母线保护配置
母线的接线方式
1、单母线接线
单母线接线方式
优点：简单清晰、设备少、投资少，运行操作方便，有利于扩建。
缺点：可靠性和灵活性较差，母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有的电力装置，在整个检修期间均停止工作。
2、单母线带分段接线
单母线带分段接线
可以提高供电可靠性和灵活性对重要用户可以从不同段引出两回馈线，由两个电源供电。两组母线可以并列或分列运行。分段的数目，取决于电源数量和容量通常以2-3段为宜。
3、双母线接线/双母线双分段接线
双母线接线方式
每回路都经过台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接，正常运行时，其中一组隔离开关合上，另一组隔离开关断开，母线之间通过母联断路器连接。
双母线双分段接线方式
4、3/2断路器接线（500kV采用）
3/2断路器接线方式
母线故障原因
1、母线绝缘子和断器套管因表面污秽而导致的內络
2、装设在母线上的电压互感器及母线与断路器之间的电流互感器发生故障
3、倒闸操作时引起断路器或隔离开关的支持绝缘子损坏
4、由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成孤光短路
故障类型
1、母线故障开始阶段大多表现为单相接地故障
2、随着短路电弧的移动，故障往往发展为两相或三相接地短路
母线故障的危害
1、跳开故障母线上的所有元件
2、造成大面积停电事故
3、破坏系统稳定运行
4、使故障进一步扩大
母线保护的定义
通俗的讲，就是有选择的快速、可靠、灵敏进行判断和动作，切除母线故障的装置就称为母线保护。
与其他主设备保护相比，对母线保护的要求更苛刻。
(1)高度的安全性和可靠性
母线保护的拒动及误动将造成严重的后果。母线保护误动将造成大面积停电;母线保护的拒动更为严重，可能造成电力设备的损坏及系统的瓦解。
(2)选择性强、动作速度快
母线保护不但要能很好地区分区内故障和外部故障，还要确定哪条戓哪段母线故暲。由于母线影响到系统的稳定性，尽早发现并切除故障尤为重要。
母线保护简介
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。
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等功能。
母线差动保护
母线差动保护设有大差启动元件、小差选择元件和电压闭锁元件
1、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。大差不受母线运行方式影响。
2、各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。小差元件与各支路刀闻位置有关，软件自动识别，对小差电流实时计算。
母线大差用于判别母线区内和区外故障，各段母线小差用于故障母线的选择。
3、为了防止由于差动保护或开关失灵保护的出口回路被误碰或出口继电器损坏等原因导致母线保护动作，增加了复合电压闭锁。
下面以双母线接线方式为例进行讲解：
母线保护与所有CT二次回路的关联
母线保护与所有CT二次回路的关联
母线保护与母线PT二次电压回路的关联
母线保护与母线PT二次电压回路的关联
母线保护与所有开关跳闸回路的关联
母线保护与所有开关跳闸回路的关联
大差元件
上图中四路电流之和就是大差，如果母线上没有故障，流入的电流一定等于流出的电流，上图中四个间隔电流的矢量和等于0，如果母线内出现故障，上述矢量和不等于0，以此判断是否为母线内故障还是母线外故障。
I母小差
在上图绿框内，如果在Ⅰ母上没有故障，流入绿框的电流=流出绿框的电流，否则不相等，以此判断Ⅰ母故障。
Ⅱ母小差
上图中蓝色方框内的就是Ⅱ母小差，原理同上。
复合电压闭锁
由低电压元件(Uψ)、负序电压元件(U2)及零序电压元件(3Uo)构成。电压开放条件为或逻辊，三个判据中的任何一个被满足该段母线的电压闭锁元件就会开放，称为复合电压元件动作。
运行方式的识别
根据系统运行方式的需要，双线各连接元件经常在两条母线上进行切換，方式变化时，对于大差没有影响，但对于小差却会产生很大影响。
1、在母差保护中，将隔离开关的辅助接点作为开入量接到保护装置中，保护裝置根据测量到的开入量状态确定该连接元件接在哪条母线上，于是将该连接元件的电流量加到该条母线的小差计算中。
2、母差保护根据隔离开关位置确定保护动作时，跳开哪条回路。
母线差动保护均利用隔离刀闸辅助接点判别母线运行方式，因此隔离刀闸辅助接点的可靠性就直接影响到保护的安全运行情況，一旦刀闸与辅助接点位置不对应将会对母差保护的正常运行造成重大影响。
母线刀闸操作后，母差保护刀闸位置与ー一次位置不对应，可能会导致保护不正确动作。例如，线路送电，I母刀闸合闸后，刀闸辅助接点未闭合，1G未接通，当I母发生故障，可能使I母差动元件拒动。即使母差动元件动作，由于1G未接通，I母差动也不能动作于该线跳闸。同理，未合闸的刀闸辅助接点闭合，也可能导致母差保护误动作或元件误跳闸。
母线保护回路示意图
模拟盘
BP-2C、PCS-915母差保护屏上都有模拟盘，可以用指示灯指示出某回路所在哪条母线，每个间隔的母线侧刀闸都有一个把手可以控制模拟盘上刀闸状态。（比如某个间隔挂在Ⅰ母上，如果该刀闸的辅助接点故障，母差保护并没有收到1G的位置开入，此时可以将对应把手打到“合位”，强制把该间隔开入给母差保护，这样的话，即使这个刀闸的辅助触点故障，也不会影响到母差保护的正常运行）
减少刀闸辅助触点的不可靠性对保护的影响，实时监视刀闸辅助接点的状态。
模拟盘
把手的二次回路原理图，S1强制接通，S2强制断开
把手共有三个位置可以选择:强制接通、自动、强制断开。把手打至“自动位置”，模拟盘上刀闸位置应自动根据一次刀间位置变化而变化。正常运行时把手应打至“自动位置”。
母线互联
当进行倒母线操作时，某一回路的两把母线刀闸同时合上的过程中，形成了两条母线之间的固定连接，称为母线互联状态。
母线互联状态
此时，任意一条母线故障必须将两条母线所有单元全部跳开才能切除故障。当母线互联时，母差保护将只以大差电流作为差动元件的动作判据，不再计算小差电流，差动保护动作后，不再选择母线，直接跳开全部开关。
母差的两种运行方式
1、母差“选择方式”:母差保护能够按照一次设备的运行方式选择故障母线，分别跳闸。也称“有选择方式。
2、母差“非选择方式”:母线故障时，母差保护不选择故障母线直接跳开各母线上的断路器。隔离开关跨接母线运行时、投入“母线互联”、“母联互联”、“单母方式”压板时均会使母差“非选择跳闸。也称“无选择方式。
BP-2B与RCS/PCS-915保护的不同点
1、间隔指定
RCS-915或PCS-915模拟盘母联没有专门的间隔，第1、6、11、16间隔是建议接主变的。
BP-2B模拟盘的第1间隔是指母联，第2、3间隔是给主变的。
2、母联位置判定
RCS-915或PCS-915中母联位置的判断只需引入母联的TWJ。主接线图中母联开关空心是说明母联在合位。(TWJ=1，母联分位，TWJ=0，母联合位)
BP-2B中判母联位置需同时引入DL常闭(或TWJ)和DL常开(或HWJ)。仅当母联常闭接点闭合且常开接点断时才认为母联开关在分位，其他情况均认为在合位。主接线图中母联开关实心是说明母联在合位。
3、基准变比
RCS-915或PCS-915中的基准是取多数相同CT变比为基准变比，备用间隔都设为0，可以通过设CT调整系数来反映各支路CT一次额定电流之比。
BP-2B中的基准变比是选取实际设定的所有间隔CT变比中的最大值为基准变比，备用的间隔整定为可设定的最小变比。
4、母联CT的极性
BP-2B中母联CT的极性规定朝向Ⅱ母。
RCS-915或PCS-915中母联CT的极性规定朝向Ⅰ母。
5、比率差动的判据
RCS-915或PCS-915采用的是常规的比率差动判据。
BP-2B中母差保护差动元件采用复式比率差动判据
优点：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和区内故障。
母联充电保护
当任一组母线检修后再投入之前，利用母联(或分段)开关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，利用充电保护切除故障。
母联充电保护
如上图中，上侧母线是检修母线，下侧母线是带电母线，当Ⅰ母完成检修后，进行充电操作时，合上母联开关，电压从带电母线经过母联开关到达完成检修的Ⅰ母，如果Ⅰ母有故障，合上母联开关就意味着合于故障点，母联开关应在第一时间内跳开，以将故障从系统上隔离开来。这就是母联充电保护。之所以设置这样一个保护，是因为母联充电保护的定值很小，动作时间也很短，充电保护在动作时会闭锁母差保护，防止母联合于故障母线时母差动作跳开所有出线，扩大事故范围。如果Ⅰ母没有故障，在合上母联完成充电之后，应退出母联充电保护。也就是说在投入母联开关的同时才投入母联充电保护，在延迟一定时限后，母联充电保护会自动退出。一般地，母联充电保护有长、短两个延时的定值，可以用于充主变、充主变、充线路等多种情况。
母联过流保护
当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。
母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定偵时，母联过流起动元件动作。
母联过流保护
母联充电保护与母联过流保护的区别
母联充电保护是受母联开关手合控制器接点控制或受充电保护逻辑控制投入的，母联充电保护是瞬时投入，当手合断路器或满足一定充电逻辑条件时，母联充电保护自动投入，经一定延时后，母联充电保护会自动退出。而母联过流保护，是当三相或者零序过流元件动作后，经整定延时再跳开母联断路器的保护。它并不受到母联开关手合继电器接点的控制，也不受充电保护逻辑的控制。母联过流保护是长时间投入的。它们的共同点是都不经电压闭锁，只要电流达到动作值，均将母联开关跳开。
考虑到操作的方便性及运行的安全性，一般不使用母差保护装置中的母联充电、过流保护功能，而是设置独立的母联保护装置，采用其中的充电、过流功能。
母联死区保护
所谓死区保护是指母联开关和母联CT之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于CT侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，通常设置了母联死区保护。
在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联CT仍有电流，且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况下，死区保护经延时跳开另一条母线。
母联合位死区保护
将母线上所有开关跳开，见下图：
母联合位死区保护
母联分位死区保护
考虑到母线分列运行的情况，防止造成两条母线全停。当两母线都有电压、母联在跳位且三相均无电流时，母联电流不再计入两条母线小差。
母联分位死区保护
母联失灵保护
当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后第一时限切除(母联)分段开关，第二时限切除两母线上所有连接元件。
母联开关失灵保护判别及动作条件(1)有保护曾给他发过跳闸命令(2)在一定时间内母联仍存在电流
母联开关失灵保护判别及动作条件
(1)有保护曾给他发过跳闸命令
(2)在一定时间内母联仍存在电流
如上图中，Ⅰ母出现接地故障，它瞬间拉低了Ⅰ母和Ⅱ母的电压，此时，母差保护动作，将母联开关和Ⅰ母上所有开关跳开，正常情况下，故障点已经隔离开了，但是，我们会发现，向母联开关发出跳令之后，母联仍然流过电流，并且Ⅱ母电压仍然被拉低，这就说明母联开关仍然在合位，此时母联失灵保护动作，将Ⅱ母上所有的开关都跳开。
母联失灵保护逻辑框图
起动母联失灵的保护有母差保护、母联充电保抑、母联过流保护、失灵保护及外部保护。
其中，母联过流保护、失灵保护及外部保护需要经过控制字选择是否投入起动母联失灵保护。
母联非全相保护
当母联断器某相断开，母联非全相运行时可由母联非全相保护延时跳开三相。
非全相保护由母联TWJ和HW接点起动，并可釆用零序和负序电流作为动作的辅助判据。
在母联非全相保护投入时，有非全相开入且母联零序电流大于母联非全相零序电流定值，就母联负序电流大于母联非全相负序电流定值，经整定延时跳母联开关。
母联非全相保护的逻辑框图
断路器失灵保护
当系统发生故障，故障元件的保护动作而其断路器操作失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护作用于本变电站相邻断路器跳闸。有条件的还可以利用通道，使远端有关断路器同时跳闸的接线称为断路器失灵保护。
断路器失灵保护是近后备中防止断路器拒动的一项有效措施
断路器失灵的原因
①断路器跳闸线圈断线；②断路器操作机构出现故障；
③断路器的动力压力低(空气、弹簧、液压)；④直流电源消失；⑤控制回路故障等。
断路器失灵的影响
①损坏主设备或引起火灾扩大停电范围；②可能使电力系统瓦解。当发生断路器失灵故障时，要依靠各相邻元件的后备保护切除故障，由于故障被切除时间过长，可能会影响系统的稳定运行，甚至可能使系统瓦解。
失灵保护构成的原理
判断断路器失灵应有两个主要条件:
①有保护对该断踣器发出跳闸命令。(本条件判断在线路保护或主变保护装置中实现)
②该断路器在一段时间内一直有电流，这样オ能真正判断是断路器失灵。(本条件判断在母线保护装置或线路辅助保护装置中实现)
该断路器在一段时间内一直有电流，是指断路器中还流有任意一相的相电流，或者是流有零序或负序电流，此时相应的电流元件动作。满足这两个条件说明是断路器失灵上述两个条件只满足任何一个，失灵保护均不动作。
通过引入刀闸位置接点，确定失灵断路器接于哪条母线从而经过该母线的电压闭锁元件，去切除该条母线。(本部分在母线保护装置中实现。)
失灵保护起动后经跟跳延时再次动作于该线路断路器，经失灵延时切除该元件所在母线的各个连接元件
失灵保护构成原理
1、失灵保护跳闸对象-双母线接线
①线路断路器失灵
跳断路器所在母线上的所有断路器
线路支路采用保护分相动作接点作为分相跳闸启动失灵开入母线及失灵保护。
采用操作箱三跳启动失灵(TJR)动作接点作为三相跳闸启动失灵开入母线及失灵保护。
线路断路器失灵
②母联断路器失灵
母联合位时，跳所有母线上的所有断路器。
母联分位时，跳故障侧母线上所有断路器。
母联和分段支路采用操作箱三跳启动失灵(TJR)动作接点作为三相跳闸启动失灵开入母线及失灵保护。
母联断路器失灵
③变压器断路器(高压侧断路器)失灵
跳断路器所在母线上的所有断路器。
跳变压器接有电源侧断路器(变压器各侧开关：高、中、低压侧)。
变压器断路器失灵
变压器支路断路器失灵保护动作应联跳主变三侧，利用母线保护动作启动主变非电量保护，实现跳主变三侧开关
主变变高失灵保护如果不具备联跳主变三侧断路器的功能：
a.变高断路器失灵时，只能通过变压器后备保护动作跳开主变三侧断路器。这就会产生如下问题:当母线故障，220kV主变高压侧断路器失灵时母线保护会跳开变压器所在母线上的所有断路器，切断该母线上的其他有源支路。但是主变中、低压侧断路器并没有断开，若主变另两侧有其它电源存在，则会通过另两侧开关继续向高压侧母线供电，提供短路电流。而变压器后备保护的动作时间较长，短路电流很可能会烧毁变压器。
b.系统环网内的220kV变电站发生母线故障，母差动作跳主变220kV侧断路器失灵时，系统通过主变另两侧传送故障电流，可能会导致多台主变后备保护动作。为了防范高压侧失灵保护联跳主变三侧回路不完善所带来的系统风险，要求220kV主变高压侧失灵时，能够联跳主变各侧开关。
④主变保护起动失灵
电气量保护动作起动失灵，非电量保护不起动失灵，主变压器后备保护跳母联分段不起动母联分段的失灵；
设置三相跳闸起动失灵回路，及独立于失灵起动回路的解除复压闭锁回路；
解除复合电压闭锁回路，是考虑到当主变低压侧故障而高压侧开关失灵时，高压侧母线电压下降不大，电压闭锁元件灵敏度可能不够，为防止该情况下失灵保护拒动，需要在失灵保护启动时，同时解除复合电压闭锁。
⑤双母线双分段的分段起动失灵
a.配置独立的分段保护时其充电过流保护起动失灵通过操作箱TJR给分段两侧的母线保护提供三相跳闸起动失灵开入;
b.分段两侧的母差保护动作应给对侧提供起动分段失灵开入，与操作箱TJR起动失灵并联作为外部起动分段失灵开入。
双母线双分段的分段起动失灵
2、失灵保护跳闸对象-------3/2接线
①边断硌器失灵
a.跳边断路器所在母线上的所有断路
b.跳中断路器
c.起动远跳功能跳开与边断路器相连的钱路对侧断路器(或变压器各侧断路器)
边断路器失灵
②中断路器失灵
a.跳两个边断路器
b.起动远跳功能跳开与中断路器相连的线路对侧断路器(或变压器各侧断路器)
中断路器失灵
3、不启动失灵的几种情况
主变非电气量保护、安全自动装置、电气量的三相不一致保护和主变后备保护跳母联分段跳闸，不启动失灵。
母差、失灵保护与其他保护的配合
母线保护将母线差动保护、母联充电(过流)保护、母联非全相保护、断路器失灵保护等多功能综合为一体的微机型保护装置。微机型母线保护中的各个功能共享数据信息和跳闸出口，省去了独立的失灵保护屏，简化了二次接线。
母差和失灵合的缺点是在保护检验时，母差保护和失灵保护可能会同时停运。由于失灵保护为线路或主设备故障时保护动作而对应断路器失灵的后备保护，因此母差保护和失灵保护的短时间同时停运与分别停运对系统的影响差别不大，故相比较而言，新建220kV站应采用微机型母线保护中的斷路器失灵保护功能。
使用微机型母线保护内部的失灵保护功能时，断路器失灵保护应采用裝置带电流检测元件的方式。因为使用装置内部的电流检測元件，可实现电流判别到失灵出口的“无触点”连接，避免了因电流检测元件接点粘连或被误碰等原因引起的失灵保护误启动问题，有利于失灵保护的可靠运行。
母线互联或单母方式压板
用于告知装置各连接元件均接于同一母线的压板。此压板需在单母线运行方式、刀闸跨接方式或倒闸操作期间投入。
母联充电(过流)保护功能。
不使用装置中的母联充电(过流)保护功能，采用独立的外部充电(过流)保护装置。
无论是在一、二次设备检修后的恢复操作，还是在新设备的投运过程中，母联充电(过流)保护的使用均很频繁；且新设备投运时，母线保护一般需退出口。考虑到操作的方便性及运行的安全性，以采用独立的外部充电(过流)保护装置为好。
外部充电(过流)保护装置启动母联失灵时，应通过保护动作接点经失灵启动压板启动；充电(过流)保护退出时，其启动母联失灵的压板也应同时退出。
由母联或已运行线路向空母线充电时，一般不闭锁微机型母线保护中的母差保护功能，同时母差应投“有选择”方式。
【释义】由母联或已运行线路空充母线时充电保护不闭锁母差(母差投有选择方式)的理由
由母联向空母线充电时(母联CT位于被充母线侧)，当母联断路器和CT之间的死区发生故障，若不投入母差保护，母差自然不会动作;充电(过流)保护也将因CT中无电流而不能动作，从而使得母联失灵(靠母差或充电(过流)保护启动)不能被启动，死区保护也不会动作。这必将延迟故障切除时间，并可能扩大事故停电范围，甚至破坏系统运行的稳定性。
由母联向空母线充电，或由已运行线路向空母线充电时，若被充母线有故障，母差在“有选择”方式下，运行母线的小差不会动作所以不会被误切。但母差若投“非选择”跳间方式，由于大差将动作，复压闭锁也可能开放，运行母线将会被误切除。
下列情况母差保护应投“无选择”方式:
(1)单母线运行时;
(2)母线进行倒闸作业期间;
(3)采用刀闸跨接两排母线运行时
(4)母联兼旁路开关代路时
(5)其它需要投入“非选择”方式的情况。
双母线接线装置刀闸辅助接点的开入宜通过强电回路直接取自开关场。
【释义】ー方面保证了两套保护回路的独立性，另一方面避免了取自各间隔电压切换继电器接点时受该间隔保护检修等的影响。
启动失灵保护(含母联失灵保护)的接点应直接引自各保护装置。
【释义】失灵启动开入引自保护装置，回路明晰，中间环节少，且可避免断路器的非全相保护、变压器的非电量保护等通过操作箱启动失灵。
各保护启动失灵回路的压板应分相设置于保护动作接点之后。
【释义】为防止保护装置有工作时误启动失灵保护，启动失灵的压板不宜仅加在该间隔的正电源侧，保护的各出口接点至失灵保护间均应设置压板。某保护退出运行时，应同时退其出口启动失灵的压板。
闭锁线路重合闸。
母差、失灵保护动作后，能启动线路光纤纵联电流差动保护中的“远跳”，使线路对侧断路器跳闸。
母差保护复压闭锁和失灵保护复压闭锁元件是否共用?
失灵保护复合电压闭锁整定需满足线路末粥故障时有灵敏度。
差动保护低电压闭锁元件按躲过最低运行电压整定，负序、零序电压闭锁元件按躲过正常运行最大不平衡电压整定，在故障切除后能可靠返回，并保证对母线故障有足够的灵敏度，一般可整定为母线最低运行电压的60％～70％。负序、零序电压闭锁元件按躲过正常运行最大不平衡电压整定，负序电压可整定为2～4V，零序电压可整定为4～6V。
双母线接线母线保护中，母线差动保护、断路器失灵保护、母联死区保护、母联失灵保护都要经过复合电压闭锁。
母联充电保护、母联过流保护不经复合电压闭锁。
CT断线
差电流大于CT断线定值，延时若干秒发CT断线告警信号，同时闭锁母差保护(母联CT断线除外)。电流回路正常后，经延时自动恢复正常运行。
母联电流回路断线，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(母联、分段)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。其它CT断线情况时均闭锁母差保护
PT断线
南瑞继保判据：
1、母线负序电压大于12V；
2、母线三相电压幅值之和小于Un，且母联或任一出线的任一相有电流(＞0.04In)或母线任一相电压大于0.3Un。
许继判据：
1、母线负序电压大于6V
2、母线正序电压小于30V
深圳南瑞判据：
任何一段非空母线差动电压闭锁元件动作后延时9秒发PT断线告警信号。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。
