眭仲国，贺世云

阿城继电器股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150302

0 引言

微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性、高选择性和高灵敏度。微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。现在，微机保护已经广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。

WMC-31A微机母线差动保护装置，适用于单母线、单母线分段、双母线等接线方式的7单元（包括母联）母线保护，包括母线差动保护、母线充电保护、母联过流保护、母联失灵保护、母联死区保护、断路器失灵保护、CT断线告警、PT断线告警等功能。

1 特点及主要技术参数

1.1 特点

该微机保护装置具有如下特点：

1）新型的瞬时值差动原理、高灵敏比率差动保护；

2）可靠、快速抗CT饱和判据，保证在母线近端区外故障时可靠不动；

3）自动识别母线运行方式，倒闸操作时不需退出保护；

4）允许各单元CT变比不同，可通过平衡系数整定；

5）模拟量为多路A/D采集、N+1备份方式，充分保证了模拟量采集的可靠性；

6）完善的装置自检功能及刀闸位置错误告警。

1.2 主要技术参数

额定参数：直流电源：220VDC/AC±20%；交流电压：

交流电流：5A；频率：50Hz

整组动作时间：差动保护不大于20ms

交流过载：保护电流：2×In连续工作（40×In工作1s）

保护电压：120V连续工作（300V工作3s）

2 硬件和软件设计

2.1 硬件设计

本装置为6U、84HP机箱，整面板、插件式结构，后插拔、后配线，嵌入式安装。硬件按功能划分，分为主CPU、模拟量输入、开关量输入、开关量输出、人机接口及电源等部分，可采集21路电流、8路电压、19路开入，输出14路跳闸出口、6路中央信号。CPU板是装置的核心插件，共有四块CPU板，其中三块为A、B、C三相差动元件，第四块为电压启动元件，人机接口与各CPU插件通过内部485连接，完成整定、显示、测试等功能。

母差保护按相差动，每相差动元件由单独的交流接口及CPU组成，CPU板主要完成保护逻辑判别及跳闸出口功能，同时完成事件记录及通讯功能。母线上所连接的各单元的A、B、C三相电流分别进入各自的交流接口，经二次隔离、传变及信号调理后进入A/D转换器，每路模拟量信号由单独的A/D进行采集，然后进入各自的CPU进行逻辑判断。保护出口由跳闸开出和中央信号两部分构成，出口前须启动QDJ接通24V信号电源及跳闸电源，A相、B相、C相电流CPU板均可控制保护出口插件。

电压启动插件有自己的CPU，根据母线电压及零序电压进行复合电压闭锁判别，并通过内部开出通知A相、B相、C相电流CPU板（内部开入采集）是否已产生复合电压。另外，装置还有实时时钟、CANBUS接口以及自检功能。

2.2 软件设计

2.2.1 母线差动保护

母线差动保护为分相式比率差动，分别由各自的CPU板完成保护逻辑判别和跳闸出口。差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路，母线大差为除母联或分段开关以外的所有支路电流构成的差动回路，某段母线小差为该段母线上连接的所有支路电流构成的差动回路，大差用于判断母线区内或区外故障，小差用于选择故障母线。

电流互感器极性要求各支路CT同名端均在母线侧，母联CT同名端在Ⅰ母侧。各支路电流A相接入交流接口插件Ⅱ、B相接入交流接口插件Ⅲ、C相接入交流接口插件Ⅳ，极性要求由Ix进Ix′出。

装置通过开关量输入采集各支路的Ⅰ母、Ⅱ母刀闸状态（辅助触点），识别两段母线所连支路情况后才能正确计算Ⅰ母、Ⅱ母小差电流。另外装置会对刀闸状态进行检查，当检测到某支路有电流而无刀闸状态时发出刀闸位置错误报警。

保护实时计算大差各支路电流的采样值变化量，当任一相电流的瞬时变化量产生突变时，突变量元件启动，启动判据为：ΔI=|I(t)- I(t-T)|；ΔI≥ITBL，其中：I(t)为本周波电流采样值；I(t-T)为前一周波电流采样值；ITBL为电流突变量整定值。

突变量元件启动后展宽500ms，同时触发大差逻辑判别任务。

差动保护在区内故障时具有较高的灵敏度，而在区外故障时又有较强的制动特性，并且动作速度快、选择性好。差动保护动作判据为：

其中：

装置具有CT饱和检测功能，当检测到CT饱和时闭锁大差启动，当连续两周波有区内故障特征时，解除闭锁以保证区外转区内故障时差动保护能可靠动作。

2.2.2 母线充电保护

当任一段母线检修后利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母线充电保护，若被充电母线存在故障，利用充电保护将母联断路器跳开切除故障。

2.2.3 母联过流保护

当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护，在母联过流保护投入时若任一相母联电流大于母联过流保护定值时将延时跳开母联开关，母联过流保护不经复合电压闭锁。

另外，该装置还具有母联失灵保护、母联死区保护、断路器失灵保护、复合电压闭锁、CT断线检测、PT断线检测、母线电压切换等功能，由于篇幅有限，在此就不在一一详述。

3 结论

随着电网的不断发展，继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展。