将两条母线同时切除。单母线分段母线互联时同样按单母线处理。图3-1是差动保护动作曲线图。

226 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

idid?ir动作区id?kiris0图6-2-1 差动保护动作曲线

ir

对单母线接线，不存在大差和小差之分。对单母分段接线方式，大差和小差的概念及意义与双母线一致。2.1.2 突变量差动保护

突变量比率制动差动保护与制动系数固定为0.3的常规比率制动差动保护配合使用。动作条件为:

id?0.3ir

(3-3)?id?is

(3-4)

?id?0.7?ir

(3-5)

?（?i?为第j个连接元件的电流突?；?ir???i其中：is为差动定值；δid???ijjjj?1j?1nn?= i?-?i?变量 ?ijj(k)j(k?2t)）

2.1.3 大差后备保护

大差连续动作达到大差后备延时（无论小差是否动作），跳开母线上无隔离刀闸辅助触点位置的元件和母联，出口经复合电压闭锁。

大差后备保护主要有以下两个作用：

1）母线故障差动保护动作跳闸后，如果故障母线上还连有无隔离刀闸辅助触点位置的电源元件（故障前可能电流很小，方式识别元件不能正确识别到该元件的状态），则可通过大差后备保护来切除；对于一些新建变电站，平常可能负荷很小，电源元件也可能很少（比如说一个），当此电源元件无刀闸位置时，如果母线故障，小差可能不动作，这时就可以通 227 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护 过大差后备保护将故障切除。

2）如下图，当由ⅰ母线通过母联开关向ⅱ母线充电时死区故障，充电保护由于母联ta无电流而不能动作，同时充电时可能设置闭锁母差保护而使母线保护此时不能动作，利用大差后备保护跳开母联开关而切除故障。

iiik 图6-2-2 充电时母联死区故障示意图

2.1.4 ta饱和检测

当母线外部发生故障特别是母线近端发生外部故障时，ta可能发生饱和，使ta 的二次电流发生畸变，不能真实反映系统的一次电流，在差动回路中有差电流存在，对母线差动保护产生不利影响,若不采取必要的闭锁措施，差动保护就可能会误动，因此在各种类型的母线差动保护中必须对ta饱和采取相应的闭锁措施。

根据分析，即使ta严重饱和时，在故障发生的初始阶段和电流过零点附近ta存在一个线性传变区，在线性传变区内差动保护不会误动作。利用区外故障ta饱和时差动保护判据满足时刻滞后于故障发生时刻的特点，利用同步识别法判断是否为区外故障，如果是区外故障则闭锁差动保护，然后利用波形识别法来开放差动保护，以确保母线区外转区内故障时，差动保护能可靠动作。2.1.5 母联死区保护

在双母线接线或单母线分段接线中，如果母联断路器两侧各装设一组ta，并且交叉接线，这时不存在死区，不设置死区保护。如果母联断路器仅一侧装设ta，如图3-3所示，需要配置死区保护。

两段母线并列运行时，k点发生故障，对ⅱ母差动保护来说为外部故障，ⅱ母差动保护不动；对ⅰ母差动保护为内部故障，ⅰ母差动保护动作，跳开ⅰ母上的连接元件及母联断路器。但此时故障仍不能切除，针对这种情况，本装置采用ⅰ母母差动作后经死区保护延时后 228 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护 检测母联断路器位置，若母联处于跳位，并且母联电流大于定值时，母联电流不再计算入差动保护，从而破坏ⅱ母电流平衡，使ⅱ母差动动作，最终切除故障。

iiik

图6-2-3 母联（分段）死区故障示意图

若没有把母联的跳位接点引入保护装置，或者保护没有识别到母联断路器的位置，则母联死区故障时保护自动按母联失灵来处理。

在母联热备用情况下（母联刀闸闭合、开关断开、两段母线都有电压），运行方式识别认为母联是不运行的，发生死区故障时母联电流不计入小差，只跳故障母线。

母联跳位（twj）为三相常开接点（母联开关在跳闸位置时接点闭合）串联。

图6-2-4 母联死区保护逻辑框图

图中tsq为母联死区延时定值，整定下限是0.1s。

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继电保护原理——母线保护

图6-2-5 母差保护逻辑框图（以ⅰ母为例）

图中ts为大差后备延时定值。闭锁母差状态包含充电闭锁母差和外部闭锁母差。2.2 复压闭锁

复合电压闭锁元件包括三部分：母线保护用复合电压闭锁、失灵保护用复合电压闭锁（若含有失灵保护功能）、tv断线告警。母线保护用电压闭锁元件和失灵保护用电压闭锁元件定值分别整定。2.2.1 母线用复合电压

母线保护用复合电压闭锁元件含母线各相间低电压、负序电压（u2）、零序电压（自产3u0）元件，各元件并行工作，构成或门关系。判据如下：

u???us

(3-6)u2?u2s

(3-7)3u0?u0s

(3-8)其中，u??为母线相间电压；u2?1???u??u?，??au?，us、u2s、3u0?uua?a2uabcbc3u0s分别为母线保护用电压闭锁元件相间低电压、负序、零序电压定值。

230 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

母线保护用复合电压闭锁元件和差动元件配合，实现分母线闭锁。2.2.2 失灵用复合电压

失灵保护用复合电压闭锁元件含母线各相间低电压、负序电压（u2）、零序电压（自产3u0）元件，各元件并行工作，构成或门关系。判据如下：

u???ussl

(3-9)u2?u2sl

(3-10)3u0?u0sl

(3-11)其中，u??为母线相间电压；u2?1???u??u?，u、??au?，3u0?3uua?a2uabcsslbc3u2sl、u0sl分别为失灵保护用电压闭锁元件相间低电压、负序、零序电压定值。

失灵保护用复合电压闭锁元件和断路器失灵保护配合，实现分母线闭锁。对变压器低压侧故障，高压侧断路器失灵，失灵保护复合电压闭锁元件可能存在灵敏度不足问题，装置设置有解除失灵复合电压闭锁的开入回路。2.2.3 tv断线告警元件

当正序电压 u1?30v或负序电压u2?6v，延时10s报tv断线并发告警信号。tv断线元件仅发告警信号不闭锁差动保护。2.3 母联失灵保护

当保护向母联断路器发跳令后，经整定延时（应大于母联断路器最大动作时间）母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两条母线的复合电压闭锁后切除两条母线上的所有连接元件。母联失灵保护可由差动保护、充电保护、过流保护、失灵保护启动，也可由外部保护启动。装置中母线差动保护、充电保护动作后固定启动母联失灵保护。断路器失灵保护、母联过流保护、外部启动母联失灵保护经控制字可投退。

231 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

图6-2-6母联失灵保护的逻辑框图。

图中is为母联失灵过电流定值；ts为母联失灵保护延时。

若外部启动母联失灵开入长期存在超过10s，装置发告警信号，并报“母联失灵启动开入异常”，同时闭锁该开入。2.4 母联充电保护

当任一组母线检修后再投入运行之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，可通过母联充电保护切除故障。

充电保护有专门的启动元件，且只能短时启动，在充电保护启动期间如果母联任一相电流大于充电保护电流定值，充电保护按整定延时动作切除母联断路器。母联充电保护出口不经复合电压闭锁。

充电保护的启动逻辑为：在至少一组母线无压的前提下，当母联断路器位置在分位（twj=1）且母联电流由无电流变为有电流（>0.04 in）时，或母联断路器位置由分位变为合位（twj由1变为0）时，启动充电保护。充电保护启动后开放充电保护300ms。

根据“投充电闭锁母差”控制字（该项控制字在差动保护定值中）的投退来决定充电保护开放期间是否闭锁母差保护。若控制字投入，则在充电保护开放期间闭锁母差保护300 ms。

如果希望外部保护（如充电保护）动作时闭锁本装置母差保护，可以引入“外部闭锁母差开入”。将“投外部闭锁母差”控制字置1，装置检测到“外部闭锁母差开入”时闭锁母差保护，最长闭锁1s。若该开入保持10 s不返回，装置发告警信号并报“外部闭锁母差开入异常”。

232 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

图6-2-7为母联充电保护的逻辑框图

图中is为充电保护相电流定值；ts为充电保护延时。

母联充电保护只在由正常运行母线通过母联断路器向空母线充电时使用，当需要较长时间投入母联保护时可采用装置的母联过流保护。2.5 断路器失灵保护

断路器失灵保护由各连接元件保护装置的失灵启动接点（或保护跳闸接点）启动，任一断路器失灵时，该元件的失灵启动接点启动断路器失灵保护，断路器失灵保护判出该元件所在母线，并经设定的跟跳延时、跳母联延时和跳母线延时来跟跳该元件、跳母联和跳失灵元件所在的母线。

装置的断路器失灵启动经对应连接元件的相电流、零序电流或负序电流元件控制。其中判相电流元件始终投入，零序电流元件、负序电流元件可分别由控制字投退。当断路器失灵启动不需要经电流元件控制时可将失灵启动电流元件定值整定为0。失灵启动开入分跳a失灵启动、跳b失灵启动、跳c失灵启动、三跳失灵启动。若某元件失灵启动开入保持10 s不返回，装置发告警信号，报“失灵启动开入异常”，并闭锁该失灵开入，当该失灵开入返回后再解除对它的闭锁。

另外，考虑到变压器低压侧故障而高压侧断路器失灵时，高压侧母线复合电压闭锁可能会因灵敏度不够而无法开放，装置可以引入变压器失灵解闭锁开入接点，当变压器失灵解闭锁接点闭合时，解除失灵复合电压闭锁。每个连接元件都有一个解除失灵电压闭锁的控制字，保护根据该控制字的状态，决定该元件失灵启动且有失灵解闭锁开入时是否解除复合电压闭锁。

233 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

图6-2-8 断路器失灵保护逻辑框图

图中t1、t2、t3分别为失灵保护跟跳延时、失灵跳母联延时、失灵跳母线延时。注意，主变元件通常接在元件4、10、16、20这几个支路。母差保护动作跳这几个支路时同时输出失灵启动接点，用于启动主变开关失灵。主变开关失灵跳母线时同时输出跳主变其它各侧的接点。2.6 母联过流保护

当利用母联断路器带出线运行且出线无保护时可投入母联过流保护作线路的临时保护。当母联过流保护投入时，母联任一相电流大于母联过流保护相电流整定值，或母联零序电流（3i0）大于零序电流整定值，经整定延时跳母联开关。母联过流保护出口不经复合电压闭锁。

母联过流保护按两段设置。

234 系统联调部全员素质提升培训教材

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图6-2-9 母联过流保护的逻辑框图

图中is1mlgl、i01mlgl分别为母联过流保护一段相电流和零序电流定值；is2mlgl、i02mlgl分别为母联过流保护二段相电流和零序电流定值；ts1、ts2分别为母联过流保护一段延时和二段延时。2.7 母联非全相保护

当母联断路器某相断开，母联非全相运行时，可由母联非全相保护延时跳开母联三相断路器。

母联非全相保护由 “母联非全相开入”启动，并可采用零序或负序电流作为动作的辅助判据。在母联非全相保护投入时，若母联跳合位不一致开入（thwj）为1，且母联零序电流3i0大于母联非全相零序电流定值或负序电流i2大于母联非全相负序电流定值，经整定延时跳母联开关。母联非全相保护出口不经复合电压闭锁。

若非全相开入保持10 s不返回，装置发告警信号，报“母联非全相开入异常”，但不闭锁非全相保护。

图6-2-10母联非全相保护逻辑框图

图中：i0s为母联非全相零序定值；i2s为母联非全相负序定值； ts为母联非全相保护

235 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

延时。

2.8 ta断线闭锁及告警

保护装置利用差流进行ta断线的判别。ta断线设置灵敏段和不灵敏段，不灵敏段闭锁母线差动保护，灵敏段不闭锁母线差动保护。系统正常运行时，大差以及各段母线小差均为零。当大差及小差电流连续7s大于ta断线定值即判为ta断线，发交流断线信号，如果是不灵敏段动作则闭锁断线相的该段母线差动保护。当发出ta断线信号后，装置根据每个元件的各相电流的不平衡程度判断出具体是哪个元件断线（三相断线除外）。

当大差不越限，与母联相连的母线小差电流越限且母联电流三相不平衡，延时7s判为母联断线（三相断线除外）。当检测到母联ta断线时发告警信号但不闭锁母线差动保护。母联ta断线后保护逻辑自动按单母线运行状态处理，任一母线故障切除两条母线上的所有连接元件。3.运行方式识别

在双母线系统中，根据电力系统运行方式变化的需要，母线上的连接元件需在两条母线间频繁切换，为此要求母线保护能够自动跟踪一次系统的倒闸操作。本装置引入隔离刀闸的辅助触点，用软件完成运行方式的自动识别，作为小差电流计算及出口跳闸的依据。

当刀闸位置变化时，保护装置报出刀闸变位信息；当某个元件刀闸双跨或母线互联压板投入时，保护装置报母线互联并发信号，此时保护按单母线方式运行；当刀闸双跨解除且母线互联压板处于退出位置时, 保护恢复到双母线方式运行，保护装置的母线互联信号可手动复归。保护装置利用电流对隔离刀闸的辅助触点位置进行校核，若校核电流不平衡，装置根据计算电流修正运行方式，使各小差电流平衡；若能够成功修正运行方式，差动保护按修正后的运行方式字计算差动电流。若修正不成功，则保持异常前的刀闸状态。无论能否成功修正运行方式均发位置异常告警。

隔离刀闸辅助触点的状态通过辅助箱面板的发光二极管指示。当装置发出位置异常后，运行人员可通过辅助箱面板上的强制开关将保护临时切换到正确的运行方式，在排除隔离刀闸辅助触点问题后，再将强制开关切换到自动识别状态。如果装置在位置异常期间（尚未排除故障且未强制到正确的运行方式）发生母线故障，则保护按位置异常前的运行方式计算、跳闸。

注：当某元件刀闸双跨或“母线互联”压板投入时，运行方式默认为所有元件都连接在y(y可配置为ⅰ母或ⅱ母)母。

下面介绍各种接线不同运行方式下差动电流、制动电流的计算方法。

236 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护 说明中母线编号以x、y、z表示，根据工程需要可以通过配置工具配置为ⅰ母、ⅱ母、ⅲ母等。x母和y母之间的母联（分段）ta的极性同x母连接元件的极性，即x母线上连接元件ta的极性端靠近母线，则x母和y母之间的母联（分段）ta的极性也靠近x母。y母和z母之间的母联（分段）ta的极性同z母连接元件的极性，即z母线上连接元件ta的极性端靠近母线，则y母和z母之间的母联（分段）ta的极性端也靠近z母。差动电流、制动电流的计算引入各元件大差关联系数kjd（第j元件对大差的关联系数）、x母关联系数kjdx（第j元件对x母小差的关联系数）、y母关联系数kjdy（第j元件对y母小差的关联系数）、z母关联系数kjdz（第j元件对z母小差的关联系数）。同时在计算差动电流、制动电流的过程中考虑ta变比不一致的影响引入ta变比折算系数kjta(第j元件ta变比折算系数)，即该元件ta变比和基准变比的比值。大差差动电流、大差制动电流、各段母线小差差动电流、小差制动电流的计算见公式（3-12）~(3-19)。

大差差动电流：id??kjd?kjta?ij

(3-12)

j?1n大差制动电流：ir??|kj?1njd?kjta?ij|(3-13)

x母差动电流：idx??kjdx?kjta?ij(3-14)

j?1nx母制动电流：irx??|kj?1njdx?kjta?ij|(3-15)

y母差动电流：idy??kjdy?kjta?ij(3-16)

j?1ny母制动电流：iry??|kj?1njdy?kjta?ij|(3-17)

z母差动电流：idz??kjdz?kjta?ij(3-18)

j?1nz母制动电流：irz?

?|kj?1njdz?kjta?ij|(3-19)

237 系统联调部全员素质提升培训教材

继电保护原理——母线保护

第三节：wmh-800a/r2

一、wmh-800a/r2适用范围

wmh-800a/r2主要适用于330kv以上电压等级的3/2接线形式，最多可连接12个元件。

二、保护功能介绍

1、保护功能配置

1）分相式常规比率制动差动保护； 2）分相式突变量比率制动差动保护； 3）断路器失灵保护； 4）ta异常告警； 5）ta断线闭锁。

2、保护原理介绍

2.1 差动保护（参照第二节的大差原理）2.2 断路器失灵保护

断路器失灵保护由各连接元件保护装置的失灵保护启动接点启动，母线取两个失灵接点，当两个接点都有效时，断路器失灵保护确认母线失灵，经跳母线延时跳失灵母线。装置的断路器失灵启动的失灵开入

1、失灵开入

2、若失灵启动开入保持10 s 不返回，图6-3-1 失灵保护逻辑框图

2.3 ta异常告警（参照第二节的ta异常告警）2.4 ta断线闭锁（参照第二节的ta断线闭锁）

238

共直流母线的好处 共直流母线方案如何实现篇二

共用直流母线方式的工作原理

提示：对于频繁启动、制动，或是四象限运行的电动机而言，如何处理制动过程不仅影响系统的动态响应，而且还有经济效益的问题。于是，回馈制动成为人们讨论的焦点，然而在目前大部分的通用变频器还不能通过单独的一台变频器来实现再生能量的情况下，如何用最简单的办法来实现回馈制动呢？ 为解决以上问题，这里介绍了一种共用直流

对于频繁启动、制动，或是四象限运行的电动机而言，如何处理制动过程不仅影响系统的动态响应，而且还有经济效益的问题。于是，回馈制动成为人们讨论的焦点，然而在目前大部分的通用变频器还不能通过单独的一台变频器来实现再生能量的情况下，如何用最简单的办法来实现回馈制动呢？

为解决以上问题，这里介绍了一种共用直流母线方式的再生能量回馈系统，通过这种方式，可以将制动产生的再生能量进行充分利用，从而起到既节约电能又处理再生电能的功效。

我们知道通常意义上的异步电动机多传动包括整流桥、直流母线供电回路、若干个逆变器，其中电动机需要的能量是以直流方式通过pwm逆变器输出的。在多传动方式下，制动时感生能量就反馈到直流回路。通过直流回路，这部分反馈能量就可以消耗在其他处在电动状态的电动机上，制动要求特别高时，只需要在共用母线上并上一个共用制动单元即可。

图5.2所示接线是典型的共用直流母线的制动方式，m1处于电动状态，m2经常处于发电状态，三相交流电源380v接到vf1上。

图5.2

共用直流母线的回馈制动方式

处于电动状态的电动机m1上的变频器vf1，vf2,通过共用直流母线方式与vf1的母线相连。在此种方式下，vf2仅作为逆变器使用，m2处于电动状态时，所需能量由交流电网通过vf1的整流桥获得；m2处于发电状态时，反馈能量通过直流母线由m2的电动状态消耗。

共直流母线的好处 共直流母线方案如何实现篇三

通用变频器共直流母线在离心机上的应用 变频器/共直流母线/离心机/能量回馈/节能

1引言

在化工企业电气传动中，离心机的变频传动应用非常普遍，由于工艺和驱动设备的各种原因，再生能量的现象经常发生，在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。直流共母线的原理是基于通用变频装置均采用交－直－交变频方式，当电机处于制动状态时，其制动能量反馈到直流侧，为了更好的处理反馈制动能量，人们采用了把各变频装置的直流侧连接起来的方式。譬如当一台变频器处于制动而另一台变频器处于加速状态，这样能量可以互补。本文提出了一种通用变频器在化工企业离心机中共直流母线的方案，并阐述了其在离心机上回馈单元的进一步应用。

目前直流共母线有多种方式：

（1）公用一个独立的整流器

该整流单元可以是不能逆变，也可以是可逆变的。前者能量通过外接制动电阻消耗掉，后者可以充分地将直流母线上的多余能量直接反馈到电网中来，具有更好的节能、环保意义，缺点是价格比前者要高。

（2）大变频单元接入电网

小变频器公用大变频器的直流母线，小变频器不需接入电网，故也不需要整流模块，大变频器外接制动电阻。

（3）每个变频单元各自接入电网

每个变频单元均带有整流、逆变回路并外接制动电阻，直流母线相互连接起来。这种情形多用于各变频单元功率接近的情况。解体后还可以独立使用，互不影响。本文介绍的直流共母线为第三种方式，相比前两种有很大优势：

● 共用直流母线可以大大减少制动单元的重复配置，结构简单合理，经济可靠。

● 共用直流母线的中间直流电压恒定，电容并联储能容量大，能减少电网的波动。

● 各电动机工作在不同状态下，能量回馈互补，优化了系统的动态特性。

● 各个变频器在电网中产生的不同次谐波干扰可以互相抵消，减少电网的谐波畸变率。

2改造前变频调速系统方案

2.1 离心机控制系统介绍

改造的离心机共12台、每台控制系统都是一样。变频器为艾默生ev2000系列22kw，恒转矩型，回馈单元皆为加能的ipc-pf-1s回馈制动单元，所有控制系统集中在一个配电室中。两台离心机共用一个ggd控制柜，限于篇幅只画出其中四台，其余八台与此类似。系统图如图1所示。

图1 改造前变频器及制动单元系统原理图

由图1可知，每一台变频器需要一台回馈制动单元，各自的控制系统完全独立。2.2 刹车时制动工作分析

当离心机刹车时，电动机将处于再生发电制动状态，系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升，此时电容的直流母线电压抬升，当升至680v时，制动单元开始工作，即回馈多余的电能到电网侧，此时单台变频器直流母线电压维持在680v(有的690v)以下，变频器不至于报过电压故障。单台时变频器制动单元刹车时的电流曲线如图2，刹车时间为3分钟，测试仪器为fluke 43b 单相电能质量分析仪，分析软件为《flukeview power quality analyzer version 3.10.1》。

图2 制动单元工作时的电流曲线

由此可见每次刹车时，制动单元必然工作，最大电流达27a。而制动单元的额定电流为45a。显然制动单元处于半载状态。3 改造后变频调速系统方案

3.1 共直流母线的处置方法

采用共用直流母线很重要的一点就是上电时必需充分考虑到变频器的控制、传动故障、负载特性和输入主回路维护等。该方案包括三相进线（坚持同一相位）、直流母线、通用变频器组、公共制动单元或能量回馈装置和一些附属元件。对于通用变频器而言，图3所示为在其中一种应用比较广泛的方案。选用第三种改造方案后的主电路系统图如图3，图3中空气开关q1至q4是每个变频器的进线保护装置，km1至km4为每台变频器的上电接触器。kmz1至kmz3为直流母线的并联接触器。1#、2#离心机共用一个制动单元，组成一组，3#、4#离心机共用一个制动单元，组成一组，当两组都正常时可以并接在一起。同时也是基于现场操作工人的工作时序，1#、2#离心机不同时刹车，3#、4#离心机不同时刹车。正常工作时一般为两台离心机1#、3#为一组，2#、4#为一组，四台离心机一般不会同时刹车。由于实际工作现场的复杂环境往往会导致电网的动摇并发生高次谐波。也可用于增加电源阻抗并协助吸收附近设备投入工作时产生的浪涌电压和主电源的电压尖峰，从而最终维护变频器的整流单元。每台变频器也可以使用进线电抗器来有效地防止这些因素对变频器的影响。本项目改造中由于原设备没有装进线电抗器，故并没有画出进线电抗器及其他谐波治理装置。

图3 改造后变频器及制动单元系统原理图

3.2 控制系统的方案

控制线路如图4，四台变频器上电后，每台变频器运行准备好后，设置变频器故障继电器输出端子的输出选项为“变频器运行准备好”，只有变频器上电，并且正常以后，才可以并接在一起，如任意一台有故障，直流母线接触器就不吸合。变频器故障继电器输出端子ta、tc为常开触点，上电后变频器“变频器运行准备好”，各变频器的ta、tc吸合，直流母线并联接触器依次吸合。否则接触器就断开。

图4 改造后的制动单元并联控制原理图

图5 改造后的制动单元工作电流监视图

3.3 该方案特点

（1）使用一个完整的变频器，而不是单纯的整流桥加多个逆变器方案。

（2)不需要有分离的整流桥、充电单元、电容组和逆变器。

（3）每一个变频器都可以单独从直流母线中分离进去而不影响其他系统。

（4）通过连锁接触器来控制变频器的dc共用母线的联络。

（5）连锁控制来保护挂在直流母线上的变频器的电容单元。

（6）所有挂在母线上的变频器必需使用同一个三相电源。

（7）变频器故障后快速地与dc母线断开以进一步缩小变频器故障范围。3.4 变频器主要参数设置

运行命令通道选择 f0.03=1 最高操作频率设定 f0.05=50 加速时间1设定 f0.10=300 减速时间1设定 f0.11=300 故障继电器输出选择 f7.12=15 ao1输出功能 f7.26=2 3.5 改造后的测试数据

停车时进线电压： 3ph 380vac 母线电压： 530vdc 直流母线电压： 650v 当一台升速时，母线电压降低，此时另一台降速，直流母线电压在540~670v波动，制动单元在此时没有开启，制动单元一般工作的dc电压为680v如图5测试分析。

4节能分析

回馈制动单元相比电阻能耗制动本身就是一种节能的应用，可是要求每台变频器需要刹车时配用一台制动单元。必然要求有几台变频器就得配几台制动单元，而制动单元的价格和变频器价格相差不大，工作持续率却不是很高。共用直流母线变频器驱动在离心机上的广泛应用，较好的解决了当一个变频器升速，另一个变频器刹车时，均衡了“一个吃不饱、一个吃的吐”，的问题，该方案减少了制动单元的重复设置，降低了工作次数的，也减少了对电网的干扰次数，提高了电网的电能质量。在减少设备投入，增加设备使用率，节约设备、节能方面有特别重要的意义。

5结束语

通用变频器共用直流母线的广泛应用，较好的解决了电能消耗与电能回馈时间段不同步这个问题，对减少设备投入、降低电网干扰和提高设备利用率有特别重要的意义。

白献刚

夏乃学

贡俊鹏

熊彦梅

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共直流母线的好处 共直流母线方案如何实现篇四

交联屏蔽绝缘铜管母线

1、概述

随着国民经济的快速、稳步增长，城市建设的飞速发展，企业、居民用电量呈直线上升，由此导致变电站主变容量的不断加大，变压器低压出线侧的额定电流也随之增加，电力部门越来越需要一种载流量大、安全系数高的导电产品来代替原有的矩形母线。在此前提下，本公司技术人员和一些著名的电缆制造专家于2003年参照交联电缆的绝缘结构创新出一种新型导电产品——交联屏蔽绝缘铜管母线。该产品已在实际工程中广泛应用，获得了良好的效果，为变电站的安全运行、提高供电的可靠性、降低能源损耗起到了积极的作用。

2、交联屏蔽绝缘铜管母线与常规矩形母线相比较具有如下优点：

a)集肤效应低、单位截面载流量大

交联屏蔽绝缘铜管母线采用铜管为主导体，铜管外表为圆形表面，电荷分布均匀，不象矩 形母线有棱角，表面电荷容易聚集在棱角处，引起母线局部发热，造成能源的浪费。另外，铜 管为空心导体，集肤效应低，单位截面载流量大于常规矩形母线。例如：铜管导体为ф100×5，截面积是1491.5mm2，载流量可达到3150a，电流密度为2.11a/ mm2，温升≤45k；而矩形母线 载流3150a，需选用2片120×10的铜排，电流密度为1.31 a/ mm2，温升却在70k左右。b)散热条件好

大凡导电产品，最忌发热。交联屏蔽绝缘铜管母线因选用铜管作为主导材料，中部为空心，热空气在导体内部能形成空气对流，散热条件好，而常规矩形母线及电缆是无法达到这一效果 的。

c）、允许应力大、跨距大、机械强度高

我们从《导电材料电工手册》可得知，铜管的应力为294mpa，抗拉强度为320mpa，足足是 矩形铜排母线的4倍，从而使得交联屏蔽绝缘铜管母线可承受的短路电动力远远大于矩形母线。铜管母线跨距最大能达到9米，如果采用双钢架结构支撑，其跨距最大能达到14米，可直接进入高压室与开关柜或电抗器连接，减少了常规母线所需的支柱绝缘子、母线金具及土建工程。加上母线采用钢架结构支撑，从而具有较强的抗震动能力。

d）、电气绝缘性能强、主绝缘材料稳定性高

交联屏蔽绝缘铜管母线的绝缘是一种由多重绝缘材料和屏蔽材料相互交替形成的绝缘结构，电位由里及外逐层降低，直到表面电位为零。多重屏蔽层保证了每层绝缘层表面的电荷分

布均匀，避免了绝缘层表面产生局部放电，且不受其它相母线的电场和磁场的干扰，加上主绝

缘材料采用聚四氟乙烯，有优良的电气性能和化学稳定性、介质损耗小、阻燃、耐老化、使用 寿命长。

e）、母线结构简单、明了、布置清晰、安装方便、维护工作量少。

结语

交联屏蔽绝缘铜管母线的优越性已得到了电力设计部门和使用部门的认可。我们深信，在不久的将来，将会有越来越多的用户选用这种产品，本公司全体同仁愿以最优异的产品及最热情的服务态度为不同行业的新老客户服务，为电力事业的发展尽一份微薄的力量。欢迎您们选用浙江南网的产品！

共直流母线的好处 共直流母线方案如何实现篇五

报告汇编 compilation of reports 20xx

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母

线

试

验

报

告

工程名称：达欣总部办公楼培训中心

试验日期：2023 年 8 月 30 日 安装地点 5-15 层强电井 额定电压（kv）

0.4

800a-630a 设备型号 cmc-800a-5/3

cmc630a-5/3 额定频率（hz）

出厂编号 20230518 生产厂家 镇江市长虹电器有限公司 主要检测仪器设备 cc2627b 型耐电压测试仪 绝缘电阻测量（mω）

500ω 500ω

耐压前 绝缘良好 绝缘良好

耐压后 绝缘良好 绝缘良好

工频耐压试验 3750kv 3750kv

试验结论 符合要求 备注

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 母

线

试

验

报

告

工程名称：达欣总部办公楼培训中心

试验日期：2023 年 8 月 30 日 施工单位：南通市达欣工程股份有限公司

现场调试人员：

技术负责人：

日期：

2023.8.30监理单位：江苏大洲工程项目管理有限公司

现场监理工程师：

日期：2023.8.30 安装地点 15-22 层强电井 额定电压（kv）

0.4

800a-630a 设备型号 cmc-800a-5/3

cmc-630a-5/3 额定频率（hz）

出厂编号 20230518 生产厂家 镇江市长虹电器有限公司 主要检测仪器设备 cc2627b 型耐电压测试仪 绝缘电阻测量（mω）

500ω 500ω

耐压前 绝缘良好 绝缘良好

耐压后 绝缘良好 绝缘良好

工频耐压试验 3750kv 3750kv

试验结论 符合要求 备注

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施工单位：南通市达欣工程股份有限公司

现场调试人员：

技术负责人：

日期：

2023.8.30监理单位：

现场监理工程师：

日期：2023.8.30