P类电流互感器饱和原因分析及对策

微机保护被广泛使用后,电流互感器的二次负荷由阻感性变为电阻性,且故障切除时间缩短,使P类电流互感器残留剩磁大大增加,常引起下次故障时,电流差动保护区外误动和距离Ⅰ段延时动作.文中通过实例和理论分析,说明了剩磁和一次电流非周期分量对电流传变的不同影响,建议220 kV及以下电压等级线路保护使用PR类电流互感器,以消除剩磁对保护的影响,同时能够保证距离Ⅰ段范围内故障的快速切除.对于PR类电流互感器,在考核互感器饱和对保护的影响时,只需考虑非周期分量引起的暂态饱和,因此依据"故障发生5 ms后电流互感器出现暂态饱和"对保护进行考核是合理的.     

分段比率制动的电流差动保护

通过对一起高压输电线光纤电流差动保护误动事故的分析,论述了在故障暂态过程中,非周期分量电流将使电流互感器铁心中的磁通显著增大,并形成大量剩磁。铁心剩磁的存在使电流互感器在 B-H曲线上的起始工作点发生变化,加重了饱和程度和缩短进入饱和时间,这是差动保护误动的重要原因。经过分析电流互感器误差和比率制动系数的关系,指出不考虑暂态剩磁的影响,仅依据制动电流的大小对差动保护特性进行分段,或者盲目地提高制动系数都是不完善的,以铁心磁感应强度的大小为依据进行比率制动特性的分段是克服电流互感器饱和、提高保护灵敏度和可靠性的更合理的方式。最后给出了一种工程实用解决方案。     

新型微机电抗器保护的研制与开发

分析了目前超高压并联电抗器保护所存在的一些问题，包括电抗器匝间短路保护灵敏度与可靠性、电流互感器暂态特性不一致对差动保护的影响等。介绍了新一代数字式电抗器成套保护装置的总体设计思想(双主双后配置)、新型高灵敏度高安全可靠的匝间短路保护原理以及考虑电流互感器暂态特性不一致的差动保护原理。新型电抗器匝间短路保护由自适应补偿的零序功率方向元件、零序阻抗元件、故障开放元件、谐波闭锁元件以及具有工频变化量浮动门槛的匝间短路保护启动元件共同构成。给出了这些保护原理的数字仿真、动模试验及现场运行结果。     

继电保护中电流互感器的选择计算和研究

现代的继电保护要求电流互感器能够满足暂态性能的要求,特别是大型发电机组保护用电流互感器暂态饱和及剩磁问题。本文对在继电保护中电流互感器的选择计算要注意的暂态特性、故障时CT二次侧感应电压、达到最大磁通量的时间和达到饱和的时间进行理论上的分析和研究。     

基于暂态拟合制动特性的发电机差动保护算法

从电流互感器饱和励磁电流和发电机差动保护工作点随时间变化特点分析入手,提出了一种基于暂态拟合制动特性原理的差动保护算法。算法通过拟合电流互感器饱和时差动不平衡电流随时间变化规律得到制动曲线斜率K随时间变化曲线,给出了初始K值曲线表达式及初始K值曲线的调整方法。该制动特性既反映了电流互感器饱和暂态过程引起的差动不平衡电流随时间变化的规律,又兼顾电流互感器正常传变时的稳态误差,使得保护动作门槛值在区外故障电流互感器饱和暂态过程中能够包络差动不平衡电流,增加了保护的可靠性。同时电流互感器正常线性传变时间段K值曲线的值可低于传统比率制动差动保护制动曲线斜率值,保护更加灵敏。理论分析和仿真结果表明,算法比传统比率制动差动保护有更好的区外故障抗电流互感器饱和能力和区内故障的灵敏性。     

不同电流互感器混用对线路差动保护的影响及对策的研究

分析了电磁式电流互感器和电子式电流互感器暂态特性的差异,提出了采用差分虚拟制动CT饱和开放的办法来解决不同互感器混用时线路光纤差动保护饱和误开放的问题。该方法能够有效解决因暂态传递特性不一致引起的饱和误开放问题。此外由于电子互感器二次时间常数与常规互感器有较大差异,导致在故障切除后电子互感器侧电流拖尾,会造成开关跳开后线路保护仍计算有差流,同时保护各侧电流互感器的二次电流衰减时间常数不一致也存在导致差动保护在区外故障电流切除时误动作。提出使用全周差分傅氏计算保护跳开相的电流,以避免造成线路保护跳令不能及时收回导致误启动失灵以及区外故障切除引起差动误动的问题。     

基于二次电流差分和积分的CT饱和检测方法

电流差动保护中存在着电流互感器(CT)饱和问题,通过对CT二次电流暂态特性的研究,利用二次电流浮动门槛值来近似系统故障后的最大短路电流,解决了三阶差分检测CT饱和的门槛值问题。通过故障启动后二次电流的积分值来构造虚拟的饱和二次磁链值。综合利用改进的三阶差分和二次电流积分法来确定CT所处的工作状态。CT处于线性传遍区开放差动保护,在CT饱和时瞬时闭锁保护。通过理论分析和PSCAD/EMTDC仿真验证该方法不受剩磁的影响;在CT处于严重稳态饱和和暂态饱和时,该方法依然能够正确检测出CT是否处于饱和状态。     

一种利用小波原理防止差动保护误动的新方法

外部发生短路故障时，由于电流互感器饱和引起的暂态不平衡电流造成的差动保护误动作，是一个值得仔细研究的重要课题。文中提出了一种应用小波变换原理提取和分析故障发生时刻及电流互感器饱和后故障相电流波形与差流波形的暂态特性，有效地防止因电流互感器饱和造成的差动保护误动作的新方法。     

基于保护特性的P类电流互感器选型

为深入了解P类电流互感器饱和特性,防范互感器饱和导致保护不正确动作,通过理论推导和计算详细分析了铁芯剩磁、故障电流非周期分量、时间常数等因素对电流互感器暂态饱和特性的影响。分析结果表明关于保护用电流互感器给定暂态系数不宜低于2的选型规定不能满足线路保护和变压器保护的要求。根据分析结果,针对不同保护装置技术要求给出了保护用P类电流互感器的选型建议,并综合考虑电网实际情况,从电流互感器、保护装置、电网运行等方面提出了防范措施。     

电动机差动保护误动原因分析

正电动机起动过程中差动误动影响运行,根据差动保护原理,将不同二次回路阻抗下差动保护动作轨迹直观地显示,通过对比发现二次回路阻抗对差动保护可靠性有直接影响。结合文献资料以及工程案例对误动问题进行了分析探讨,认为在二次回路电阻、起动电流非周期分量以及剩磁的综合作用下,导致两侧的电流互感器暂态特性发生变化,尾端电流互感器出现了暂态饱和,二次电流出现畸变失真,从而导致差动误动。通过分析,指出对电流互感器及其配套二次电缆进行严格计算及选型,保证其暂态特性满足工程要求才能有效避免此类问题。     

特殊工况下换流变零序差动保护误动机理分析及对策研究

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,分析了特高压换流变中性线上电流互感器在长时间单极-大地运行伴随交流系统高阻故障工况下饱和机理。采用基于工程实际参数的特高压直流输电模型进行仿真分析,揭示换流变零序差动保护误动原因。并根据区内、外故障时保护两侧自产零序电流和中性线零序电流极性差异,提出一种基于S变换相位差的换流变零序差动保护闭锁新判据,以解决特殊工况下换流变零序差动保护误动的问题。通过仿真验证该判据的有效性。     

变压器和应涌流分析

以2台单相变压器并联运行为例,利用励磁涌流偏向时间轴一侧的特点,解释了和应涌流的产生机理及其变化特点,指出和应涌流产生的本质原因是由于合闸变压器励磁涌流流过系统电阻使得其他变压器工作母线电压偏移,导致铁芯饱和造成的。初步分析了系统电阻、线路阻抗、空投变压器不同剩磁以及运行变压器二次侧负载对和应涌流的影响,讨论了和应涌流对变压器差动保护和后备保护的危害,其非周期分量长期作用引起的电流互感器局部暂态饱和以及差流中二次谐波含量降低是造成差动保护误动的主要原因。提出了相应的防范措施:在条件允许的情况下将电流互感器从P级更换为TP级以防止其暂态饱和;在满足灵敏度要求的前提下适当提高发电机及变压器差动保护的定值;尽量避免可能产生和应涌流的运行操作;正确整定变压器电流距离保护的各段定值;利用二次谐波分量构成零序二次谐波制动判据防止差动保护误动;寻求更可靠的主保护原理或完善纵差保护原理。     

大型发电机组保护用TPY级电流互感器的研究与应用

大型发电机组保护采用TPY级电流互感器能够满足暂态性能的要求，可解决大型发电机组保护用电流互感器暂态饱和及剩磁问题，并满足差动保护各侧电流互感器型式一致的要求。我国电流互感器厂已开发制造出符合国产大型发电机组和工程需要的发电机套管式TPY级电流互感器。该类产品在设计和制造方面考虑了相关技术特点，满足了大批工程的需求。     

采用S变换相位差及能量相对熵的换流变零序差动保护新判据

针对换流变压器零序差动保护误动现象,提出一种采用S变换相位差及能量相对熵算法的换流变零序差动保护新判据。通过分析换流变压器区内各类故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的相位和能量概率分布差异进行识别。当发生区外故障时,零序差动保护两侧零序电流的波形极为相似,其相位差和能量相对熵值都基本为0。当发生区内故障时,零序差动保护两侧零序电流相位相反且波形相似度小,其相位差接近180°且能量相对熵值增大。仿真验证表明,该判据可准确迅速识别区内与区外故障,其性能不受故障类型和过渡电阻的影响,且具有一定的抗电流互感器饱和的能力。     

基于波形相关性分析的换流变压器零序差动保护方案

通过对换流变压器外部故障切除产生恢复性涌流的分析,得出换流变铁芯可能在涌流的作用下发生饱和,导致灵敏度较高的中性线TA发生偏置现象,使其测量失真导致零序差动保护误动。为此,提出一种基于波形相关性的换流变零序差动保护新方案。通过分析换流变压器区内故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的波形相关性进行识别。通过合理选择电流互感器的极性,使得区外故障时,零差保护两侧的零序电流呈现"穿越性"特征,其波形相似度较高,相关系数为正值。区内故障时,两侧零序电流波形相似度较小,相关系数落入负值区。通过PSCAD/EMTDC大量仿真验证,该判据可准确识别区内与区外故障,不受恢复性涌流的影响,且具有一定的抗TA饱和的能力。     

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.     

变压器间及其与电流互感器暂态交互作用分析和保护对策

交直流混联复杂电网发生扰动和故障期间,变压器之间及其与电流互感器之间将发生暂态交互作用,这一复杂暂态过程,增加了故障判断的难度,影响到继电保护正确动作。近年来,电网发生不少由于变压器空投导致相邻变压器、发电机和输电线路保护误动的事故,威胁电网安全运行。从原理分析、数字仿真以及动模试验等多个层面围绕变压器励磁涌流、和应涌流以及互感器暂态饱和开展研究,论述变压器之间及其与电流互感器暂态交互作用机理,分析电磁暂态对保护的影响,提出保护的应对措施。并讨论了一种多场景仿真平台,可用于电流互感器选型和事故分析。     

基于负序电流判别的变压器差动保护零序电流自动补偿方法

对于星形/三角形(Y/d)连接组的变压器,形成差动量一般采用2种转角方式:Y侧电流移相转角(Y→d)和d侧电流移相转角(d→Y)以实现二次电流的幅值和相位校正.为了避免中性点直接接地侧外部单相接地短路时差动保护误动,2种转角方式都消去了差动电流中的零序分量,但因此降低了差动保护反应内部单相接地短路和匝间短路的灵敏度.直接利用中性点零序电流对差动电流进行自动补偿可以兼顾区内外接地短路时保护的可靠性与灵敏度,但实际上由于三相电流互感器(TA)与中性点零序TA的不同型问题,也可能导致差动保护的误动.研究表明,充分利用变压器各侧负序电流在区内外接地短路时的不同相位特征,可以对差动电流进行零序电流的自动补偿,既提高了区外接地短路时保护的可靠性,又保证了区内接地短路时保护的灵敏度不会降低.该方法无需增加额外的零序TA二次接线,也避免了零序TA极性校验问题.     

从加强主保护简化后备保护论变压器微机型继电保护装置

从加强主保护、简化后备保护的观点出发,论述了变压器的比率制动差动保护、标积制动差动保护、零序差动保护等主保护在使用中应注意的技术问题,指出差动保护灵敏度和快速性的提高必须建立在安全、可靠的基础上,提出了因电流互感器饱和与区外故障切除的暂态误差导致差动保护误动的具体措施。指出220kV电压等级以下的变压器可不装设零序差动保护,330kV和500kV自耦变压器可将零序差动保护作为接地故障主保护的辅助保护。在加强主保护的基础上,提出了简化后备保护的具体措施,着重讨论了各侧的短路后备保护、接地保护和各时间段的保护跳闸,以及地区小电源、并列运行变压器的后备保护配置、中性点间隙接地保护等问题。     

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。