雙母線槽(含雙母線槽分段)接線具有供電可靠、檢修方便、調(diào)度靈活和便于擴(kuò)建等優(yōu)點。但這種接線方式所用設(shè)備(特別是隔離開關(guān))多，配電裝置復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性較差。在運行中隔離開關(guān)作為操作電器，容易發(fā)生誤操作，尤其當(dāng)母線槽系統(tǒng)故障時，須短時切除較多電源和線路，這對特別重要的大型發(fā)電廠和變電所是不允許的"。雙母線槽相應(yīng)的母差保護(hù)必須根據(jù)運行方式切換其差流回路和出口回路，使其與運行方式保持一致。為減少人工干預(yù)，一般引入刀閘輔助接點，據(jù)此確定運行方式并切換內(nèi)部回路。
1雙母線槽運行方式的出錯類型
在雙母線槽保護(hù)裝置及其外部接線經(jīng)校驗正確投入運行后，由于刀閘一次設(shè)備、引入電纜和端子或裝置內(nèi)部開入通道的原因，使微機(jī)讀入的運行方式與實際運行方式不一致，稱為刀閘輔助接點出錯。其出錯類型歸納為3種:(1)刀閘主接點已閉合而輔助接點仍開斷(讀入為0)，可稱為接點異常;(2)刀閘主接點已開斷而輔助接點仍閉合(讀入為1)，可稱為接點粘連;(3)讀入值在0，1間翻轉(zhuǎn)不定為接點抖動。
通過對現(xiàn)場刀閘出錯的統(tǒng)計，一般現(xiàn)場運行方式出錯，屬于第(1)種情況的居多。第(2)種較少，第(3)種一般為裝置開入有問題，如光耦軟擊穿等。
2雙母線槽運行方式的出錯影響分析
2.1接點異常對母線槽保護(hù)的影響
接點異常表現(xiàn)為2種情況：
(1)某一單元已投入運行，而保護(hù)未將其電流互感器電流加入相應(yīng)差流回路。若該單元是電源或?qū)?cè)是有電源的負(fù)荷，則可能造成保護(hù)拒動(故障就發(fā)生在這段母線槽上)或失去選擇性。若該單元是空載或輕載負(fù)荷，則對保護(hù)無大的影響。
(2)某一單元倒閘過程中，2把刀閘都已閉合，而保護(hù)裝置沒有切換入互聯(lián)狀態(tài)。由于此時2條母線槽已經(jīng)將2把刀閘連在一起，部分電流流過刀閘而不經(jīng)過母聯(lián)電流互感器，如果仍然判小差電流選擇切除母線槽，將降低保護(hù)靈敏度或延長故障切除時間。
2.2接點粘連對母差保護(hù)的影響接點粘連也分2種情況。
(1)倒閘過程結(jié)束，拉開其中一把刀閘而其接點粘連，保護(hù)裝置仍處在互聯(lián)方式，一旦發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，將擴(kuò)大故障切除范圍。
(2)某一單元開關(guān)斷開，退出運行，刀閘拉開而接點粘連。在該單元下一次投入前不影響保護(hù)運行，但當(dāng)該單元再次投入于另一條母線槽上時，母差保護(hù)誤認(rèn)為互聯(lián)方式，其結(jié)果為(1)情況。
2.3接點抖動對母差保護(hù)的影響
接點抖動是由觸點接觸不良或裝置光耦軟擊穿原因造成。如不能及時發(fā)現(xiàn)，它對保護(hù)的影響就取決于故障發(fā)生時輔助接點的狀態(tài)，如果恰好此時與主接點不符，其現(xiàn)象就是接點異常或接點粘連中的一種。通過以上分析可知，輔助接點的錯誤雖然不會造成保護(hù)誤動，但將導(dǎo)致拒動或擴(kuò)大故障切除范圍。為防止上述情況發(fā)生，應(yīng)充分發(fā)揮微機(jī)保護(hù)計算與自檢的優(yōu)勢，及時發(fā)現(xiàn)并糾正接點的錯誤。
3雙母線槽運行方式自適應(yīng)方案的提出
基于一個新硬件保護(hù)平臺(CPU主頻達(dá)到300MHz，采樣點數(shù)96點，此平臺已在國電南自SGB750母線槽保護(hù)上應(yīng)用)的基礎(chǔ)，母線槽保護(hù)以刀閘輔助接點為主，以各單元負(fù)荷電流的計算來校驗刀閘輔助接點的正確性并自動糾正其錯誤。每副刀閘引入一對常開接點(母聯(lián)單元額外引入TWJ)，由微機(jī)實時計算電流瞬時值，根據(jù)電流判據(jù)，將穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)判斷相結(jié)合，實時發(fā)現(xiàn)并糾正輔助接點的錯誤，減輕運行人員的負(fù)擔(dān)，提高母差保護(hù)動作的正確率。
對于可以判出的錯誤方式，采用刀閘補入的方法加以糾正，對于暫時無法判出的錯誤方式，采用故障后刀閘補跳的方法加以糾正。母線槽保護(hù)在采用最新硬件平臺后，高分辨率的A/D可以精確測量10mA量級的電流。故大多數(shù)輕載單元的電流都足以被檢測到，對于空載單元，誤切或不切對系統(tǒng)或設(shè)備沒有影響。一般刀閘補入的方法基本上可解決絕大多數(shù)的運行方式出錯。對于極個別的刀閘無法判出的情況，保護(hù)用刀閘補跳完成。
4自適應(yīng)方案
微機(jī)母線槽保護(hù)中一般對刀閘變位的情況作以下限制:不允許兩次刀閘變位時間的間隔在60 ms以內(nèi);不允許一次刀閘變位有兩路或以上的刀閘變位。如果上面條件有一條不滿足，則不認(rèn)新刀閘的位置，記憶原刀閘位置。以上條件對刀閘變位的限制主要是預(yù)防所有的刀閘位置接點在同一時間內(nèi)丟失(如電源丟失等)，接點抖動，人為操作失誤等l6。若刀閘變位的情況滿足以上條件則可進(jìn)一步進(jìn)行刀閘校驗。
4.1刀閘校驗
(1)計算每一條支路是否存在有電流無刀閘的現(xiàn)象，如果此現(xiàn)象存在，即為接點異常，則新刀閘的位置不能確認(rèn)，保護(hù)記憶原刀閘的位置，并給出告警信號。
(2)若(1)不存在，此時計算在新刀閘位置情況下的2個小差差流的情況。如果無差流，則保護(hù)認(rèn)入新的刀閘位置方式，否則記憶原刀閘的位置，保護(hù)給出告警信號。由于刀閘輔助接點是用來計算小差電流的，所以可用小差電流的計算結(jié)果來校驗運行方式的正確性。穩(wěn)態(tài)情況下小差電流應(yīng)處于平衡狀態(tài)。
但校驗(2)有其局限性，所有下列情況該判據(jù)都不適用:發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，小差電流不平衡;發(fā)生區(qū)外故障且電流互感器飽和時，小差電流不平衡;電流互感器晰線時，也使小差電流不為0;倒閘過程中兩條母線槽經(jīng)刀閘相連，而刀閘上有電流。刀閘校驗一般在無故障時計算比較真實，故障發(fā)生時由于系統(tǒng)有差流(大，小差差流可能均有)一般很難計算正確。
綜上所述，新的刀閘位置只有不存在有電流無刀閘現(xiàn)象(支路有電流但沒有對應(yīng)的刀閘位置)，外部隔刀互聯(lián)或2個小差差流較小的情況下才可記入。
通過對現(xiàn)場刀閘出錯的統(tǒng)計，一般現(xiàn)場運行方式出錯，屬于刀閘丟失的情況居多，為此本文研究了刀閘補人的方法。
4.2刀閘補入
當(dāng)線路處在輕負(fù)荷(一般小于10 mA的電流)的情況下，同時發(fā)生刀閘掉刀的現(xiàn)象，此時保護(hù)很難作出正確的判別，保護(hù)會誤認(rèn)為是正確的刀閘變位，記入新的刀閘位置。在此種情況下刀閘的位置會與實際的不相符。
當(dāng)輕負(fù)荷線路的負(fù)荷增大時，二次電流互感器的電流也會變大，當(dāng)二次電流達(dá)到一定程度時(一般為大于10 mA)，保護(hù)能很快地判別是哪個單元有電流無刀閘，此時保護(hù)會自動補入此單元并發(fā)出告警信號提醒運行人員處理。
當(dāng)裝置判出有一路單元有電流無刀閘的同時，對應(yīng)雙母線槽2個小差中會有一個不平衡出現(xiàn)差流，而大差無差流。此時如果Ⅰ母差流不平衡，Ⅱ母差流平衡，則把有電流無刀閘單元的電流放人Ⅰ母中計算，如果計算出Ⅰ母差流平衡，經(jīng)一段延時確認(rèn)Ⅰ母差流確實平衡，則認(rèn)為該單元為Ⅰ母上的單元。反之類同。如果都不平衡則保護(hù)認(rèn)為現(xiàn)場運行方式可能有兩路或以上的單元有電流無刀閘，此時保護(hù)強(qiáng)制進(jìn)入互聯(lián)狀態(tài)，并發(fā)出告警信號提醒運行人員處理。
當(dāng)?shù)入娏髟洼p負(fù)荷單元較多時，刀閘補入判別極易判錯;刀閘補入的單元越多計算量將呈幾何倍數(shù)上升;且現(xiàn)場實際的倒閘操作時間間隔很長，當(dāng)有某一個刀閘單元出錯后，現(xiàn)場運行人員不會進(jìn)行下一步操作。綜上所述，目前只考慮對一路刀閘進(jìn)行補入完全可行。
4.3刀閘補跳
對于正常運行時無法識別與補人的單元只有等待故障后進(jìn)行刀閘補跳判別，以盡可能減少因運行方式所造成的不良影響。
保護(hù)刀閘補跳分2種:小差差動后補跳和大差補跳。
4.3.1小差差動后補跳
前提條件為當(dāng)母線槽發(fā)生故障前，存在有電流無刀閘單元且沒有校入到運行方式里。
當(dāng)母線槽上發(fā)生區(qū)內(nèi)故障后，保護(hù)發(fā)出跳閘命令后一段時間(考慮繼電器動作時間和操作機(jī)構(gòu)的跳閘及滅弧時間，一般取150 ms左右)仍然存在有電流無刀閘單元且故障沒有返回，此時可再切除有電流無刀閘單元。
此方法實行的基礎(chǔ)為有電流無刀閘單元的對側(cè)有電源，在發(fā)生母線槽故障時其電流也足夠大，才可以正確切除故障母線槽上的有電流無刀閘單元并防止誤切除正常母線槽上的有電流無刀閘單元。如果此時有電流無刀閘單元在故障時不提供故障電流(即為一
空載線路)，誤切或不切對系統(tǒng)或設(shè)備都沒有影響，對那些開關(guān)已斷開的單元也是同一個道理。
4.3.2大差補跳
如圖1所示，正常運行時Ⅰ母上就2條支路，母聯(lián)未合;支路1與支路2沒有負(fù)荷;支路1與大系統(tǒng)相連，支路2為一純負(fù)荷支路;支路1發(fā)生了刀閘丟失，但由于支路1負(fù)荷太小，保護(hù)未能識別出來，即認(rèn)為Ⅰ母上就支路2處于運行狀態(tài)，支路1未投。
當(dāng)母線槽故障發(fā)生時由于支路1與大系統(tǒng)相連，故支路1可以向母線槽故障點提供故障電流，由于支路2為純負(fù)荷支路，故故障時一般不會向母線槽故障點提供故障電流，由此可知:大差差流Ⅰ=Ⅰ1+Ⅰ2，小差差流Ⅰ=Ⅰ2，此時可以看出只有大差有差流而并無小差差流。
由于大差有差流故而保護(hù)可以啟動，但因為小差為零，保護(hù)無法跳閘出口，此種情況持續(xù)一段時間后大差補跳啟動切除有電流無刀閘單元（即支路1)，同時切除故障。此方法可防止當(dāng)提供故障電流的線路在故障前負(fù)荷較小，支路掉刀沒有判出來，故障后別的支路又不能提供故障電流的情況。此時對系統(tǒng)來說有大差無小差，故先把提供故障電流的支路切掉，然后再決定是否切除母線槽。
以上研究仍然沒有解除母線槽保護(hù)裝置為實現(xiàn)運行方式自適應(yīng)對刀閘輔助接點的依賴，刀閘出錯后仍需要現(xiàn)場運行人員做相應(yīng)處理[7。刀閘補跳邏輯能否提前到故障發(fā)生時處理，還有待進(jìn)一步研究。5結(jié)束語
針對母線槽保護(hù)中雙母線槽運行方式，當(dāng)運行方式出錯時，有可能對母線槽保護(hù)的正確動作造成影響的問題，傳統(tǒng)的微機(jī)母線槽一般只能在小范圍內(nèi)作出選擇。對此本文給出了故障前對運行方式采取補入措施，故障后再對運行方式進(jìn)行二次確認(rèn)，最后用補跳的方式確保由于運行方式出錯而對母線槽保護(hù)造成的影響降至為零。