赵磊
国网宁夏电力有限公司调度控制中心 宁夏银川 750001
摘要： 本文讨论了母线差动保护中常用的差流算法，指出这种算法对母联单元电流的计算存在一定问题，并且对问题进行了举例分析，提出了解决办法。本文还对母联充电保护闭锁母差的必要性进行了分析，提出了实现这种闭锁的方法。
关键词： 母线保护； 母联单元； 差流计算； 闭锁母差
0．引言
母线元件是电力网络中重要的元件，它起到汇集电能、分配电能的作用，它的运行方式直接关系到电网的拓扑运行结构。在保护中，母线保护历来是重中之重；它的正确动作与否直接关系到电网的运行结构，对电力系统的稳定运行有着不可忽视的作用。
与母线相关联的一次设备单元是复杂的，有线路、主变、发变组、母联、分段等多种单元。每个单元的运行特点及方式变化都不相同。其中母联单元具有一定的特殊性。对于它在母线保护中的一些问题应当引起一定的注意。
1 母线差动电流中关于母联单元电流的计算问题
母线差动保护关于差动电流的计算是个关键问题。差动电流应能正确的反应出区内外故障，做到区外故障差流为零，可靠不动作；区内故障差流反应灵敏，可靠动作，切除故障点。
对于常用差流的计算方法进行深入思考，对于潜在的问题进行分析是十分必要的。
1．1母线保护中关于差动电流的常用计算方法
母线的典型结构如图1所示。接线形式是双母线接线带一母联断路器2245。
图1 母线典型接线
其中S14、S24、S34、S44、S15、S25、S35、S45、代表线路单元各自的刀闸位置；当某刀闸合入时其对应的值为1，当某刀闸拉开时其对应的值为0。SM4、SM5代表母联开关2245的两侧刀闸位置，与线路单元一样，当合入时其对应的值为1，当拉开时时其对应的值为1。
一般的保护装置差动电流的常用计算方法如下：
式1代表大差电流的计算，即把220KV-4母线与220KV-5母线看作一条母线；它把除母联单元以外的所有单元的电流全部计入。它用来判断故障在区内还是区外，一般用作母差保护的启动元件。
式2代表220KV-4母线差动电流，即4母小差电流，它把与4母线相关的元件电流计入。它用线路单元的4母刀闸位置判断元件是否与4母相关。
式3代表220KV-5母线差动电流，道理与4母线完全一样。
从上面的算式可以看出，大小差动电流的区别有两点。一是小差判断了刀闸位置，这样可以适应各线路运行方式的变化。二是小差中计入了母联电流，对于母联只采集了开关位置，在正常情况下SM4、SM5一般是合入的，采集开关位置可以判断出母联的运行方式。
从母线差流的计算可以看出，在正常方式下，由于考虑了各单元运行方式的变化，即在运行方式发生变化时。母差仍然保证了选择性。
那么这种通常采用的差流算法有没有一些问题呢？应当说存在一些问题，主要表现在对母联单元的适应性上。
1．2 差动电流中关于母联单元电流的计算问题
一般差流计算只采集母联的开关位置，原因是正常运行时母联两侧的刀闸位置一般是合入的。但是母线不总处在正常运行方式或备用方式下的，例如当母联开关处于检修状态下，两侧的刀闸是断开的，这样形成明显断开点，来保障检修人员的安全。
当母联处在检修状态下，一般的差流计算是有问题的。我们假设以下情况发生：
（1）母联处于检修状态，两侧刀闸断开。在检修工作期间可能分合母联开关。
（2）在母联开关检修间，有高压试验人员对开关进行耐压试验，对母联的部分CT进行测试。
（3）在母联检修期间保护并没有工作任务，保护人员不在场。
（4）在母联检修期间220KV-4母线发生故障。
假设的情况如图3所示
图3 故障示意图
如果上面提到的情况发生，差流计算会出现什么结果呢？
（1）母联开关在检修中处于合位，那么HWJML=1；
（2）此时高压试验在打压过程中，若开关本身确实绝缘存在问题，或打压操作不当，设备可能对地放电，会有电流流过差动CT一次侧，二次侧会感应出电流；或者此时对CT进行变比等试验，同样会有电流流过差动CT一次侧，二次侧会感应出电流；
（3）由于HWJML=1，（2）中感应出的母联电流会参与小差计算，由于它门并不是反映运行中真正的一次电流，会使差流计算结果错误。
最严重的是，如果此时220KV-4母线发生故障，因为母联电流参与计算，会使4小差电流的灵敏度受到影响，若母联感应电流与4母其它单元的电流和方向相反，可能会使4母差保护拒动，会使正常运行的5母线误动。
由上面的分析可以看出，小差电流母联单元只采集母联开关位置是存在问题的。那么采取什么办法来解决上述问题呢？
有两种解决的办法：
（1）为母线保护装置加装母联检修压板。当母联检修时此压板投入，不管母联开关位置如何，母联电流不参与差流计算。这种方法必须有变电运行人员参与操作。目前RCS-915多采取这种方法
（2）修改差动电流计算，使差动电流的算法如下：
算法修改后使母联电流参与计算不仅仅取决于母联开关位置，还与两侧刀闸相关。这样，当母联开关处于检修状态时，由于两侧刀闸断开，SM4=0、SM5=0，使得母联电流不参加差流计算，从根本上解决了问题。这种方法增加了刀闸位置接点的采集，如果接点位置切换存在问题，也会影响差流计算，但接点异常毕竟是小概率事件。如果在软件上增加监视接点的程序，同时变电人员加强监视，会消除这个问题的。
为了更好的使母线保护可靠运行，最好的办法是两种办法都采用。互相独立，互为补充。但目前实际上不都是这样处理的，应当引起必要的重视。
2关于母联充电保护闭锁母差问题
2．1母联充电保护的概念
当一条母线全电压运行，另一条母线备用而没有电压。当用运行母线作为电源，通过母联开关对备用母线进行充电加压，这个过程就是充电。为防止备用母线充电前本身存在故障，运行母线对备用母线充电充到故障的情况下，引起全停事故发生，应当配置保护。这种保护称母联充电保护，它动作于跳开母联开关以切除备用母线，以隔离故障。
2．2母联充电保护闭锁母差的必要性
当充电过程进行时，对母差是有影响的。我们对充电过程进行分析，可以看出对差动保护的影响。
当充电前，由于母联开关处于分位，HWJML=0。充电时，手合母联开关后，开关由分位到合位。充到故障时，有大电流流过母联开关。由于母联开关已处于合位，HWJML=1。
仔细思考这个过程，会发现并不是严格意义上的同时发生。短路电流是电气量，母联开关位置是机械量，当母联开关由分变合时，故障电流瞬时出现，而母联开关位置由于机械变位、继电器切换等多个环节，会比电气量慢出现。图5表示出了这种变化的时序图。
图5 母联电流与母联位置变化时序图
t1时刻母联开关合上，电流立即出现。一段时间后，t2时刻母联开关位置才变位。由于小差计算母联电流与母联开关位置相关，当充到故障后，t1与t2之间的时刻，由于母联位置没有立即变位，会使正常的母线会出现差流而保护动作，造成切除正常母线。
为防止这种情况发生，充电保护应瞬时闭锁母差一会，当开关变位进入后自动解除
闭锁。
2．3母联充电保护闭锁母差实现方式的探讨
母联充电保护的配置一般有两套，母线保护装置中的母联充电保护，一般叫做内充。独立于母线保护装置，单独配置的充电保护装置，一般叫做外充。
母联充电保护闭锁母差，内充外充都应该实现。但在实现的方法中应当注意技术上的一些细节问题。如果不注意这些细节的问题，可能实现不了预想的功能。
2．3．1内部母联充电闭锁母差实现方式
母线保护装置中一般配有母联充电保护，这种保护可通过控制字投入是否闭锁母差。
有的是靠内充保护动作来闭锁母差。内母充一般是判开关由份到合的变位，且母联电流超过过流定值的时后，延时动作；这种办法是不行的。有还采用判开关变位的方法。经过上面的分析也是不行的。
正确的逻辑是：当母联两边刀闸处于合位，一段母线有压，一端母线无压；检测到母联有电流时，立即闭锁母差一段时间后再开放。
内母充闭锁母差的功能在母线保护调试中应当特别注意。
2．3．2外部母联充电闭锁母差实现方式
（1）一般的思路是在外充保护引一个开出接点作为母线保护的闭锁母差开入。如图6所示。
图6 外部充电闭锁母差实现
这种办法从直观上看有道理，细一想存在问题。因为母差保护是瞬动，0秒动作，而充电保护是延时动作。根本来不及闭锁动作。
这种办法显然不能采用。
（2）利用SHJ闭锁
实现方法如图7。
图7 利用SHJ实现闭锁母差
动作过程是手合接点SH闭合，SHJ继电器启动，SHJ接点闭合，一对SHJ接点去沟通HQ使母联合闸，另一对SHJ用来闭锁母差。
时序图如图8所示。
图8 母联操作变化时序图
从时序图来看，t0时SHJ闭合，t1开关合位，t2开关位置切换。由于SHJ先于t1与t2的时间段内闭合闭锁母差，即使充到故障母线上，也不会使正常的母线动作。
这种方法是可取的。
3．总结
母线是电力系统中重要的元件，它的正确动作与否直接关系到电网的运行结构，对电力系统的稳定运行有着不可忽视的作用。母线保护中，其中母联单元的一些问题应引起注意。
（1）对于差流中关于母联电流的计算，应当考虑到母联开关检修状态时的影响，只考虑母联开关位置是存在问题的。应当在母线保护装置中配置母联检修压板；以及修改差流算法，使母联电流与两侧刀闸位置相关。
（2）利用母联开关对备用母线进行充电的过程中，对母差保护是有影响的。在充电过程中应当瞬时闭锁母差一段时间。内外母充都应实现这个功能。在实现这个功能中的一些问题需要注意。
参考文献：
[1]国家电力中心 《电力系统继电保护规 定汇编》 中国电力出版社 2002
[2]高校规划教材 《电力系统继电保护》 中国林业电力出版社 2006
[3]BP-2B微机母线保护装置技术说明书 深圳南京自动化研究所
作者简介：
赵磊（1987-），工程师，从事于保护、调控运行工作。