高压内置型变压器空投导致零序电流保护误动分析及对策

对高压内置型变压器励磁涌流及其零序分量特性进行深入分析。结合该类型变压器结构特点,指出与常规变压器相比,高压内置型变压器涌流零序分量更大且衰减更为缓慢,造成相关零序电流保护更容易发生误动。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,分析了合闸角、剩磁和运行方式对高压内置型变压器空投时的励磁涌流零序分量的影响,并给出了零序电流保护误动概率。建议通过优化零序电流保护定值、增加空载合闸运行及间隔时间、采用涌流抑制措施来保证变压器正常投运。     

高压内置变压器涌流对母联零序过流保护的影响及对策

高压绕组内置型高阻抗变压器（高压内置变压器）因改变内部绕组的排布顺序,使其涌流问题更加突出,母联零序过流保护因其空载合闸产生的高幅值零序涌流面临较高的误动风险,威胁电网的安全运行。结合母联零序过流保护的整定原则,揭示了高压内置变空载合闸涌流工况下母联零序过流保护误动的机理。基于零序涌流与故障零序电流波形特征的差异性,并考虑电流互感器（current transformer,CT）饱和对电流波形特征的影响,提出基于零序电流符号序列变化特征的母联零序过流保护防误动闭锁判据。基于仿真模型对保护误动机理和所提判据的有效性进行验证。     

涌流工况下换流变压器零序差动保护误动对策

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,采用基于工程实际参数的高压直流输电仿真模型,对换流变压器外部故障切除恢复性涌流及空载合闸励磁涌流导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析。通过识别中性线零序电流与自产零序电流波形呈现出的相似度特征在涌流工况和区内故障时的差异,提出了基于零序电流动态时间弯曲距离的换流变压器零序差动保护新判据。经仿真算例和录波案例验证,该判据在各类区内故障时具有与传统零序差动保护相同的保护范围及抗过渡电阻能力,可以正确辨识涌流工况下电流互感器传变异常引起的虚假差动电流,进而降低零序差动保护误动风险。     

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。     

故障性涌流影响下换流变差动保护的可靠性风险评估

交直流混联电网中交直流系统相互耦合使得系统故障特性较为复杂,换流变阀侧发生单相接地故障后,由于换流阀的单向导通性,故障电流偏向于时间轴一侧,可能导致换流变铁芯发生饱和,产生故障性涌流进而使得差动保护的可靠性降低。结合电力系统风险评估理论,建立了故障性涌流影响下换流变差动保护的可靠性风险评估模型,将综合风险指标定义为故障性涌流发生的概率与故障性涌流对换流变差动保护影响的严重度的乘积。通过对故障性涌流产生机理的深入分析得到不同故障条件下故障性涌流的产生概率,并根据二次谐波含量超过或低于门槛值的时间占比作为换流变差动保护拒动或者误动风险的严重程度指标,根据综合风险指标值划分了不同故障条件下差动保护所处的风险等级,最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提出的可靠性风险评估模型的正确性。     

高压内置型变压器备自投引发线路零序过流保护误动的风险分析

针对备用变压器投运过程中零序涌流引发上游线路零序过流保护误动情况,结合零序涌流表达式,对两种变压器的零序涌流幅值特征进行了分析,并利用MALTAB软件量化分析了这两种变压器备自投工况下零序过流保护的误动概率.     

零序电流保护运行风险评估模型

建立了基于原理性运行失效的零序电流保护运行风险评估模型,指出了实时运行状态对保护的可靠性有着重要的影响。考虑由于电网实际运行中的各种不确定性和运行方式的变化,根据系统的运行方式和保护原理,详细分析了零序电流保护各段的动作原因,定量计算系统某处发生接地短路后各保护的运行拒动概率和运行误动概率,然后列举保护拒动和误动后可能发生的失效后果,计算并分析风险指标。考虑过渡电阻的影响,通过一个典型的系统实例,说明该方法的应用。     

基于二次谐波复合闭锁的零序过流保护新方案

首先阐述分析了零序涌流的产生机理及特点。其次针对其会导致零序过流保护误动的问题,提出了一种基于二次谐波复合闭锁的零序过流保护新方案。通过比较零序电流的二次谐波含量及其变化率,即可辨识短路电流和励磁涌流,且能够不受CT饱和的影响。设计采用计数装置来具体实现二次谐波变化率的监测,并给出了相应的整定和计数原则。结合零序过流保护整定电流及动作时间,形成了新的零序过流保护方案。所提方案原理简单清晰,易于实现,有一定的工程应用基础。通过在PSCAD/EMTDC中搭建220 kV系统模型,验证了新方案在不同场景下的有效性。     

励磁涌流导致母联零序保护误动的案例分析

介绍一起220kV新建变电站主变空投引起220kV侧母联零序保护误动的事件,分析了励磁涌流造成母联零序保护误动、励磁涌流零序分量产生的原因,提出通过安装涌流抑制器控制主变高压侧开关从而抑制变压器空投时产生励磁涌流的方法。     

变压器差动保护误动原因分析及对策综述

从理论联系实际的角度综述分析了引起变压器差动保护误动的一些主要原因,包括变压器空载合闸励磁涌流、相邻变压器空投引起的和应涌流、外部故障切除恢复性涌流;电流互感器（TA）暂态饱和、局部暂态饱和;变压器零序涌流助增对变压器差动保护的影响等,根据这些误动原因提出了相应的解决对策.正确地认识和理解这些问题,有助于引起研发、设计、调试、运行等部门的重视,并通过适当的措施来避免这些原因引起的误动,提高变压器保护在现场运行的动作准确率.     

一种基于部分Hausdorff距离的励磁涌流识别新方法

变电站的电磁环境较为复杂,二次设备可能受到电磁干扰等不利因素影响而产生异常数据,进而导致保护误动。传统的变压器励磁涌流识别方法并没有考虑到异常数据干扰对保护的影响。分析异常数据对不同识别方法造成的影响,可以得知现有的励磁涌流识别方法在保护用数据受到异常干扰时,可能会导致保护动作速度变慢甚至保护误动。为解决这一问题,提出了一种基于波形相似度识别的励磁涌流快速识别方法,通过对比差动电流和正弦信号的波形相似度以区分励磁涌流和故障电流。仿真结果表明,该方法能够快速有效识别励磁涌流,在一定程度上能够不受异常数据的影响。     

一种基于电流自构参考量的电流方向纵联保护

基于零序方向或者负序方向构成的保护在电力系统继电保护中占重要地位,但当系统经高阻接地或PT断线时,一些测量点的序电压很小,进而影响方向元件的判别。为解决上述问题,提出一种仅利用测量电流本身(如零序电流或者负序电流)自构建零序或者负序的参考量值,基于测量电流与参考量的比较结果转换为状态量,进一步由线路两端方向状态比较构成保护判据。在系统发生不对称故障后,利用故障零/负序电流的微分、反向等数据综合处理,获取送受端方向一致的电流参考量,再基于测量零/负序电流与参考量的比较构建新的方向判据。该方法不需要电压信息,大大降低了保护的通信量,在高阻接地、不同故障初始角等情况下仍正确动作,可应用于广域系统。仿真结果验证了本保护判据的可靠性。     

基于暂态仿真的主变涌流对线路零序过流保护的影响研究

通过阐述变压器零序电流产生机理,指出变压器各相铁芯饱和差异是产生零序分量的根本原因。基于EMTDC/PSCAD平台系统分析了剩磁、合闸角和变压器中性点接地方式对励磁涌流零序电流基波分量最大值的影响,分析结果表明当达到实际最大剩磁时通过调整合闸角可以获得最大零序电流基波分量。仿真分析还发现线路零序过流加速段保护在较大的励磁涌流零序电流下有误动风险,建议通过提高零序过流加速段定值或增加二次谐波制动原理来提高保护的可靠性。     

变压器涌流对零序电流保护的影响分析

采用ATP仿真计算与实际分析相结合的方法,分析了单台变压器励磁涌流最大零序分量,以及多台变压器涌流零序分量与主变中性点接地方式的关系,得出:剩磁越大,通过调整合闸角所能取得的涌流零序分量越大,当实际最大剩磁为0.7Bm时,涌流零序分量最大可到0.95IN;多台变压器涌流零序分量与中性点接地变压器台数成正比.结合220 kV零序电流保护整定原则,分析了涌流零序分量对220 kV零序电流保护的影响,得出它对主变零序电流保护和线路零序电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段没有影响,对线路零序电流Ⅲ段和母联保护有不利影响,并提出了运行和整定时需采取的相应措施.     

高阻抗电力变压器涌流特性及其对保护影响的研究

高阻抗变压器以其限制短路电流的优势已得到广泛应用。其中高压绕组内置型高阻抗变压器涌流问题将比普通变压器更为突出。近几年,电网中多次出现这类变压器投运时邻近设备的后备保护误动事件。从绕组结构入手,明确了变压器磁通分布和等值电路参数的对应关系。根据变压器零模涌流解析表达式和几种变压器自互漏感参数的差异,指出内置变涌流幅值更大衰减更快的特征并得到了仿真的验证,揭示了零模涌流导致保护误动的原因。对后续改进仿真和试验的平台、深化研究的方向进行了展望。     

电力机车励磁涌流消除系统的研究

针对电力机车过分相区时合闸励磁涌流对电力机车及牵引网的电能质量造成的影响,提出了一种基于大功率电力电子技术的电力机车励磁涌流消除系统原理,并提出了同相调幅法和变频移相法两种PWM调制电压算法。该系统通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式及机车变压器不同时刻励磁电压,实现电力机车无冲击平滑换相通过分相区,在出分相区合闸瞬间不产生冲击性励磁涌流。利用所提方法建立了该电力机车变压器分区换相系统的仿真模型。通过仿真分析表明,所提出的两种电压调制算法,均能有效抑制合闸励磁涌流的产生,验证了所提方法的可行性。     

基于巴氏系数的变压器励磁涌流和故障差流识别新判据

传统变压器励磁涌流识别方法在复杂电磁环境以及电流互感器(CT)饱和等情况下会受到干扰而导致保护动作速度变慢或者误动。为解决此问题,提出一种利用电流波形分布特征识别励磁涌流的变压器差动保护新判据。结合巴氏系数图像匹配算法,对比差动电流和正弦信号的波形相似度以区分励磁涌流和故障电流。并利用PSCAD/EMTDC软件仿真以及动模试验验证了该判据在变压器空载合闸、区内和区外故障、带故障合闸以及CT饱和等工况下的有效性。     

无换流变MMC-HVDC的零序电流影响机理分析与抑制

在交流电网发生不对称故障条件下,存在零序大电流由无换流变MMC-HVDC系统在互联的交流电网之间流动,对MMC-HVDC系统和交流电网都造成恶劣影响。根据MMC的平均值数学模型,化简得到MMC-HVDC系统的零序等值网络,推导出零序电压电流关系式,从而解释了零序电流影响机理。采用基于PR环节的附加零序电流控制器,能够有效抑制零序电流,增强无换流变MMC-HVDC系统的故障穿越能力。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了上述理论分析的正确性和附加零序电流控制器的有效性。     

利用电流变化率极值特征的变压器涌流识别研究

为进一步提高电力变压器差动保护性能,提出一种利用电流变化率极值特征的励磁涌流识别的方法。变压器发生涌流时,三相电流波形至少存在一相以上有间断及尖顶波特性,一个工频周期内电流变化率的极大值与极小值的时间间隔小于半个周期,且不具备周期性特点。而内部故障时,故障电流变化率波形近似呈正弦特征,一个工频周期内极大值与极小值的时间间隔近似为半个周期,且具有周期性特征。利用电流变化率一方面可以削弱非周期直流分量的影响,另一方面可以凸显幅值较小的间断变化临界点的特征,构造了利用电流变化率特征的涌流识别判据及实现方案。最后利用动模试验进行验证,不同情况下的计算分析结果表明该算法原理清晰、判据简单、计算量小,在一个周波内能可靠识别出涌流与内部故障,为进一步提升和优化变压器保护性能提供了有益的理论基础。