BP2b技术说明书

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1 概述

1.1 应用范围

BP-2B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 11接线在内的各种主接线方式，最大主接线规模为24

2个间隔（线路、元件和联络开关）。

1.2 保护配置

BP-2B微机母线保护装置可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵（或死区）保护、以及断路器失灵保护出口等功能。

1.3 主要特点

快速、高灵敏复式比率差动保护，整组动作时间小于15ms；

自适应全波饱和检测器，差动保护在区外饱和时有极强的抗饱和能力，又能快速切除转换性故障，适用于任何按技术要求正确选型的保护电流互感器；

允许TA型号、变比不同，TA变比可以现场设定；

母线运行方式自适应，电流校验自动纠正刀闸辅助接点的错误； 超大的汉字液晶显示，查询、打印、校时等操作，不影响保护运行； 完善的事件和运行报文记录，与COMTRADE兼容的故障录波，录波波形液晶即时显示；

灵活的后台通讯方式，配有RS-232、RS-485通讯接口，支持电力行业标准通讯规约DL/T667-1999（IEC60870-5-103）；

采用插件强弱电分开的新型结构，装置电磁兼容特性满足就地布置运行的要求。

2 技术参数

2.1 额定参数

直流电压： 220V ，110V 允许偏差：-20% ~ +15% 交流电压： 100/3V 交流电流： 5A ，1A 频率：50Hz

打印机工作电压：交流220V

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2.2 功耗

直流电源回路：< 50W （常态）

< 75W （保护动作瞬间）

交流电压回路：< 0.5VA/相

交流电流回路：< 1 VA/相 (In=5A) < 0.5VA/相 (In=1A)

2.3 交流回路过载能力

交流电压： 2Un - 持续工作 交流电流： 2In - 持续工作 30In - 10s 40In - 1s

2.4 输出接点容量

允许长期通过电流: 5A

允许短时通过电流: 10A , 1s

2.5 装置内电源

工作电源: +5V (±3%) ±15V(±3% ) 出口电源: +24V(±5%)

2.6 主要技术指标

母差保护整组动作时间: < 15 ms ( 差流Id≧2倍差流定值 ) 返回时间: < 40 ms 定值误差: <±5%

2.7 环境条件

正常工作温度: -5℃ ~ ＋40℃ 极限工作温度: -10℃ ~ ＋55℃ 贮存与运输: -25℃ ~ ＋70℃ 相对湿度： 5% ~ 95% 大气压力： 70kPa ~ 106kPa

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2.8 电磁兼容

实验项目 耐受值 辐射电磁 10V/m 场干扰 (25-100实验 0)MHZ 快速瞬变干扰 4kV 实验 1MHZ和100KHZ 脉冲群干扰实 2.5kV 验 静电放电实验 8kV 参照标准 GB14598.9，Ⅲ级 IEC255-22-3 GB14598.10，Ⅳ级 IEC255-22-4 GB14598.13，Ⅲ级 IEC255-22-1 GB14598.14，Ⅲ级 IEC255-22-2 2.9 绝缘与耐压

实验项目 介质强度 实验 冲击电压 实验 耐受值 2kV（有效值）交流，1分钟 5kV, 1.2/50μs,0.5J 标准雷电波 参照标准 GB14598.11，Ⅲ级 IEC255-22-1 GB14598.12，Ⅲ级 IEC255-22-2 2.10 通讯

两个RS-232/485串行通讯接口

通讯规约： 电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）

2.11 机械性能

工作条件: 振动响应、冲击响应严酷等级为 I级

运输条件: 振动耐久、冲击耐久及碰撞检验严酷等级为 I级

3 装置原理

3.1 母线差动保护

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成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器（亦即比率差动继电器），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（以下称TA）误差而产生的差动不平衡电流，在高压电网中得

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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。下述各元件判据除非特别说明，都是分相计算，分相判别。

3.1.1 起动元件

母线差动保护的起动元件由‘和电流突变量’和‘差电流越限’两个判据组成。‘和电流’是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和

Ir??Ij ；‘差电流’是指所有

j?1m连接元件电流和的绝对值 Id??Ij ，Ij为母线上第j个连接元件的电流。与传统差

j?1m动保护不同，微机保护的‘差电流’与‘和电流’不是从模拟电流回路中直接获得，而是通过电流采样值的数值计算求得。起动元件分相起动，分相返回。

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。 其表达式为： ?ir??Idset

其中?ir为和电流瞬时值比前一周波的突变量；?Idset为突变量门坎定值。 2）差电流越限判据，当任一相的差电流大于差电流高门坎定值时，该相起动元件动作，动作后，差电流门坎自动降为低定值。

其表达式为： Id?Idset

其中Id为分相大差动电流；Idset 为差电流门坎定值。

3）起动元件返回判据，起动元件一旦动作后自动展宽40ms，再根据起动元件返回判据决定该元件何时返回。当任一相差电流小于差电流低门坎定值的75%时，该相起动元件返回。

其表达式为： Id?0.75Idsetmin

3.1.2 差动元件

母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构

成。

1） 复式比率差动判据 动作表达式为： Id?Idset

Id?Kr?(Ir?Id)(1) (2)

其中Idset为差电流门坎定值，设有高、低两个定值，差动保护先按高值动作

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后，门坎自动降为低值。Kr为复式比率系数（制动系数）。

复式比率差动判据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故障和区内故障，图3.1表示复式比率差动元件的动作特性。

I

Kd

可以参考下表确定复式比率系数Kr的取值，表中Ext为母线区内故障时流出母线的电流占总故障电流的百分比，此时判据应可靠动作；δ为母线区外故障时故障支路电流互感器的误差（其余支路电流互感器的误差忽略不计），此时判据应可靠不动作。注意，该表数据是仅就复式比率判据的推导所得。

Kr 1 2 3 4

2) 故障分量复式比率差动判据

根据叠加原理，故障分量电流有以下特点：a. 母线内部故障时，母线各支路同名相故障分量电流在相位上接近相等（即使故障前系统电源功角摆开）。b. 理论上，只要故障点过渡电阻不是∞，母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变。

为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响，为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，本装置采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。

故障分量的提取有多种方案，本保护采用的数字算法如下：

?i(k)?i(k)?i(k?N)

式中 i(k)为当前电流采样值；i(k?N)为一个周波前的的采样值。在故障发生后的一个周波内，其输出能较为准确地反映包括各种谐波分量在内的故障分量。

‘故障分量差电流’?Id?‘故障分量和电流’?Ir???Ij ??Ij ；

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II图3.1 复式比率差动元件动作特性

Ext（%） 40 20 15 12 δ（%） 67 80 85 88 mm5