1、BP-2C微机母线保护装置简介 运行部：董兆杰 2016年3月1日保护原理简介-功能概述n BP-2C微机母线保护装置，适用于500kV及以下电压等级，包括单母线、单母分段、双母线、双母分段以及3/2接线在内的各种主接线方式， 3相CT最大主接线规模为24个间隔 ,2相CT最大主接线规模为36个间隔 。n 实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵保护、母联死区保护、母联非全相以及断路器失灵保护等功能。GO TOP2保护原理简介-差动保护综述GO TOP3n 综述 各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说，仍以按电流差动原理构
2、成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器，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。 BP系列母差保护以此为基础，结合微机数字处理的特点，发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案。保护原理简介差动起动元件GO TOP4n 和电流及差电流定义和电流: 是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和 ,公式如下:差电流: 是指所有连接元件电流和的绝对值 , ,公式如下公式如下: :差电流与和电流计算特点:1.计算与刀闸开入无关，但需考虑CT变比折算。2.分相计算。mjIjIr1mjIjId1 保护原理
3、简介差动起动元件GO TOP5n起动判据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,表达式如下: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,表达式如下:3.起动元件返回判据 :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。 注意事项:1.起动元件分相起动，分相返回。 2.任一起动判据满足条件,差动起动条件满足,另一起动判据不再判断.3.和电流起动返回仍需判差流. IdsetirIdsetId 保护原理简介差动动作元件GO TOP6 n 复式比率差动判据动作表达式：复式比率差动判据动作表达式：) 1 (Ids
4、etId )2()(IdIrKrIdIdIr-IdIdsetKr注意事项:1. 比率制动斜率过原点。 2. 差动2个判据同时满足认为动作条件满足。3. 任一起动条件满足进入此逻辑判断。保护原理简介差动动作元件GO TOP7 n 故障分量复式比率差动判据：故障分量复式比率差动判据：1.1. 作用作用:有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响,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.2.2.表达式表达式)1(IdsetId)2()(IdIrKrId)3(IdsetId)4()(5.0IdIrId3.3. 判据说明判据说明: :1.故障分量 为当前电
5、流采样值减一周波前的采样值。 2.故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后投入。3.由于电流故障分量的暂态特性,投入时间仅为起动后一个周波。保护原理简介差动动作元件GO TOP8 n 影响影响KR值的值的2个因素：个因素：理想状态区内故障计算:Id = 常量； Ir = Id; Id Kr*(Ir Id) 区内无制动。理想状态区外故障计算:Id = 0； Ir =常量; Id kr 例：母线分列运行或故障电流经近距离双回线流出。IdExt%IdId+Ext%Id保护原理简介差动动作元件GO TOP9 n 影响影响KR值的值的2个因素：个因素：2. 考虑区外故障时故障支路一次与二次的传变误差
6、考虑区外故障时故障支路一次与二次的传变误差 故障支路的故障支路的CT误差达到误差达到，而其余支路的，而其余支路的CT误差忽略不计误差忽略不计 /(1+1-)=/(2-2)IkIkcIk3Ik03Iok母联过流保护投入 Ika： 母联A相电流Ikc： 母联C相电流3Ik0：母联零序电流Ik ： 母联过流定值3I0k：母联零序过流定值 母联（分段）过流保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路（变压器）的临时应急保护。母联（分段）过流保护压板投入后，当母联任一相电流大于母联过流定值，或母联零序电流大于母联零序过流定值时，经可整延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁不经复合电压闭锁。GO TOP19电流回
7、路断线闭锁 或 延时9S 闭锁母差 TA断线信号 IdaId-ctIdbId-ctIdcId-ctIda：A相大差电流Idb：B相大差电流Idc：C相大差电流Id-ct：TA断线定值TA断线逻辑框图与 延时20ms 母线强制互联 互联信号 Id0.08InId10.08InId20.08Inid1+id2=0联络断路器TA断线逻辑框图 母联（分段）电流回路断线，并不会影响保护对区内、区外故障的判别，只是会失去对故障母线的选择性。因此，联络开关电流回路断线不需闭锁差动保护，只需转入母线互联（单母方式）即可。母联（分段）电流回路正常后，需母联（分段）电流回路正常后，需手动手动复归复归恢复正常运行。
8、恢复正常运行。由于联络开关的电流不计入大差，母联（分段）电流回路断线时上一判据并不会满足。而此时与该联络开关相连的两段母线小差电流都会越限，且大小相等、方向相反。 GO TOP20电压回路断线告警 o 某一段非空母线失去电压，延时某一段非空母线失去电压，延时9 9秒发秒发TVTV断线告警断线告警信号。信号。除了该段母线的复合电压元件将一直动作外，对保护没有其他影响。 GO TOP21母线运行方式的电流校验 v本装置引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适本装置引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应。同时用各支路电流和电流分布来校验刀闸辅助接点的正应。同时用各支路电流和电流分布来
9、校验刀闸辅助接点的正确性。确性。当发现刀闸辅助接点状态与实际不符，即发出开入异常告警信号，在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点，包括两段母线经两把刀闸双跨（母线互联）。刀闸辅助接点恢复正确后需复归信号才能解除修正。v由于大差电流与刀闸辅助接点无关，以及装置具有运行方式由于大差电流与刀闸辅助接点无关，以及装置具有运行方式电流校验功能，因此双母线倒排操作期间，装置不需运行人电流校验功能，因此双母线倒排操作期间，装置不需运行人员手动干预，可以正确切除故障；刀闸辅助接点出错检修期员手动干预，可以正确切除故障；刀闸辅助接点出错检修期间不需退出保护；带电拉刀闸，保护可以正确快速动作。间不需退出保护；带
10、电拉刀闸，保护可以正确快速动作。GO TOP22断路器失灵保护出口开入公共端失灵起动开入保护动作接点过流动作I母刀闸II母刀闸 I母失灵出口起动 II母失灵出口起动 外部接点 BP-2B I母失灵出口起动 I母失灵复合电压动作与 失灵出口延时1 失灵出口延时2 跳母联 跳I母1、与失灵起动装置配合GO TOP23断路器失灵保护出口2、自带电流检测元件方式GO TOP24o 失灵的电压闭锁元件，与差动的电压闭锁类似，也是以低电压（线电压）、负序电压和3倍零序电压构成的复合电压元件。只是使用的定值与差动保护不同，需要满足线路末端故障时的灵敏度。同样失灵出口动作，需要相应母线段的失灵复合电压元件动作
11、。o 对于变压器或发变组间隔，设置“主变失灵解闭锁”的开入接点。当该支路失灵保护起动接点和“主变失灵解闭锁”的开入接点同时动作，实现解除该支路所在母线的失灵保护电压闭锁。失灵电压闭锁元件及主变失灵解除电压闭锁GO TOP25防止电力生产重大事故的二十五项重点要求继电保护实施细则（2002年2月） 5.4为解决变压器断路器失灵保护因保护灵敏度不足而不能投运的问题，对变压器和发电机变压器组的断路器失灵保护可采取以下措施：1)采用“零序或负序电流”动作，配合“保护动作”和“断路器合闸位置”三个条件组成的与逻辑，经第一时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁回路。2)同时再采用“相电流”、“零序或负序电
12、流”动作，配合“断路器合闸位置”两个条件组成的与逻辑经第二时限去启动断路器失灵保护并发出“启动断路器失灵保护”中央信号。3)采用主变保护中由主变各侧“复合电压闭锁元件”（或逻辑）动作解除断路器失灵保护的复合电压闭锁元件，当采用微机变压器保护时，应具备主变“各侧复合电压闭锁动作”信号输出的空接点。主变失灵解除电压闭锁GO TOP26主变失灵解除电压闭锁GO TOP27母联非全相保护“非全相投入”控制字投非全相位置开入合非全相过流压板投入与非全相保护投入非全相保护投入3Ik0 I0set与跳母联非全相过流延时或Ik2 I2setGO TOP28End of this Chapter硬件概述oBP-
13、2CBP-2C母线保护由保护元件、闭锁元件和管理元件三大系统构成。母线保护由保护元件、闭锁元件和管理元件三大系统构成。保护元件主要完成各间隔模拟量、开关量的采集，各保护功能保护元件主要完成各间隔模拟量、开关量的采集，各保护功能的逻辑判别并出口至的逻辑判别并出口至TJTJ；闭锁元件主要完成各电压量的采集，；闭锁元件主要完成各电压量的采集，各段母线的闭锁逻辑并出口至各段母线的闭锁逻辑并出口至BJBJ；管理元件的工作是实现人机；管理元件的工作是实现人机交互、记录管理和后台通讯。各系统独立工作，相互配合。保交互、记录管理和后台通讯。各系统独立工作，相互配合。保护元件和闭锁元件的主机模件、光耦模件完全相
14、同，可互换使护元件和闭锁元件的主机模件、光耦模件完全相同，可互换使用。由于是按母线间隔进行插件设计，因此维护扩展极为方便。用。由于是按母线间隔进行插件设计，因此维护扩展极为方便。其强弱电分离的走线连接和独立的电源分配，再加上滤波、屏其强弱电分离的走线连接和独立的电源分配，再加上滤波、屏蔽等环节，使各模件工作于稳定的环境中，充分保证了装置的蔽等环节，使各模件工作于稳定的环境中，充分保证了装置的电磁兼容性能。电磁兼容性能。 GO TOP29机箱正面图GO TOP30机箱背面图-1GO TOP31机箱背面图-2GO TOP32机箱背面图-3GO TOP33主界面GO TOP34一级界面GO TOP3
15、5硬件概述主机插件 BP320 S作为保护元件和闭锁元件的通用作为保护元件和闭锁元件的通用CPUCPU插件，该模件可以完成所有插件，该模件可以完成所有保 护 功 能 的 逻 辑 处 理 。 主 机 是 由 嵌 入 式保 护 功 能 的 逻 辑 处 理 。 主 机 是 由 嵌 入 式 3 23 2 位 微 处 理 器位 微 处 理 器Intel386EXIntel386EX，大规模可编程逻辑阵列，大容量存储器和各种外，大规模可编程逻辑阵列，大容量存储器和各种外围电路构成的单片机系统。围电路构成的单片机系统。25MHZ25MHZ的工作主频、的工作主频、3232位数据总线和位数据总线和64M64M的
16、寻址空间，都使它的处理能力比的寻址空间，都使它的处理能力比1616位单片机有成倍的提高。位单片机有成倍的提高。由固化于由固化于EPROMEPROM的程序不同而分为的程序不同而分为“差动主机差动主机”（保护主机）和（保护主机）和“闭锁主机闭锁主机”，分别位于第二层机箱和第一层机箱的固定位置。，分别位于第二层机箱和第一层机箱的固定位置。S另外主机插件还可完成另外主机插件还可完成9 9路模拟量的路模拟量的A/DA/D转换，本装置的电压量转换，本装置的电压量最终由此转化为数字量。最终由此转化为数字量。S1NCOM11NCOM1和和2NCOM42NCOM4为为9 9针简约针简约RS-232RS-232调
17、试通讯口。调试通讯口。GO TOP36硬件概述管理机插件 BP321 z 管理机的核心也是管理机的核心也是Intel386EXIntel386EX单片机系统，由它控制液晶单片机系统，由它控制液晶控制和驱动模块、键盘输入电路和串口通讯电路，以实现控制和驱动模块、键盘输入电路和串口通讯电路，以实现人机交互、打印报告并通过它接入变电站监控系统。人机交互、打印报告并通过它接入变电站监控系统。z 管理机后的船形开关可以将其在电气上从变电站的通讯网管理机后的船形开关可以将其在电气上从变电站的通讯网络中分离，而不影响装置本身。络中分离，而不影响装置本身。z 1N31N3为为8 8针凤凰端子，分别连有针凤凰端
18、子，分别连有RS422/485RS422/485通讯线和通讯线和GPSGPS校时校时信号线。信号线。z 1NCOM21NCOM2和和1NCOM31NCOM3为为9 9针简约针简约RS-232RS-232通讯口通讯口z 1NLPT11NLPT1为为2525针打印机电缆端口针打印机电缆端口GO TOP37硬件概述保护单元插件 BP330 o 保护单元插件是以母线各间隔为划分对象，将三个保护单元插件是以母线各间隔为划分对象，将三个间隔单元的输入、输出集中到一个插件来实现。即，间隔单元的输入、输出集中到一个插件来实现。即，一块一块BP330BP330插件集成了三个间隔单元的刀闸辅助接点插件集成了三个间
19、隔单元的刀闸辅助接点输入、失灵起动接点输入、电流量输入电路，保护输入、失灵起动接点输入、电流量输入电路，保护跳闸出口回路、闭锁高频、闭锁重合闸接点输出电跳闸出口回路、闭锁高频、闭锁重合闸接点输出电路。保护单元插件与保护主机插件一起构成了母线路。保护单元插件与保护主机插件一起构成了母线保护的核心系统。该插件配置于第二层机箱，共有保护的核心系统。该插件配置于第二层机箱，共有8 8个插件扩展口，因此主接线规模在个插件扩展口，因此主接线规模在2424单元以下的都单元以下的都可以灵活配置。可以灵活配置。 GO TOP38硬件概述光耦输入、输出和电源检测插件 BP331 X保护主机和闭锁主机配有各自的光耦
20、输入、输出插件，实现公保护主机和闭锁主机配有各自的光耦输入、输出插件，实现公共开关量输入、输出，保证微机系统与外回路的光电隔离。每共开关量输入、输出，保证微机系统与外回路的光电隔离。每个光耦插件共有个光耦插件共有2424路输入、路输入、2424路输出。输入包括：复归信号、路输出。输入包括：复归信号、切换把手位置、联络开关接点和保护投退压板位置等；输出则切换把手位置、联络开关接点和保护投退压板位置等；输出则包括所有的出口信号和告警信号等。包括所有的出口信号和告警信号等。X本插件同时实现对装置直流电源的检测。以继电器的常闭接点本插件同时实现对装置直流电源的检测。以继电器的常闭接点实现装置直流电源实
21、现装置直流电源220V220V（或（或110V110V）消失告警。以电压比较回路）消失告警。以电压比较回路检测微机系统所用的检测微机系统所用的+5V+5V、+15V+15V和和-15V-15V。如果系统所有的电源。如果系统所有的电源正常，则点亮装置面板上相应的正常，则点亮装置面板上相应的电源指示灯电源指示灯。如果此时系。如果此时系统投入运行，则点亮面板上相应的统投入运行，则点亮面板上相应的运行指示灯运行指示灯，并接通，并接通24V24V操作电源操作电源 GO TOP39硬件概述电压闭锁插件 BP332 o 为实现各保护的分段复合电压闭锁而设，配置于第为实现各保护的分段复合电压闭锁而设，配置于第
22、二层机箱。输入由保护主机发出的差动、失灵保护二层机箱。输入由保护主机发出的差动、失灵保护的分段动作信号以及联络开关动作信号；同时输入的分段动作信号以及联络开关动作信号；同时输入由闭锁主机发出的差动、失灵保护的复合电压闭锁由闭锁主机发出的差动、失灵保护的复合电压闭锁分段开放信号；输出分段开放信号；输出24V24V控制信号去控制各单元插件控制信号去控制各单元插件上闭锁继电器的接点。上闭锁继电器的接点。 GO TOP40硬件概述出口信号、告警信号插件 BP333 Q 以继电器接点的方式输出装置的出口信号和告警信号，以继电器接点的方式输出装置的出口信号和告警信号，每个插件可以输出每个插件可以输出6 6
23、个不同定义的信号。根据工程需要，个不同定义的信号。根据工程需要，配置于第一层机箱。配置于第一层机箱。Q 输入输入6 6路由光耦插件来的驱动信号至继电器动作线圈，输路由光耦插件来的驱动信号至继电器动作线圈，输入由保护主机控制的复归信号至继电器的复归线圈。入由保护主机控制的复归信号至继电器的复归线圈。Q 1 1路光耦信号控制路光耦信号控制2 2个个DSPDSP继电器，输出继电器，输出2 2对自保持常开接对自保持常开接点（第点（第3 3路除外）、路除外）、2 2对不保持常开接点，分别对应屏面对不保持常开接点，分别对应屏面点灯信号、中央信号接点、远动接点、起动录波接点。点灯信号、中央信号接点、远动接点
24、、起动录波接点。 GO TOP41硬件概述电流/电压互感器插件 BP310 /BP311 BP310BP310：可输入：可输入3 3* *4 4路交流电流量，经采样电阻输出采样路交流电流量，经采样电阻输出采样电压至保护单元插件。配置于第三层机箱，最大可容纳电压至保护单元插件。配置于第三层机箱，最大可容纳6 6个同类插件。需注意的是，额定电流为个同类插件。需注意的是，额定电流为5A5A时与额定电流时与额定电流为为1A1A时，插件中选用的电流互感器匝数比是不同的，应时，插件中选用的电流互感器匝数比是不同的，应在订货时预先申明。在订货时预先申明。 BP311BP311：可输入：可输入3 3* *4
25、4路交流电压量，独立的次级线圈分别路交流电压量，独立的次级线圈分别输出至保护主机和闭锁主机。输出至保护主机和闭锁主机。 GO TOP42硬件概述电源模块插件 BP360、BP361 T 电源插件搭载有电源插件搭载有4 4个独立的模块化电源个独立的模块化电源保护元保护元件电源、闭锁元件电源、管理机电源和件电源、闭锁元件电源、管理机电源和24V24V操作电操作电源。其中保护元件电源与闭锁元件电源是可以互换源。其中保护元件电源与闭锁元件电源是可以互换的。每一电源模块都有一船形小开关。的。每一电源模块都有一船形小开关。GO TOP43End of this ChapterBP2B母 线 保 护 系 统
26、 原 理 图SBJ3SBJ2BJ1SBJ1BJ2BJ1+B24电 源检 测LP24保 护 电 源LP1SJ3YJ24TJ24YJ1TJ1出 口SJ2CJ3SJ1CJ2CJ1+C241#间 隔 电 流24#间 隔 接 点1#间 隔 接 点24#间 隔 电 流TAII母 电 压III母 电 压I 母 电 压滤波TV公 共 接 点 1开出开入保护元件CPU开入电路光电隔离模数滤波光隔开 出信 号回 路公 共 接 点 12保 护 元 件模数操 作 电 源电 源检 测管 理 电 源闭 锁 电 源通 讯 接 口管 理 元 件TXTXRX管理机RX5V液 晶 显 示键 盘III母 电 压II 母 电 压I
27、母 电 压光隔闭锁元件CPU录 波远 动开出中 央开入闭 锁 元 件模数TV滤波BP|2B母母线线保保护护系系统统原原理理图图GO TOP主接线形式：双母线接线 o 仅L1失灵接点不需接入。o 母联及母线上元件的TA极性如下：IIPIL1GO TOP45主接线形式： 母联兼旁路形式的双母线接线o只需引入母联到旁母的刀闸位置至图纸“旁母跨条辅助接点”；o母联TA的极性与II母上的元件一致。o引入母联代旁路的失灵起动接点至图纸“L1失灵起动接点”，当母线通过母联带旁路时，该失灵起动接点有效。IIPI母联到旁母刀闸L1IPII母联到旁母刀闸L1 II母带旁母 I母带旁母 GO TOP46主接线形式：
28、 旁路代母联形式的双母线接线o定义旁路间隔为图纸L4单元；o只需引入母线到旁母的刀闸位置至图纸“旁母跨条辅助接点”；o旁路兼母联TA的极性与II母上的元件一致。o引入旁路的失灵起动接点至图纸“L4失灵起动接点”，当母线带旁路时，该失灵起动接点有效。PIII旁母到I 母 跨条L4 旁母到I母有跨条 旁母到II母有跨条PIII旁母到I I 母 跨条L4GO TOP47主接线形式： 双母单分段 L1L4L7IIIIIIGO TOP48主接线形式： 双母双分段L1L7L1IIIVL4IIII甲乙GO TOP49End of this Chapter类别定 值整定范围/ 级差推荐值序号 名称符号母线差动
29、保护比率差动元件1比率差动门坎 Idset0.1 20A / 0.1A2复式比率系数高值KrH0.5 4 / 0.52.03复式比率系数低值KrL0.5 1 / 0.50.5差动复合电压闭锁4差动保护低电压Uab20 99 V / 1 V65 70 V5差动保护零序电压3U01 199 V / 1V4 8 V6差动保护负序电压U21 99V / 1V6 10 V启动元件7相电流突变ir0.120A / 0.1A0.5 5 A定值整定GO TOP50类别定 值整定范围/ 级差推荐值序号 名称符号失灵保护出口失灵复合电压闭锁8失灵保护低电压Uab20 99 V / 1 V70 75 V9失灵保护零
30、序电压3U01 199V / 1V10失灵保护负序电压U21 99V / 1V时间元件11失灵出口短延时TSL0.01 1.99 S / 0.01S0.25 0.3 S12失灵出口长延时TSH0.01 1.99 S / 0.01S0.5 0.6 S母联失灵保护过流元件13母联失灵电流定值ISL0.1 20A / 0.1A时间元件14母联失灵出口延时TMSL0.01 1.99 S / 0.01S0.16 0.25 S定值整定GO TOP51类别定 值整定范围/ 级差推荐值序号 名称符号充电保护过流元件15充电保护电流定值IC0.1 20A / 0.1A时间元件16充电出口延时TC0.01 0.2
31、0S / 0.01S母联过流保护过流元件17母联过流相电流定值IK0.1 20A / 0.1A18母联过流零序电流定值3I0K0.1 20A / 0.1A时间元件19母联过流出口延时TK0.01 1.99 S / 0.01STA断线断线闭锁20TA断线门坎Id-ct0.1 20A / 0.1A 定值整定GO TOP52类别定 值整定范围/ 级差推荐值序号 名称符号失灵保护过流过流元件21第2间隔过流定值I2SL0.1 20A / 0.1A。第m间隔过流定值IMSL0.1 20A / 0.1A44第24间隔过流定值I24SL0.1 20A / 0.1A定值整定GO TOP53参数序号参数名称可选择范围1保护控制字定值组别0 ，1强制母线互联投 ，退充电保护投入时投、退母差投 ，退出口接点投 ，退2通讯控制字保护动作返回报文是否上传3通讯波特率1200 - 38400 bps4本装置通讯地址0 2555自动打印召唤打印 ，自动打印定值整定GO TOP54End of this Chapter
