0　引言

　　随着电网的快速发展，对电网的安全和系统稳定提出了更高的要求。特别是对于母线保护，要求能快速、可靠地切除故障母线上所有联接的开关和母联开关，且非故障母线仍能正常运行。国产BP—2A型微机母线保护装置^［1］（以下简称BP—2A装置）是BP—1，2型^［2］的改进产品。该装置采用国际首创的复式比率差动原理，辅助功能完善，运行稳定，可靠性高，经济性较好，适合现代电网的运行。

1　BP—2A装置特点

　　决定差动保护性能的关键因素是能否有效地克服区外故障时由于电流互感器(TA)误差产生的差动回路不平衡电流，特别是区外故障时，流过最大短路电流的TA发生饱和而产生的最大不平衡电流。传统带制动特性的差动继电器（比率差动继电器），由于采用一次穿越电流作为制动电流，因此在区外故障时，若有较大的不平衡电流，难免要失去选择性，而且在区内故障时若有电流流出母线，保护的灵敏度也会下降。
　　BP—2A装置采用国际首创的复式比率差动原理，在制动量的计算中引入了差动电流，将和电流与差电流的差值作为制动量，使得该继电器在区内故障时无制动，而在区外故障时则有极强的制动特性，因此能更明确地区分区内故障和区外故障，差动保护灵敏度和可靠性大为提高。
1.1　复式比率差动继电器的动作原理特性
　　复式比率差动继电器的动作判据为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　I_d≥I_dset　　　　　　　　　　　　　　　(1)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2)

动作电流；制动电流，_i为母线上各支路二次电流的相量(i=1,2,…,n)；Idset为差电流定值；K_r为比率制动系数。
　　从上述判据可得：当忽略TA误差和流出电流的影响，在区外故障时，I_d=0，I_r≠0，式（2）左边为0；在区内故障时，I_d≠0，I_d=I_r，式（2）左边为∞。由此可见，复式比率差动继电器能非常明确地区分区内和区外故障，K_r的取值范围最大，即从0至∞。
　　当考虑区内故障有20%的总故障电流流出母线时，则I_d/（I_r－I_d）=2.5，要保证此种情况下差动继电器能够动作，令K_r=2。
　　若考虑区外故障时，故障支路的TA误差达到δ，而其余支路的TA误差忽略不计，则

当，亦即，δ<80%时，差动保护不会误动。
　　这说明，当K_r设为2时，在区内故障时，允许有20%以下的总故障电流流出母线，在区外故障时，允许故障支路的最大TA误差为80%。
1.2　BP—2A装置差动回路的组成
　　差动回路由一个母线大差动和几个各段母线小差动组成。母线大差动是指除母联开关和分段开关以外的母线上所有其余支路电流所构成的差动回路。某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流构成的差动回路，其中包括了与该段母线相关联的母联开关和分段开关。
　　BP—2A装置通过母线大差动判别区内和区外故障，通过各段母线小差动来选择故障母线。一般情况下，母线大差动的构成不受母线运行方式变化的影响，可保证在运行方式判别不良的情况下，发生母线区外故障时母线保护不误动作，而各段母线小差动则是根据各支路的刀闸位置由母线运行方式自适应环节^［3］来自动、实时地进行组合。

2　BP—2A装置运行情况

　　福建省电网是较早采用BP—2A装置的省网用户之一。1995年7月以来已有5套装置投入运行。该装置运行情况良好，经受了多次区外故障等的考验，无误动事故发生。下面就1999年8月4日福建省某变电站220 kV母线故障时BP—2A装置动作情况进行分析。
2.1　故障前运行主接线方式介绍
　　某变电站220 kV为双母线并列运行方式：平曹Ⅰ线231号开关、平曹Ⅱ线232号开关、曹旧线236号开关运行，230旁路通过跨条2307刀闸作为母联运行，1号主变23A号、2号主变23B号并列运行。故障前有关主接线如图1所示。

图1　故障前某变电站有关系统接线图
Fig.1　System connection of a pre-fault substation

2.2　BP—2A装置动作、开关跳闸情况
　　1999年8月4日，该变电站220 kV Ⅱ段管型母线C相掉落在220 kV平曹Ⅰ线2311与2312刀闸C相的连接引线上，造成220 kV的Ⅰ，Ⅱ段母线发生C相接地故障。如图2所示。

图2　故障示意图
Fig.2　Fault diagram

　　该变电站220 kV的BP—2A型装置Ⅰ母、Ⅱ母经过约18 ms正确动作出口： 1号主变侧23A、平曹Ⅰ线231、母联230、2号主变侧23B、平曹Ⅱ线232、曹旧线236开关跳闸。BP—2A装置柜上保护信号有：差动投入灯亮、闭锁开放灯亮、出口投入灯亮；跳Ⅰ、Ⅱ母灯亮；跳闸出口L1（23A）、L2（23B）、L3（231）、L4（232）、L5（230）、L6（236）灯亮。
2.3　事故后故障记录
　　故障时间显示8月4日15时36分58秒，正确。
　　故障打印定值表11项内容全部正确，主要有复式比率系数：2.0；比率差动门槛值：1.49 A；电流突变定值：2.48 A；差动保护低电压定值：40.0 V；差动保护负序电压定值：6.9 V等。
　　故障打印出母线故障类型为Ⅰ母C相和Ⅱ母C相。
　　故障打印的母线刀闸位置表显示Ⅰ母和Ⅱ母的刀闸位置正确。
　　录波图显示大差动电流IDC为54.74 A，动作出口时间TOP约18 ms，Ⅰ母U₁C故障电压（二次值）约为0 V，Ⅱ母U₂C故障电压（二次值）约为0 V。

3　保护动作评价

　　经故障分析，此次故障为该220 kV变电站Ⅰ段、Ⅱ段母线C相发生单相接地故障。BP—2A型微机母差保护装置Ⅰ母、Ⅱ母正确动作，将母线上所有运行开关跳闸，保证了省网220 kV系统和地区电网110 kV系统的安全运行。装置反映的故障类型正确无误，故障记录完整。表明国产微机母线保护已较为成熟，对电网稳定起到了较好的保障作用。■