一种基于电流方向原理构成的双母线差动保护电路的制作方法

本发明涉及母线差动保护技术领域，特别涉及一种基于电流方向原理构成的双母线差动保护电路。

背景技术：

传统的双母线差动保护也称为固定连接方式的母线完全差动保护，当运行的双母线的固定连接方式被破坏时，如果其中任意一条母线发生短路故障，就会将两条母线上的连接元件全部切除，因此，传统的双母线差动保护适应运行方式变化的能力较差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于电流方向原理构成的双母线差动保护电路。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于电流方向原理构成的双母线差动保护电路，其中，双母线中任意一条母线上均并行设置有若干条供电支路；双母线母差保护电路包括分别设置在母联开关两侧的电流互感器CT4和电流互感器CT5、设置在第一母线供电支路上的电流互感器CT1、设置在第二母线供电支路上的电流互感器CT2和母联断路器启动元件W；所述的电流互感器CT1的线圈套在第一母线供电支路上，电流互感器CT1线圈的正接线端接电流互感器CT5线圈的正接线端，电流互感器CT1线圈的负接线端接电流互感器CT5线圈的负接线端；所述的电流互感器CT2的线圈套在第二母线供电支路上，电流互感器CT2线圈的正接线端接电流互感器CT4 线圈的正接线端；电流互感器CT2线圈的负接线端接电流互感器CT4线圈的负接线端；电流互感器CT1与电流互感器CT2线圈的两个接线端均连接到母联断路器启动元件W的两端。

进一步的，所述的电流互感器CT1、电流互感器CT2、电流互感器CT4和电流互感器CT5上均设有电流变抗器LH。

进一步的，所述的供电支路上位于母线与电流互感器之间的线路上均设有支路断路器。

与现有技术相比，该双母线母差保护电路具有如下优势：

1.保护灵敏度高，应用广泛，适用于大电流和小电流系统；

2.在双母线故障时，能快速地将故障母线和正常母线分开；

3.每一条供电支路的断路器可自由地在两个母线进行切换，不受运行方式的影响。母线保护具有选择性，能快速切除故障母线，避免两条母线全停造成事故范围扩大的问题。

附图说明

图1为母线正常及母线外部故障时电流方向示意图。

图2为母线内部短路时的电流方向示意图。

图3为基于电流方向原理构成的双母线母差保护电路的原理图。

图4为图3中5母线A相相位回路保护原理接线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

一种基于电流方向原理构成的双母线差动保护电路，其中，双母线中任意一条母线上均并行设置有若干条供电支路；双母线母差保护电路包括分别设置在母联开关两侧的电流互感器CT4和电流互感器CT5、设置在第一母线供电支路上的电流互感器CT1、设置在第二母线供电支路上的电流互感器CT2和母联断路器启动元件W；所述的电流互感器CT1的线圈套在第一母线供电支路上，电流互感器CT1线圈的正接线端接电流互感器CT5线圈的正接线端，电流互感器CT1线圈的负接线端接电流互感器CT5线圈的负接线端；所述的电流互感器CT2的线圈套在第二母线供电支路上，电流互感器CT2线圈的正接线端接电流互感器CT4 线圈的正接线端；电流互感器CT2线圈的负接线端接电流互感器CT4线圈的负接线端；电流互感器CT1与电流互感器CT2线圈的两个接线端均连接到母联断路器启动元件W的两端。

其中，所述的电流互感器CT1、电流互感器CT2、电流互感器CT4和电流互感器CT5上均设有电流变抗器LH。

进一步的，所述的供电支路上位于母线与电流互感器之间的线路上均设有支路断路器。

本发明提供的双母线母差保护电路的工作原理如下：

母线差动保护的原理是根据母线外部故障和内部故障时，连接在该母线上各元件电流方向的变化来实现的，如图1～2所示，以母线连接处有两个电气元件为例，正常运行时或外部短路(K1点)短路电流方向如图1所示，电流I1流入母线，电流I2由母线流出，I1与I2幅值大小相等，方向相反，相位差180°；

当在母线处(K2)点短路时，电流I1和电流I2方向都是流入母线，如图2 所示；I1和I2方向相同，相位差为零度；利用比较各元件的电流方向不同，可以判断母线内部或外部故障。

由于母差保护反应的是同名相电流的方向，与电流大小无关，因而其灵敏度是很高的；该母线母差保护电路对大、小电流接地系统都适用；图3为母线母差保护电路的原理图，在图3中，对所有的电流互感器和电流变抗器LH的极性都进行了标注，电流变抗器LH的功能是把电流互感器电流转换成二次小电流在电阻R上产生小电压，该电压的相位关系可直接反应电流互感器CT二次电流的相位；如果连接该母线的电流变抗器LH的电压相位差为零度，即全部为同相位，同时为正或同时为负，则表示所有电流互感器CT的电流均为流入母线，电流相位差为零，说明母线发生故障，即可跳闸；

如图3所示，5母线上并行设置有101供电支路和111供电支路，每条供电支路上均设置有断路器；4母线上并行设置有102供电支路和112供电支路，每条公调之路上均设置有断路器；正常情况下，5母线和4母线上之间通过145母联连接，145母联上设置有母联开关，母联开关处于闭合状态，5母线和4母线并列运行；

在正常情况下和外部故障时，在差动回路中仅有不平衡电流，例如在5母线故障时，4母线差动回路电流不流入母联断路器启动元件W，145电流互感器ZH5二次电压与101的LH0,111开关的LH1二次电压方向相反，相位差180°，在4母线选择元件里形成环路，说明4母线正常点故障。

5母线故障CT二次电流分布情况如图2黑色箭头方向所标注，流入母联断路器启动元件W回路电流为供电支路102LH2、供电支路112LH3、供电支路145LH4 回路电流之和，一次故障电流方向均为流入故障母线，三个LH二次侧电压相位差为零度，即为同相。说明5母线发生了故障，这时母联断路器启动元件W起动元件动作。瞬时断开母联145上的母联开关，5母线电流方向构成的差动保护选择元件动作J5.1、J5.2性断开供电支路102和供电支路112上的断路器。

在外部故障时，母联断路器启动元件W只流过不平衡电流，启动元件不动作；在5母线或4母线故障，母联断路器启动元件W流过的故障电流和故障母线的故障电流大小相等，能可靠动作把故障母线和正常母线分开，母联断路器启动元件 W动作具有选择性。

图4为所有开关均接入5母线运行情况，以A相为例，只有UA全部为负时，说明5母线A相发生故障了。正常情况下，三极管BG由5个支路提供基极电流，处于饱和导通状态，电容C被短路，UC电压为零伏。只有5个支路电压UA的瞬时值同时为负时，三极管BG才截止，电容C经电阻Rq充电。UC电压将随着电容C充电电压升高而升高。UC数值达到某一值时，就能启动执行回路，但UC是一个很短的脉冲，脉冲间隔的一个周期为20ms，所以为了使保护能可靠动作，需要采用脉冲展宽回路，把输入的间隔短脉冲信号转换为输出端的一个长信号，使保护出口可靠动作。由三极管BG2、三极管BG3、电阻R10、电容C1组成的脉冲展宽回路，三极管BG2第一次导通后电容C1放电，由于电阻R11与电阻R12分压，使三极管BG3的基极电位低于发射极而立即截止，启动出口回路。当三极管 BG2由导通变为截止后，由于电容C1经电阻R10充电，三极管BG3基极电位不能立即升高，BG3仍处于截止状态。适当的选择电容C1和电阻R10的数值，可使三极管BG3的截止保持到三极管BG2的第二次导通，于是电容C1放电，三极管BG3 的基极电位又变成负值，从而保证了三极管BG3的连续截止，相当于将动作脉冲展宽。