序电流相位差

序电流相位差（精选4篇）

序电流相位差 篇1

0 引言

对于超高压和特高压输电线路, 及时准确的故障诊断是非常必要的。输电线路的故障诊断中故障选相起着重要作用, 尤其对于高电阻故障。基于序分量的故障选相方法一直为人们所关注和研究。较早提出的利用故障引起的电压或电流分量变化的故障选相方法效果良好, 但只能用于故障发生后最初1～2个周期;文献[1]提出了一种行波固有频率的特高压输电线路故障选相方法。文献[2]提出来基于暂态量的超高压输电线路故障选相方法;文献[3]中提出了一种基于暂态电流小波熵权的输电线路故障选相方法。文献[4]将小波变换引入了故障相判别。此外还有使用人工智能算法和模糊数学的故障选相[5,6]。

根据理论分析和动态测试可知, 基于序分量的故障选相方法对超高压和特高压输电线路的故障诊断具有较好的性能。但是, 在电网振荡时, 该方法可能会使继电保护误操作[7]。

本研究根据超高压和特高压输电线路中三相导线及序网络图的结构, 提出以零序和负序电流分量相位关系来判别故障相新方法, 用于正常运行时和电网振荡时出现的高电阻故障, 使用RTDS仿真验证方案的有效性。

1 故障选相方法原理

本研究以长度400 km的500 kV输电线路为系统研究对象。系统示意图如图1所示。内部参数含义如表1所示, 分析的故障类型为单相接地故障 (例如A相接地故障, 表示为“A-g”故障) 以及相间接地故障 (例如B、C相间接地故障, 表示为“BC-g”故障) , 因为相间故障 (例如B、C相间故障, 表示为“BC”故障) 不产生零序故障电流或电压分量, 这一特性使其可以通过使用高于正常条件的零分量设置值将它与其他的不平衡故障区分出来[8]。

本研究以A-g和BC-g故障为例, 说明基于负序和零序叠加电流的故障选相方法。从M点继电器观察的三相导线图和故障序网络图如图2所示。

1.1 A-g故障分析

从图2 (a) 中可得:

因此, 在每一端 (例如M端) 测得零序和负序叠加电流分量的相位角 (以δ表示) 仅仅依赖于相应序网络的各自分布系数:

因为X/R比值很高, C2M和C0M近似于实数, 即δ近似为0°, 这一结果引起的最大误差小于10°。

1.2 BC-g故障分析

BC-g相间接地故障的序网络图如图2 (b) 所示。对于BC-g故障, 在M端测得的角度δ可以表示如下:

一般来说, 接地电阻Rf的值远大于相间电阻Rg, 因此根据公式 (3) , 影响角度δ的主要因素是电阻Rf而非Rg。所以, 在典型的BC-g故障中, 当Rf电阻值在零到无穷大之间变化时, δ的变化范围为0°～90°。

因此, 任意故障电阻值的A-g故障和相对低的电弧电阻值的BC-g故障的相区间为-30°～+30°, 而高阻抗Rf的BC-g故障的相区间为+30°～+90°。

各种故障类型的相区间如表2所示。

相区间2、4、6代表相间故障。如果δ位于其中一个区间, 可以立即确定相间故障的故障相。相区间1、3、5为重叠区域, 代表单相或相间故障。针对重叠区间需要测量单相阻抗和相间阻抗来区分故障类型并识别故障相位。考虑到相间故障的电弧电阻一直很低, 如果测得的相间阻抗超出3段距离继电器保护范围, 故障必定是同一相区间的单相接地故障;如果测得的相间阻抗位于3段距离继电器保护范围内, 并且测得的相阻抗超出3段距离继电器保护范围, 故障必定是同一相区间的相间故障;如果测量所得相间和相阻抗都位于3段距离继电器保护范围内, 必定存在电网振荡, 而非线路故障[9]。

2 故障选相流程分析

如果Z>代表测得的阻抗超出3段距离继电器保护范围, 而Z<表示测得的阻抗位于3段距离继电器保护范围内, 以区间1为例, 判断逻辑如下:

(1) 如果ZA>, 并且ZBC>, 确定为A相接地故障。

(2) 如果ZA<, 并且ZBC>, 确定为A相接地故障。

(3) 如果ZA>, 并且ZBC<, 确定为B、C相间接地故障。

(4) 如果ZA<, 并且ZBC<, 确定为电网振荡, 在200 ms内等待确认。

根据上面4个判断逻辑可以得到:

逻辑 (1) 和 (2) :如果ZBC很高, 例如ZBC超出3段距离继电器保护范围, 可以确定是A-g单相接地故障, 无论单相对地阻抗测量值ZA如何。

逻辑 (3) :如果相间阻抗ZBC低而单相阻抗高, 例如ZBC位于3段距离继电器保护范围内, 而ZA超出3段距离继电器保护范围, 则可以确定为相间接地故障BC-g。

逻辑 (4) :如果阻抗ZBC和ZA低, 例如ZBC和ZA都位于3段距离继电器保护范围内, 这可能是电网振荡加上不平衡故障的结果。在这种情况下, 当无故障相阻抗或者无故障相间阻抗轨迹振荡超出相应距离继电器的3段时, 可以确认故障类型和故障相位。根据多年的动态仿真实验和项目操作经验, 很长的等待时间并没有意义, 200 ms是比较合适的选择。

特高压和超高压输电线路保护的故障选相流程如图3所示。

3 仿真分析

为了验证所提出故障选相方法的有效性, 本研究利用RTDS对故障选相方案进行了仿真[10]。笔者在如图1所示的系统中建立了一些不同运行条件下的不平衡故障。参数系统阻抗比 (SIR) 定义如下:

系统阻抗比反映了系统等效阻抗和继电器保护范围阻抗的比值。本研究考虑到基于叠加序分量的故障相识别方案不受故障发生前负载电流的影响, 所以未考虑负荷角, 在下面的仿真中设定为10°～30°。使用基于叠加故障分量的全周期傅里叶变换分析法作为滤波算法, 以降低谐波和直流分量, 序分量相位角的提取需要20 ms的瞬变故障时间。根据下面的仿真测试, 实际角度δ可能落入故障发生后10 ms后的附近区间。

3.1 A-g与BC-g故障分析

在继电器M点进行测量, 输电线路末端出现电阻为50Ω的A-g故障与BC-g故障, 20 ms后的电流波形和δ轨迹如图4所示。

在A-g故障中, 作为单相接地故障, 根据公式 (2) , 角度δ应当接近于零。同时, 因为存在计算和其他误差, 可以看到A-g故障的相区间具有较宽的边际, 大约为60°。对于BC-g故障, 作为相间接地故障, 根据公式 (3) , 随着Rf值增大, δ变动的近似范围为0°～90°。

作为上述理论分析和数值仿真的必要补充, 系统对不同阻抗情况下的单相接地故障与相间接地故障的δ进行了数值计算, 计算结果如表3、表4所示。

从表3、表4中可以看出, 本研究提出的故障选相方案可以实现精确可靠的识别, 有足够的边际应对意外因素或计算误差, 即使系统在电网振荡时, 也可以实现可靠的故障相识别。

3.2 电网振荡时的RTDS仿真

为了验证在电网振荡时的故障相识别可靠性。以B-g故障为例, 相关仿真结果如下:

电流波形示意图如图5 (a) 所示, 振荡期大约为1 s, 角度δ位于正确的区间如图5 (c) 所示。同时, 笔者测定了故障后ZAC和ZB的分布, 相阻抗和相间阻抗分布如图5 (d) 所示。在故障发生时, 测得阻抗ZAC和ZB都位于相应距离继电器的3段内, 如果故障相未发生跳闸, 故障选相元件将继续按照如图3所示的步骤确认故障相。负序和零序电流波形示意图如图5 (b) 所示, δ轨迹示意图如图5 (c) 所示。

4 结束语

本研究针对500 k V, 400 km的输电线路提出了一种根据负序和零序故障电流的相位差进行故障选相方案, 用于超高压和特高压输电线路正常运行条件下和电网振荡条件下高电阻故障, 该方法能够可靠地给出故障的相区间, 并利用RTDS对提出的故障选相方案进行仿真, 仿真结果证明了提出的故障相位识别方案的可靠性。下一步将利用该方法研究不同的阻抗比对故障选相的影响, 并最终确定故障位置。

在实际的电力系统中, 输电线路往往会受到雷电的冲击、开关的倒闸操作等多种扰动, 这都会导致输电线路电流发生变化, 影响到输电线路故障定位的可靠性。所以在实际工作中, 需要针对多种扰动情况进行大量的研究和分析工作, 以提高输电线路故障定位的准确性。

摘要：为了实现超高压和特高压输电线路的故障快速诊断, 将序电流相位差技术应用到输电线路高阻抗故障选相中。开展了三相网络单相接地故障和相间接地故障分析, 通过零序和负序电流分量相位差对故障相区间进行了划分, 建立了序电流相位差、相阻抗、相间阻抗、3段距离继电器保护范围与故障类型、故障相别的关系;提出了一种以序电流相位差为判断依据的超高压和特高压输电线路高阻抗故障选相新方法;在500 kV, 400 km的输电线路上对该故障选相方案的精确性及可靠性进行了评价, 并进行了RTDS仿真测试。研究结果表明:该故障选相方案能够实现精确可靠的识别, 并有足够的边际应对意外因素或计算误差, 即使在电网振荡时, 也可以实现可靠的系统故障相识别。

关键词：输电线路,序电流相位差,超高压,特高压,故障选相,故障诊断

参考文献

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序电流相位差 篇2

传统配电网一般是含单一电源的辐射状网络,且采取中性点不接地或经消弧线圈接地方式,所以通常只配置不带方向的三段式电流保护[1]。在主动配电网中,分布式电源渗透率的不断提高使得配电网变成一个正常运行功率与故障电流双向流动的有源网络,动态行为更加复杂[2]。发生故障时,传统三段式电流保护由于不具备方向性,分布式电源作故障穿越运行时,易导致保护误动作、拒动作和灵敏度降低,并有可能引起自动重合闸失败,还有可能导致非计划孤岛。非计划孤岛一旦形成,由于失去了大电网的无功和有功支持,电压、频率变得不可控,同时会威胁运行人员的人身安全[3]。

为了保证继电保护的可靠性、灵敏性、选择性,在主动配电网中,必须配备相应的能消除分布式电源对故障电流影响的保护方案。文献[4-5]提出采用距离保护方案以克服分布式电源对配电网继电保护的影响;文献[6-8]提出使用故障电流限制器,以限制分布式电源在故障情况下对故障电流的影响,但是电流限制器有较大的调节惯性,不能快速响应电流变化;文献[9]提出分别根据分布式电源联网或离网运行状态对保护进行设定的方案,这种方法需要对电网的连接情况进行拓扑结构识别;文献[10]提出依据故障水平和分布式电源的连接情况实时调整过电流保护整定值的保护方案;文献[11]提出了一种能根据配电网的运行方式自动调整设定值的新型自适应保护方案;文献[12]提出了一种能适应分布式电源运行情况而自动调整过电流保护定值的网络化自适应保护方案。以上方案均未考虑主动配电网中主动控制方法对保护的影响并且需要提供电压信息。

文献[13]设计了一种仅利用母线上3条以上线路的故障分量电流相位就能判断故障方向的元件,该方向元件不需要电压信息,但是没有就测量过程中的误差对保护判据进行调整,可能会出现误判。欧盟也有采用差动保护和距离保护的主动配电网保护设计方案[14,15,16],但是采用的差动保护对通信通道和数据同步要求较高。文献[17]基于特定配电网的拓扑结构,提出一种分级分层的保护方案,不足之处在于该方案不具备普遍性,只是针对特定的电网结构有效。

本文基于以上研究成果存在的不足,提出了一种利用故障电流正序分量及参考相量相位比较导出的故障方向判据,可以判定故障方向及故障线路,通过故障线路上、下游保护的配合,快速、可靠、有选择性地将故障线路切除。由于保护方案只需要故障后的电流量,不需要电压量及故障前的负荷电流量,减少了电压互感器的安装量,可以获得明显的经济性,保护间只需要传输闭锁信号和跳闸信号,降低了对通信的要求。保护方案采用正序分量实现保护功能,所以适用于各种类型的短路故障,扩大了保护的适用范围。

1 基于电流相位比较故障方向判据

图1为正向潮流下的故障示意图。图中,Es1为公用大电网等效电源,Es2为主动配电网分布式电源和储能设备的等效电源;1和2为装设于母线M和L之间的2个保护;f1、f2为短路点。分布式电源中的旋转型电源按等效电源和等效阻抗串联的形式等效;逆变器型电源按文献[11]提供的方法进行等效,且等效电势和阻抗并不能简单等效为一个定值,而应包含有逆变器的控制过程,是非线性的[18];储能设备同样按照文献[11]中的方法进行等效,依据等效电源电流方向确定储能设备处于电源或负荷状态。为了下文表述方便,对于每个保护安装点,本文将位于其远离公用大电网侧方向的故障称为其正向故障,将位于其靠近公用大电网侧方向的故障称为其反向故障;对于每条线路,本文将位于其靠近大电网侧的保护称为其上游保护,将位于其远离大电网侧的保护称为其下游保护。本文方案的最大特点是利用故障后电流就能检测故障方向,仅需分离出故障电流及其正导数、负导数的基频量,该过程可以利用全相位快速傅里叶变换(FFT)方法实现。

采用文献[19]的约定,规定保护的正方向是由母线流向线路,所有的电气量相位统一到[-π,π)内。故障电流If 1的参考方向如图1所示,If 2选择和If1相同的参考方向。假设:当故障发生在f1处时,母线S到点f1的阻抗为ZSf1且其相角为α;当故障发生在f2处时,母线L到点f2的阻抗为ZLf2且相角为β。

电力系统中单相故障发生的概率最大,本节以单相故障为例推导故障方向判据。

在图1所示的电路中,讨论正向故障和反向故障时的电流情况。

1.1 正向潮流下出现故障

a.正向故障示意图如图2所示。正向故障时假设公共电网母线电压US=US∠φ(US、φ分别为US的模值和相角)。

保护1正向故障时,故障电流为:

为方便说明,本文将相量导数简称为正导数,将相量导数取负简称为负导数。

设f=cos(φ-α)+jsin(φ-α),则If1的正导数为:

If1的负导数为:

为了把各个电气量相角调整到[-π,π)范围内,当相角大于π时减2π,当相角小于-π时加2π。建立参考相量Iref用于检测故障方向:

b.反向故障示意图如图3所示。反向故障时假设负荷侧母线电压UL=UL∠γ(UL、γ分别为UL的模值和相角)。

故障电流为:

If 2的正导数为:

If 2的负导数为:

可得参考相量:

以上分别针对正向潮流条件下正向故障和反向故障计算出了故障电流和参考相量,设置故障方向判据:

其中,If为故障后电流。

由以上分析得正向故障时有:

反向故障时有:

图4(a)、(b)分别是正向潮流条件下,正向故障、反向故障时的故障电流及其正导数、负导数和参考相量的相量图。

依据式(10)和(11),正向潮流时参考相量与故障电流相角差Δ可以作为判断故障方向的判据,当判据Δ=π/2时,应判断为正向故障;当判据Δ=-π/2时,应判断为反向故障。

由此得出如下故障方向判据:

实际系统在测量过程中会产生误差[20],从而有可能导致相角差Δ的计算值存在一定的偏差。假设Δ偏差的范围为[-δ,δ],为了提高故障方向判据的鲁棒性,可进一步将上述等式判据泛化为区间形式的判据,即将方向判据泛化为如图5所示的2个对称的扇形区域。

图5中δ定为泛化角,由此可得到如式(13)所示的改进型故障方向判据。

理论上泛化角δ只要小于π/2,则式(13)中判断正反方向的2个泛化区间便不会有交集,该判据便不会出现故障方向不明确或误判的现象,能保证保护的可靠性。同时,保护的灵敏性也与δ有关,δ越大,则判据覆盖角度范围越大,保护的灵敏性越高。当δ设定为π/2时,灵敏性最高,但易出现故障方向不明确或误判的现象,故应设定适当的泛化角δ。考虑到互感器、保护装置等可能引起的误差并增加一定的裕度量[21,22],δ可根据下式确定:

其中,δTA为互感器产生的误差,互感器的负载按照10%误差曲线选择,其最大误差角约为7°;δPD为微机保护装置本身的误差角,按照每周期24点采样可定为15°;δy为裕度角,通常可设为10°;因此,δ取值不应小于32°,否则难以保证足够的灵敏性。综合上述对判据的灵敏性和可靠性的要求,本文在应用中将泛化角δ设为π/3。

同样的方法可应用于线路另一侧的保护2判断故障方向。当保护1判断为正向故障而保护2判断反向故障时,即可判断出故障位于保护1和保护2之间的线路上。

1.2 反向潮流情况下出现故障

借鉴1.1节对正向潮流条件下故障电流及其正导数、负导数、参考相量相位关系的推导,可得出反向潮流下,故障方向判据与正向潮流时的判据相同,各相量关系如图6所示。

2 基于故障电流正序分量相位比较的判据

以上提出的保护原理只是基于单相或三相短路故障导出的,不能对所有类型故障的方向进行正确判断。由于正序分量存在于对称短路故障和非对称短路故障中,可以从故障电流中分离出正序分量来进行故障方向的判断。

若选择a相作为基准相,在正向潮流条件下发生正向故障时,故障线路的上游最近的保护1检测到的a相电流正序分量为Ia(1)=|Ia(1)|∠ε(ε为Ia(1)的相角),则Ia(1)的正导数为:

Ia(1)的负导数为:

可得参考相量为:

以上计算了正向潮流条件下正向故障的故障电流和参考相量,设置故障方向判据为:

其中,If(1)为故障后电流的正序分量。

同样可得出正向故障时有:

反向故障时有:

可以看出,正向潮流下基于故障电流相位比较的故障方向判据同样适用于故障电流的正序分量。

同理可得反向潮流下基于正序分量的故障方向判据与式(19)、(20)相同,下游保护的故障方向判断方法和上游保护相同,在此不再赘述。

因此各种类型的短路故障均可采用式(13)作为方向判据。

3 基于故障电流正序分量相位比较的保护配合

方案以馈电线路段为单位实现保护功能。将馈电线路分段,分段的标准有很多,可以按接入的负荷或发电机分段,也可以根据地理位置或经济技术标准分段。保护装设于主动配电网中可能出现双向潮流的线路的两端,在潮流只能单向流动的线路上只在线路始端装设保护装置,各个保护之间可以实现信息交互,发送或接收闭锁信号、跳闸信号2类逻辑信号。

配电网中某一段线路故障后,保护会采取以下措施。

a.装设于各线路两端的保护判断故障方向:故障点上游的保护判断出正向故障,故障点下游的保护判断出反向故障,确定故障线路。

b.故障线路两端保护向上、下游邻近保护发送闭锁信号,向故障线路对端保护发送动作信号,故障线路两端保护同时动作,防止非同期跳闸引起非计划孤岛。

以上基于故障电流正序分量与参考相量相位比较的故障方向判断及保护配合方法中,保护采集本地电流信号进行处理,不需要电压信号以及故障前的电流信号,并可将处理结果传送到线路对端保护。保护流程如图7所示,其中故障条件具体可参考文献[21]和[23],如可采用2个相邻工频周期内的电流是否发生突变来判断是否发生故障。

故障方向判据是对故障电流经过严格的数学推导得出的。故障电流由接地电阻、故障类型、分布式电源渗透率以及故障初相角等因素组合产生,对于任意组合方式产生的故障电流都可以得出相同的结论,且各种故障情况下都存在正序故障电流分量。因此,故障电流正序分量相位比较方案可以适用于各种故障条件下、各种类型的故障,即判据具有普遍适用性,故障条件的改变不影响保护的正确性、可靠性。

4 仿真分析

图8所示系统的基准容量为500 MV·A,基准电压为10.5 k V。线路AB、BC、AF为架空线路,线路参数为x1=0.347Ω/km、r1=0.27Ω/km;线路CD、DE、FG为地下电缆,线路参数为x1=0.093Ω/km、r1=0.259Ω/km。在每个节点处接入额定容量为1.5 MV·A、额定功率因数为0.85的负荷。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对此系统进行仿真分析。仿真验证保护2的动作情况,母线B、C接有容量为2 MV·A的分布式电源。相角测量采用文献[20]的方法。

表1为线路BC故障时各相量相角,其中,φI(1)、φ+I′(1)、φ-I′(1)、φref(1)分别表示故障电流、故障电流正序分量If(1)及其正导数I′f(1)+、负导数I′f(1)-和参考相量Iref的相角,后同。从表1可以看出,在保护2的正、反方向分别出现单相接地、两相接地、三相接地故障时,仿真结果和数学推导的分析结果一致,验证了基于故障电流正序分量相位比较的主动配电网保护方案能可靠、正确地区分故障方向。

线路BC中点三相故障时,对应的仿真结果如表2所示,表中各相量的相角均已统一到[-π,π]区间内。

表2表明,保护1、2、6对故障的判断结果是正向故障,而保护3、4、5的判断结果是反向故障,可以判断出故障位于保护2、5之间的线路上,其中保护3的正序分量的正导数的相角为217.4°,超出了约定的[-π,π]区间范围,将其调整为-142.6°,保护4、5的相角进行了同样的调整。可见,保护可以正确识别出故障线路,保护2、5动作,切除故障线路,其他保护不应动作。

线路BC中点两相故障时,相应的仿真结果如表3所示。

表3表明,保护1、2、6的判断结果是正向故障,而保护3、4、5的判断结果是反向故障,可以判断出故障位于保护2、5之间的线路上,保护可以正确识别出故障线路段;保护2、5分别向保护6、3发送闭锁信号,同时向对端发送跳闸信号,保护2、5动作,切除故障线路,其他保护不应动作,保证了保护的选择性。其中保护3的正序分量的正导数的相角为236.2°,超出了约定的[-π,π]区间范围,将其调整为-123.8°,保护4、5的相角进行了同样的调整。

假设互感器的负载按照10%误差曲线选择,误差角设定为5°;微机保护装置一周期采样24点,误差角设定为15°。计及相角误差后,线路BC中点三相故障时,对应的仿真结果如表4所示。

表4表明,考虑保护误差后,本文方法仍能够可靠地对故障区段做出正确判断,即设置保护的范化区间后,保护可以正确动作。

以上仿真结果验证了在各种类型故障下,本文所提出的保护方案都能正确、可靠地区分故障方向并采取正确的措施。

5 结论

文章针对主动配电网提出了一种新的保护方案,该方案仅需要故障后的电流信号就能判断出故障方向,从而确定故障线路,故障线路两端装设的保护向故障线路上、下游的保护发送闭锁信号,向对端发送跳闸信号,最后两端保护同时跳闸,切除故障线路。该方案的主要优点在于:

a.仅仅利用故障后电流信号的正序分量就能通过相位比较判断出故障方向,不需要电压信号,也不需要正常运行时的负荷电流,相对传统的基于电压信号的保护方案具有更高的实用性和更广的适用范围,减少了电压互感器的装设要求,具有明显的经济性;

b.相对传统的电流保护方案,该方案不受潮流方向、接地电阻、故障类型、分布式电源连接位置和并网容量的影响,能同时用于主动配电网保护和传统的被动式配电网保护,具有高度的可靠性;

c.在对故障方向做出明确判断的基础上,故障线路两端装设的保护向故障线路上、下游的保护发送闭锁信号,最后故障线路两端的保护同时跳闸,切除故障线路,具有较高的选择性并且能有效避免非同期跳闸从而避免非计划孤岛;

d.基于故障后电流相位比较的保护方案本质上也是一种克服分布式电源对配电网继电保护影响的有效方法。

摘要：主动配电网中分布式电源渗透率的提高和运行方式的复杂性可能引起保护拒动、误动或重合闸失败等问题,为此提出了一种适用于主动配电网的保护方案。该方案基于故障电流正序分量和参考相量的相位比较构造了故障方向判据,可快速准确地定位故障区段,并由此实现故障点上、下游保护有选择性地配合动作。考虑到实际应用中系统误差的存在,通过引入泛化角提高了故障方向判据的鲁棒性。该方案只需要故障后电流信号,可减少电压互感器的装设,且保护配合只需要传输闭锁信号和跳闸信号,可降低对通信的要求。最后通过对不同类型故障的仿真,验证了该方案的有效性。

序电流相位差 篇3

微电流传感器是把不便于直接测量的小电流信号, 比如电力系统绝缘设备的泄露电流等, 转换成可以直接被测量的信号。被转换出来的信号不仅幅值上与原信号有一定的比例关系, 在相位上也有一定的对应关系。微电流传感器用于微电流信号测量时, 输出信号和原信号应具有一个稳定的幅值和相位的对应关系。但是, 由于受外界的干扰, 微电流传感器磁芯的性质随着时间会发生一定的变化[1], 导致幅值和相位对应关系的变化, 造成测量结果误差。

近些年, 微电流传感器被广泛应用在电力设备的介质损耗tanδ的测量上[1,2,3,4,5,6]。介质损耗tanδ是一个对相位敏感的量, 相位测量精度的要求在0.06°以内。而在测量现场受到强电磁干扰, 环境温度、湿度等的大幅度变化以及冲击电流等恶劣条件的影响, 微电流传感器的性能会随时间发生变化。现有的电力设备绝缘在线监测方法无法对这种漂移进行有效地校正, 在实际运行中不能获得高稳定性的tanδ测量结果。因此, 实现微电流传感器的自动校正对提高tanδ的测量精度十分重要。

文献[2]在传感器的输入端增加一个可控的相位和幅值已知的测量信号, 在输出端对输出信号使用FastICA算法, 把对应测试信号的输出分量分离出来, 并把测试信号与对应的输出信号进行相位比较, 从而得到传感器自身的相位偏移。本文立足于tanδ在线监测系统, 利用现场可编程门阵列 (FPGA) 设计实现了一个微电流传感器相位差自校正系统, 可以对tanδ在线监测测量结果实时校正。

1 微电流传感器相位差自校正系统原理

微电流传感器相位差自校正系统的原理框图如图1所示。

图中:Ix为在微电流传感器正常工作时的工作电流;It为人为在微电流传感器输入端加入的用以确定微电流传感器相位差的单频正弦测试信号。在输出端得到混合信号Ig, 由微电流传感器正常工作时的输出信号Ixo和测试信号对应的输出Ito及噪声组成。经过信号分离得到测试信号对应的输出成分Ito′。微电流传感器可以看作是线性系统, 输入输出前后的频率不会发生变化。因此, 测试电流经过微电流传感器后的输出电流Ito′的频率不变, 只是相位和幅度发生了变化。通过比较Ito′和原测试信号It的相位, 即可确定该微电流传感器的相位差。

独立分量分析 (ICA) 是20世纪90年代提出的一种新的信号处理方法[6,7,8], 目的是将观察到的数据进行某种线性分解, 使其分解成统计独立的成分, 是目前解决盲源分离 (BSS) 问题的主要方法之一。

1997年Hyvrinen A等人根据统计学中峭度的概念和信息论中负熵的定义, 提出了基于ICA的快速分离算法FastICA[9,10]。基于负熵最大化的FastICA算法, 以负熵最大作为一个搜寻方向, 可以实现顺序地提取独立源, 而且该算法采用了定点迭代的优化算法, 使得收敛更加快速、稳健, 适合本文设计自校正系统中的信号分离模块。

如图1所示, Ig是关于Ix与It对应的传感器输出信号Ixo和Ito的混合信号, 信号分离模块的目的就是期望从Ig中尽可能准确地分离出Ito分量。由于It与Ix通过不同的设备产生, 它们可以被认为是统计独立的, 通过线性系统的电流传感器后, 其输出分量Ixo与Ito也相互独立。事实上, Ig还包含一个噪声分量ε (t) , 它是由外界干扰和电流传感器本身引起的, 通常是白噪声且与Ixo以及Ito相互独立。离散化后的表达式为:

假设测试信号It (n) 是一个频率为f0的正弦信号, 则其对应输出Ito (n) 可写成:

令g (n) =Ixo (n) +ε (n) , 则

由于图1中所示观测信号个数为1, 为使ICA问题有解, 构造观测信号:

式中:α和β是幅值系数。

尽管这里的3个源分量不满足相互独立的条件, 但sin和cos分量组成的子空间与g (n) 是独立的, 满足FastICA算法条件。将X通过FastICA分离后得到sin (2πf0t0n) , cos (2πf0t0n) , g (n) 这3个源分量和混合矩阵A。通过分离矩阵A合成分离出对应的sin (2πf0t0n) , cos (2πf0t0n) 分量得到Ito的估计Ito′, 通过比较Ito′与It的相位差即得到微电流传感器的相位差, 实现自校正。

2 自校正系统的实现

采用Xilinx公司的FPGA芯片设计实现微电流传感器自校正系统的核心控制和计算模块, 系统采用32位浮点格式数据。

2.1 系统整体硬件实现

系统的核心是基于FPGA设计实现一个三元{Ig (n) , αsin (2πf0t0n) , βcos (2πf0t0n) }的浮点FastICA算法。传感器数目和源分量数目相等。为了保证精度, 每个元的数据采样长度为16×1 024。结合FastICA算法的结构和处理大数据量的特点, 本文提出基于总线的FPGA硬件系统结构。同时, 由于本设计中涉及大量浮点数据的计算, 因此在FPGA外部添加了一块SRAM用于存储数据。自校正系统的硬件设计原理如图2所示。图中:AD表示模数转换;DA表示数模转换;SPI表示串行外设接口。

通过DA产生已知相位的It信号, 经过滤波和驱动以后将其注入传感器, 和微电流传感器正常工作的穿心电流Ix以及噪声共同作用产生感应电流Ig, Ig经过放大滤波后, 经AD采样送入自校正系统, 自校正系统利用FastICA算法, 将混合信号分离后得到测试信号It的输出成分Ito。It和Ito之间的相位差φ由以下4个部分组成:It输出部分电路的固定相移φo, Ito输入部分电路的固定相移φI, ICA算法引入的固定相移φICA以及测试电流经过微电流传感器输入输出电流之间的相位差φCT。上述4个组成部分随时间变化的量只有最后一项CT。据此就可以通过测量φ的变化量Δφ来反映微电流传感器自身相位随时间的漂移情况, 从而在测量得到的tanδ值中剔除传感器的相位漂移, 使测量的结果具有可比性。

FPGA内部逻辑实现结构如图3所示。

微电流传感器自校正系统主要包括:信号产生模块、DA控制器模块、AD控制器模块、控制接口模块、SRAM接口模块、FastICA分离模块、相位差计算模块以及周期计算模块。这些模块通过在系统结构中设计的总线来访问SRAM, 使SRAM成为共享内存, 便于实现大块的数据交互, 同时也可以节省FPGA的片内Block RAM (区块RAM) 资源。

2.2 主要功能模块

2.2.1 信号产生模块

信号产生模块的功能是产生62.5Hz的测试信号αsin (2πf0t0n) 和βcos (2πf0t0n) , 并为DA模块产生输出信号, α和β同取35。

2.2.2 AD和DA控制器模块

AD控制器的功能是控制AD采样。系统中采用了12位精度, 具有SPI的AD芯片MCP3201, 上位机可以通过写控制接口模块中的AD配置寄存器来控制AD采样的过程。

DA控制器的功能是控制DA产生62.5 Hz的测试信号It。采用的芯片为ADI公司带有SPI的AD5412。FPGA内部的信号产生模块产生正弦波信号, 并由DA控制器通过SPI按照一定的时间间隔发送给DA芯片, 以控制DA产生特定频率的正弦信号。DA产生的信号经过滤波以及驱动过后, 作为It输出。上位机可以通过写位于控制接口模块中的DA控制寄存器来控制DA产生波形的过程。

2.2.3 相关接口模块

2.2.3.1 控制接口模块

该模块为外界读写自校正系统的控制寄存器, 状态寄存器以及实现数据的交互提供接口, 其结构如图4所示。

上位机通过串口协议把控制命令发送到系统中的单片机上, 单片机解析命令, 通过读写控制接口模块中的寄存器来实现对FPGA内各个模块的控制。控制接口模块内部设置了与AD相关的AD配置寄存器, 与DA相关的DA配置寄存器, 反映各个模块工作状态的状态数据寄存器, 以及用于读写SRAM数据的一组寄存器。通过这个接口, 上位机可以很方便地实现对本系统的控制。

2.2.3.2 SRAM接口模块

该模块由一个总线仲裁器和SRAM读写控制逻辑组成, 主要功能是协调各个模块对总线的使用以及对SRAM的访问。其中SRAM读写控制器分别有4块512bit的缓存区, 可以有效提高总线的利用率, 以及数据传输的可靠性。

2.2.4 FastICA分离模块

FastICA分离模块的结构如图5所示。

FastICA信号分离模块的功能是实现混合信号的分离。各个子模块之间采用总线结构的构架, 方便每个子模块对外部大容量存储器的访问, 节约片内Block RAM资源, 使得在小容量的FPGA上实现大数据量的FastICA算法成为可能。

2.2.4.1 白化模块

白化模块结构如图6所示, 模块中采用基于Jacobi方法的CORDIC迭代[11]来实现3×3的浮点数矩阵的特征值和特征向量的计算。

该模块主要实现以下功能。

1) 中心化观测信号矩阵X, 去均值。X由3个信号混合而成, 每个观测信号的采样数为NUM=214=16 384, 设去均值后的观测信号矩阵为Xa, 则

式中:i=1, 2, 3;j=1, 2, …, NUM。

2) 白化, 得到观测信号矩阵的白化形式Z。

计算Xa的协方差矩阵Cx=E (XaXaT) , 其中E (·) 为求期望运算;对Cx进行特征值分解, 得到特征值D和单位正交化的特征向量E。计算出白化矩阵:, 则矩阵X的白化形式为:

2.2.4.2 迭代更新模块

计算分离矩阵W是FastICA算法中最耗时的部分, 需要从算法结构上进行优化设计。矩阵W是一个m×m的方块阵, 其每一个列向量都要进行多次迭代计算, 其计算过程如下。

1) 设计随机数发生器产生一组m×1维的向量wp (0) , p=1, 2, …, m, 为了便于硬件实现, 概率密度函数采用g3 (y) =y3。则迭代计算为:wp (n) =E (E ( (ZTwp (n-1) ) 3) ) -3wp (n-1) =wp (n′) /NUM-3wp (n-1) 。其中NUM为矩阵Z每一行数据的个数。由迭代计算式可知, 计算wp (n′) 最耗时, 因此, 设计中主要对其进行优化, 将其分为三级流水线, 极大地提高了模块的处理速度。

2) 每一次迭代完成后都要在MCU模块中对wp (n′) 进行单位正交化, 得到单位正交化的列向量wp (n) , 并判断迭代得到的新wp (n) 是否收敛。如果满足收敛条件ε>ε1或者ε>ε2 (ε1和ε2计算如式 (7) 和式 (8) 所示) , 则计算下一个列向量, 直到m个列向量计算完成, 否则继续迭代。实际实现中, ε=0.000 1。这一部分的计算用到了浮点数据的加、减、乘、除、开方和比较运算, 这些运算全都在设计的MCU控制模块上完成。

2.2.4.3 MCU控制模块

在FastICA算法中, 有诸多规模小, 但比较复杂的运算, 比如W的单位正交化, 以及收敛函数的计算等。如果完全用硬件实现, 要使用很多浮点运算单元, 占用大量硬件资源。本文在FPGA内部设计实现了一个简单的MCU模块, 利用这个模块来实现这些规模小, 但计算复杂的运算, 在不影响速度的情况下节省了大量的资源。

2.2.5 周期计算模块

周期计算模块的功能是计算经过分离得到的3路信号的周期, 并把结果传送给拟合模块。计算得到的周期比较接近的两路信号为测试信号经过微电流传感器的输出分量α1sin (2πf0t0n) 和α2cos (2πf0t0n) , 另外一路信号则为g (n) 。

2.2.6 拟合模块

拟合模块的功能是通过分离矩阵合成分离出的对应的sin (2πf0t0n) , cos (2πftn) 分量得到测试信号的输出Ito (n) 的估计Ito′ (n) 。

2.2.7 相位差计算模块

相位差计算模块的功能是比较Ito′ (n) 与It (n) 之间的相位差。因为测试信号为单一频率的正弦信号, 所以相位差可以通过计算测试信号的输出和输入的多个过零点时差的均值得到。

3 实验测试与结果分析

本文设计的微电流传感器自校正系统在Xilinx公司的XC3S3400aFPGA上实现。系统最高时钟频率为85 MHz, 占用了16 225个Slices, 为芯片总资源的85%。

为了验证自校正系统的稳定性和可靠性, 分别对系统的精度、抗噪声和抗频漂能力进行测试。

3.1 系统精度测试

本文采用直接比较法验证系统是否能真正反映出传感器相位的变化, 直接比较法原理如图7所示。

在实验室条件下设置Ix=0, 控制产生It=5mA。把输入到DA中的数据直接按照过零比较法进行方波化, 得到一列方波, 同时传感器输出的Ig信号经过滤波放大以后, 同样进行方波化, 通过相位比较器得到传感器的相位差。最终, 利用直接比较法计算得到的相位差值来评价本系统的精度。试验中采用的微电流传感器的测量范围为0.2~10mA。实验结果如表1所列。

由表1可知, 本文方法和直接比较法所测结果有一个固定的相位差, 由测试信号输出通路上滤波电路的固定相移以及ICA计算方法引入的固定相移组成。试验中相位差固定在83.491°附近, 误差不超过±0.015°。实验结果表明, 使用本系统计算得到的相位差值能够高精度地反映出每个传感器的自身相位漂移情况。

3.2 系统抗噪声实验

电力系统在线绝缘监测过程中, 电流传感器处于高压环境下, 加上温度、湿度等影响因素, 输出混合信号Ig (t) 的噪声分量可能较大 (幅值可达目标信号的30%) 。因此, 有必要对系统进行抗噪声实验。在相位差=0°的条件下, 改变输入信号的信噪比 (SNR) , 得到如表2所示的结果。系统的工作频率为55 MHz。表中:Nerror为-0.06°<Δφ<0.06°误差范围内的点数, t为进行100次实验平均花费的时间。

由表2可见, 本文设计的硬件系统在多种信噪比条件下的计算精度与在PC机上实现的精度相当, 都在90%以上, 能够满足工程应用的需求。并且运算速度要比PC机上快了4倍以上, 更有利于在实时场合的应用。

3.3 系统抗频漂干扰测试

电力系统在线绝缘监测过程中, 电网频率经常会在49.5~50.5Hz范围内发生波动。为了测试本文设计实现的系统在频率漂移的情况下的性能, 选取峰—峰值为6mA, 频率分别为49.5Hz, 50.0Hz, 50.30Hz和50.5Hz的Ix信号进行测试。实验结果如表3所示。

由表3可知, 对于工频信号的漂移, 本系统表现良好, 精度能控制在0.02°范围内, 在工频信号漂移的情况下测试结果仍然具有很高的一致性, 满足测量精度要求, 保证了工程应用的可靠性。

可见, 本文设计实现的微电流传感器相位差自校正系统具有良好的测试精度, 并对工频信号频率漂移不敏感, 同时有很好的抗噪能力, 能高精度地反映出微电流传感器的相位漂移情况, 校正精度可以达到0.06°以内, 满足工程应用的要求。

4 结语

本文引入负熵极大的FastICA算法, 基于FPGA设计实现了一种微电流传感器相位差自校正系统。实验结果表明, 自校正系统能满足介质损耗tanδ实时在线测量的精度、速度和稳定性要求, 可被用作tanδ在线监测的实时校正系统。本系统也可应用于一些对微电流传感器有更高稳定性要求的场合。

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序电流相位差 篇4

一、母线保护概述

母线是发电厂变电站及电力系统汇合的枢纽, 在电力系统中的地位十分重要。母线一旦发生故障, 其后果可能造成电力系统的瓦解、大面积停电或损坏电气设备, 影响人民的正常生活、工厂的正常生产。

在发电厂或者变电所的母线上, 可能发生的故障包括单相接地或者多相短路故障。运行经验指出, 大多数母线故障是单相接地故障, 而多相短路故障所占比例很小。

考虑到母线故障的后果十分严重, 装设专门的母线保护可以迅速地切除母线上发生的故障, 隔离故障点, 将故障的范围减少到最低。

从母线在电力系统中所处的重要地位来说, 要求母线保护的能快速、有选择地将故障切除, 即保护装置在母线发生故障时必须十分可靠动作和具有足够的灵敏度;而在其他运行方式下包括各种不正常情况时 (例如电压、电流回路断线, 保护本身发生故障等) 保证保护不误动, 使母线能够安全可靠运行。

母线保护可以根据不同原理构成。例如, 电流保护、电流电压保护、距离保护、差动保护等。目前, 由于按照差动原理构成的母线保护能够保证较好的选择性和快速性, 因此, 得到了广泛的应用。

母线差动保护和其他元件的差动保护一样, 都是按照环流法原理构成的。为此, 应在母线的所有连接元件上都装设有相同变比的电流互感器, 并将其二次绕组在靠近母线侧的端子互相连接起来, 在母线外侧的端子也互相连接起来, 差动继电器则跨接于连线之间。这样, 当电流互感器一次侧电流的代数和为零时, 其二次侧电流的代数和也为零。

大唐洛阳热电厂有限责任公司老厂110 k V变电站的母线是双母线带旁路运行, 采用的是固定连接双母线差动保护。该保护在固定连接方式运行下, 任何一条母线故障均能正确动作切除该母线上的所有连接元件, 而另一组非故障母线及其连接的所有元件仍可以继续正常运行;但当母线元件的固定连接方式被破坏后, 任何一组母线上发生故障时都将导致母线保护无选择地将两组母线上的所有元件切除, 造成切除元件的范围扩大。为此, 为防止母线保护的无选择动作, 一般在运行方式考虑上尽量不破坏元件固定连接方式, 但这样将大大限制了电力系统调度的灵活性, 这是该种母线保护的主要缺点。

在大电力系统中, 破坏母线固定连接方式在实际运行中是经常出现的, 虽然在元件固定连接方式变化时, 为了保证选择元件的选择性, 可以相应地切换该元件的电流二次回路, 但这不仅引起运行维护工作的不便, 且易于发生人为的误操作事故。为此, 目前在110 k V~220 k V系统中广泛采用了电流相位比较式母线差动保护, 可以克服元件固定连接的双母线差动保护装置缺乏必要灵活性的缺点, 它适用于母线连接元件经常变化运行方式的情况, 并具有较高的工作可靠性和动作的选择性。

大唐洛阳热电有限责任公司新机的变电站母线采用110k V双母线运行, 与洛阳电业局所属的陡沟变电站、拖厂变电站、同乐寨变电站和华山路变电站相连, 其母线保护采用了电流相位比较式母线差动保护。

二、电流相位比较式母线差动保护的工作原理

电流相位比较式母线差动保护采用三相式接线, 适用于大接地电流系统中作为110~220 k V系统双母线的保护, 为了提高保护装置的可靠性, 吸取了运行经验比较成熟的母线电流差动保护的优点, 采用了反应母线差动电流的启动元件、交流电压闭锁、交流回路断线闭锁等, 只有选择元件采用电流相位比较继电器, 其工作原理是利用比较母联开关中流过的电流与差动回路中的总电流的相位作为选择故障母线的依据。当第一组母线上发生故障时, 流过母联开关中的电流是从第二组母线流向第一组母线;而当第二组母线发生故障时, 则母联开关中的电流是从第一组母线流向第二组母线。这样母联开关中流过的电流的相位变化了180度, 而总差动电流则是反映母线故障时的总电流, 其相位是不变的。因此, 利用这两个电流的相位进行比较, 就可以很方便地选择出故障母线。按照此原理构成的保护装置, 当任意一组母线发生故障时, 不管此时母线上的元件如何连接, 只要母联开关中有电流流过, 选择元件就能正确地动作。这样在运行方式的调度上就有很大的灵活性。该保护要求在正常运行时, 母联开关必须处于合闸状态, 而且每组母线上都必须接有电源元件, 以保证任一组母线发生故障时, 都有足够大的故障电流流过母联回路, 保证保护装置进行相位比较, 否则选择元件将无法正确动作。

为保证保护装置的选择性, 在元件连接方式改变时, 二次回路也要做出相应的切换。电流相位比较式母线差动保护利用每个元件的隔离刀闸的辅助接点, 装设了电压切换继电器, 自动将保护的出口回路进行切换, 简化了二次回路的切换动作。

为提高母线差动保护装置选择元件工作的可靠性, 在保护装置的接线中, 采用了闭锁措施。为此, 电流相位比较继电器接入保护装置启动元件的常闭接点, 在正常运行或保护区外故障时, 由于启动元件不动作, 其常闭接点将使电流相位比较继电器处于闭锁状态, 以防止不平衡电流引起的保护误动作。

三、电流相位比较式母线保护装置的组成部分

1. 启动元件和选择元件。

电流相位比较式母线差动保护装置主要由启动元件和选择元件两部分组成。启动元件用来判断母线上是否有故障, 由差动回路实现, 而选择元件则用来判别故障发生的母线, 由流过母联开关的电流相位和差动回路电流相位比较现实的。由于篇幅限制, 此处不再详述。

2. 电流互感器的二次回路断线闭锁装置。

在差动回路中线上装设了一个电流继电器, 以监视交流电流回路的完好性, 当回路中有断线时发出交流电流回路断线信号, 并启动闭锁继电器, 断开母线保护的正电源, 使保护装置不能动作。同时为防止闭锁继电器接点接触不好或直流电源熔断器熔断造成保护装置拒绝动作, 回路中还装设了监察继电器, 当直流电源失去时, 发出直流电源消失信号。

3. 复合电压闭锁回路。

为防止在正常运行情况下保护装置的误动作, 母线保护回路中装设了复合电压闭锁回路, 由低电压继电器、零序电压继电器、负序电压继电器及中间继电器组成, 同时为了提高母线故障时母联开关跳闸的可靠性, 接线中母联开关的跳闸回路不经复合电压闭锁。

四、电流相位比较式母线差动保护运行分析

1. 正常运行时的分析。

大唐洛阳热电有限责任公司新机110 k V变电所系统共有8回出线, 与四个变电站相连接, 即每个变电站均为双回线, 电源有两台机组和一台启备变, 其接线的原则是无论发电机还是出线凡是编号为单数的连接于110k V南母线, 双数的连接于110 k V的北母线, 母联开关正常运行时投入。

根据保护的工作原理, 线路元件或电源元件既可以运行在南母, 也可运行在北母, 只要每条母线上有电源元件, 并且母联开关在投入状态即可, 运行方式的选择十分灵活。电压回路也是自动切换, 操作起来方便, 较固定连接母线差动保护二次回路在方式变化时需要手动切换有明显的改进。当任意一条母线故障时, 母线保护动作跳开该母线上连接的所有元件, 而连接在另一条母线上的所有元件都不会跳闸, 可以继续供电。

2. 根据电流相位比较式母线差动保护原理, 当采用以下几种特殊的运行方式时, 母保的选择性需要退出。

(1) 单母线运行。在一条母线检修时, 需要将该母线上的所有元件切换至另一条母线上。此时, 母线保护选择性存在已经没有意义, 故需要将母线选择性的直流小刀闸DK推上。在运行母线发生故障时, 母保的总差动电流启动母线保护装置切除运行母线上连接的所有元件。

(2) 双母线运行、但母联开关是断开的。由于此时母联开关断开, 无法进行对母联开关中的电流与总差动回路中的电流的比较, 因此母线保护的选择性也不存在, 所以应将DK刀闸推上, 任一条母线故障, 都将跳开两条母线上所有的连接元件。这种方式从原理上讲是可以存在的, 但从运行方式上考虑很少采用。因为此时双母线分开运行, 一旦系统发生问题, 易造成双母线不同期, 母联开关无法达到同期合闸条件, 无法合闸;而且此时由于母线保护的选择性不存在, 一旦一条母线发生故障, 保护动作时将非故障母线也从系统中切除, 损失太大。因此, 除非母联开关需要停电检修, 一般情况是不采用这种运行方式的。

() 用母联开关向另一条母线充电时。该方式的采用是在一条母线运行, 另一条母线将要恢复时。用母联开关向备用母线充电, 只用投入母联开关的本身速断保护, 即使充电到故障母线, 母联开关速断保护动作跳开, 不影响工作母线及与其连接的元件。在备用母线充电过程中, 若将选择元件投入工作, 当此时运行母线发生故障, 而被充电母线未接有电源元件, 不能经母联回路向故障点提供电流, 使选择元件无法工作。为此, 在用母联开关向备用母线充电时, 应将母线保护DK开关投入, 以防在运行母线发生故障时母线保护拒动。

(4) 双母线运行, 但有电源的元件集中在一条母线上。有电源的母线经过母联开关向另外一条母线提供电流, 当无电源母线发生故障时, 母线保护能够有选择地切除无电源母线上的元件;但在有电源的母线发生故障时, 将没有电流流过母联开关, 无法实现选择性, 母线保护将无法动作, 因此, 这种方式下, 需要退出保护的选择性, 一旦任一母线故障, 将切除两条母线上的所有连接元件。

(5) 进行母线倒闸操作中。进行母线倒闸操作时, 为防止母联开关突然误跳而造成带负荷推、拉刀闸, 此时应将母联开关操作回路的保险取下, 不让母联开关断开。此时任一母线故障, 由于母联开关的操作保险取下, 母联开关无法跳开, 因此需要将母线保护DK刀闸推上, 退出母保选择性。

(6) 利用母联开关串带某一元件开关时。此时的运行情况是将一条母线上的元件倒至另一条母线, 只留下需要串带的元件。在这种情况下, 电源均集中在一条母线上, 母联开关中的电流方向是单向的, 母线保护无法选择, 也应将母线保护DK刀闸推上, 退出选择性。

3. 电流相位比较式母线差动保护运行中应注意的几个问题。

(1) 母线电压互感器停电。此时将电压互感器二次切换开关合上, 两组母线电压互感器二次侧连在一起, 母线保护可以正常投入, 不需要倒母线, 选择性不用退出, 仅将直流二次回路做相应切换即可。

(2) 在进行倒闸操作, 元件连接方式改变后, 应及时检查电压自动切换回路是否切换正常, 以免保护不能够正确动作。

(3) 正常运行时要注意检查母差电流回路的差电流是否增大, 若超过40 m A, 应将母线保护及时退出。

(4) 在母联开关串带某一元件运行时, 母联开关在差动回路中的极性要做相应改变, 即由南向北或由北向南, 否则母线差电流增大, 母保不能正确动作。

(5) 母联开关串带某一元件时, 应及时将母联开关的保护定值改为所带元件的定值, 退出所串带元件的本身保护, 同时母线保护选择性退出。

(6) 在母线保护交流回路断线信号发出时, 应及时退出母差保护。在母线保护差动回路的一相中接有一电流继电器, 以监视交流电流回路的完好性, 当回路中有断线时发出交流电流回路断线信号, 并闭锁母线差动保护。