特高压有载调压变压器差动保护自适应算法

有载调压技术已在中国特高压交流输电系统中实现了应用,这对特高压变压器运行的可靠性提出了更高要求。有载调压过程中,由于无法获知调压变压器的实际运行档位,差动保护装置不能根据实时的额定电流之比调整平衡系数,只能选取一个固定档位下调压变压器两侧额定电流之比来计算其差动电流,因而会造成很大误差。工程上,设置调压变压器不灵敏段差动来躲过调档产生的不平衡电流,这不仅增加了调压操作的复杂性,还降低了调压变压器差动保护的灵敏度。针对上述问题,基于特高压变压器电气结构提出一种在线自适应获取调压变压器运行档位的方法,通过实时计算调压变压器运行时的端电压之比,对差动电流计算结果进行修正,精确求得有载调压过程中调压变压器的实时差动电流。数字仿真证明了基于自适应算法的调压变压器差动保护动作特性不受短路匝数和运行档位变化影响,可有效解决现有特高压有载调压变压器差动保护策略识别匝间故障时灵敏度不足的问题。     

基于GOOSE网络的智能变电站变压器纵差保护方案

变压器纵差保护启动电流需要躲过正常运行时的不平衡电流,而不平衡电流主要由变压器有载调压分接开关挡位调节引起。当有载调压分接开关挡位调节范围大时,变压器纵差保护启动电流定值整定较高,影响了差动保护的灵敏度。文中提出通过智能变电站通用面向对象变电站事件(GOOSE)网络获取变压器调压分接开关的挡位信息,再根据调压分接开关的实际挡位自动调整纵差保护的平衡系数,消除变压器正常运行时挡位调节引起的不平衡电流。同时提出基于GOOSE网络的纵差保护整定方法,降低差动保护的启动电流和比率制动系数,并对纵差保护的动作特性进行了分析改进。实验结果表明,方案可提高变压器纵差保护的灵敏性及速动性。     

1000kV特高压调压补偿变压器保护方案

对1 000kV特高压调压补偿变压器的结构和调压实现原理进行了分析,提出了一套调压补偿变压器保护配置方案;对1 000kV特高压调压变压器现场误动波形数据进行分析与研究,调压变压器保护涌流不仅二次谐波含量小于经验值,涌流间断角特征也不明显,导致差动保护误动。基于1 000kV特高压调压变压器的涌流特性,提出一种混合涌流识别方案。通过实时数字仿真系统(RTDS),验证了混合涌流识别方案适合调压补偿变压器保护配置方案。     

基于虚拟等效电感的特高压调压变压器励磁涌流判别算法

针对1 000 k V特高压试验示范工程现场调试过程中特高压调压变压器差动保护的典型误动案例,分析了现阶段采用的二次谐波分相闭锁判据在识别调压变压器励磁涌流时存在的局限性。为解决实际工程中无法直接测量调压变压器一次绕组端口电压问题,基于特高压变压器的本体结构特点设计一种获取调压变压器一次绕组端口电压的方法,同时提出一种基于虚拟等效电感分布特性识别调压变压器励磁涌流的判别算法。基于数字仿真对比分析了二次谐波分相闭锁判据和波形对称制动原理应用于调压变压器差动保护存在的不足,而基于虚拟等效电感分布特性的算法识别特征明显,能够可靠灵敏地识别励磁涌流和内部匝间短路,有效地解决了传统判据在调压变压器差动保护中存在的误动和拒动问题。     

特高压变压器调压补偿变压器配置独立差动保护的必要性

针对特高压变压器主体变压器与调压补偿变压器分体结构的特点,介绍了特高压变压器差动保护配置方案,通过对调压及补偿绕组内部故障的动态模拟试验,得出大差差动保护对调压补偿变内部故障灵敏度不足,说明调压补偿变压器配置独立差动保护的必要性。     

主变压器差动保护差流增大原因及改进措施

对于差动式继电保护,在运行中监视差流是发现差动电流回路异常的有效手段。在详细分析了变电站主变压器差动保护正常运行中产生差流的影响因素后,对正常运行中因主变压器有载调压而引起的差流进行计算,并对整定中应注意的问题进行计算和探讨,以指导在主变压器运行中根据差动电流回路差流值分析其是否属于正常的不平衡电流,及时发现差动电流回路异常现象,防止因整定不当、电流回路异常而引起保护装置误动跳闸。     

特高压变压器差动保护动态模拟试验研究

特高压输电对我国来说是一个崭新的课题,必须大力进行细致严谨的研究工作,解决面临的、可能出现的各种技术问题,确保其安全可靠的运行。针对我国建设中的特高压输电系统采用的1000kV特高压变压器,介绍了特高压变压器的内部结构特点和设计参数、差动保护配置方案、动态模拟试验模型,并通过动态模拟试验对特高压变压器发生各种内部故障时和空载合闸时各种差动保护的灵敏性和可靠性进行了研究,得到如下结论:大差差动保护能灵敏反映主绕组内部的各种故障,而对于调压绕组和补偿绕组的内部故障则灵敏度明显不足,说明了配置调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护的充分性和必要性;变压器空载合闸时二次谐波制动原理对调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护也有一定的涌流制动作用。     

基于不同故障情况的特高压变压器差动保护仿真研究

介绍了当前中国在建的特高压变压器的结构和参数,并建立了相应的动态仿真模型。根据特高压变压器的结构和运行特性,提出了针对特高压容量大,分体式结构的差动保护配置。通过模拟不同故障情况下差动保护的反应,对各种差动保护的灵敏性进行分析比较。仿真结果表明单独对调压绕组和补偿绕组分别配置差动保护能提高其匝间故障的灵敏性,故障分量差动保护可以提高重负荷情况下变压器内部发生轻微故障的灵敏性,分侧差动保护则可以避免励磁涌流和过励磁的影响,零序差动保护可以提高单相接地故障保护的灵敏性,尤其是接地点离中性点很近的轻微接地故障。     

串变调压电炉变压器差动保护研究

针对电炉变压器频繁调压且调压范围宽的特点,提出根据当前电炉变压器有载调压档位实时计算差动保护的平衡系数方法。该方法首先将3个单相电炉变压器档位信息经有载调压档位控制器转换为BCD码信息;然后差动保护装置通过开关量方式接入转换后的BCD码信息,并解码还原为当前实际档位;最后根据变压器调压总档位、各相变压器当前档位、低压侧标称最高电压及最低电压,计算各相变压器低压侧当前工作电压,再结合变压器额定容量、高压侧额定电压,按相实时计算差动保护平衡系数。这种方法解决了电炉变压器差动保护的差动电流计算不正确的难题,工程实践表明该方法明显增加差动电流计算正确性提高差动保护灵敏度。     

基于电子式互感器的整流机组差动保护方案实现

本文提出一种实现整流变压器机组差动保护方法。首先将整流机组分为一个调压变压器间隔、两个整流变压器间隔分别配置调压变压器差动保护装置、整流变压器差动保护装置;然后针对调压变压器频繁调压且调压范围宽的特点,提出根据当前调压变压器有载调压档位实时计算差动保护的平衡系数方法,以及适应不同移相角度的整流变压器二次电流补偿方法;最终完善了大功率整流机组继电保护配置,填补了整流机组差动保护的空白。     

变压器差动保护中的两个问题

变压器差动保护中,正确整定是保证差动保护正常工作的前提。首先,分析了差动回路中的不平衡电流大小问题。为保证差动保护区外短路故障时可靠不动作,在计算最大不平衡电流时应考虑仅限制电流互感器变比误差导致不平衡电流增大因素。特别是差动保护两侧电流互感器匹配不好时,尤其应注意此点。然后,分析了制动特性设定问题。这两个新问题的提出,对现场的整定和保护维护有积极的意义。     

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。     

换流变档位调节对差动保护的影响及解决方案

按照传统的换流变压器保护方案,在换流变压器档位发生变化时,换流变保护装置CPU会误计算出一定的差流,可能导致差动保护启动。分析了差流产生的原因,指出在直流输电工程应用中应如何减小换流变调档对差动保护的影响,提出了一种引入换流变分接头档位信号的差动保护方案。能避免换流变调档对差动保护的影响,且原理接线简单、可行性强。     

复杂和应涌流及其对电流差动保护的影响

目前大多数和应涌流机理分析采用运行变压器空载模型,对运行变压器非空载情况下的复杂和应涌流研究较为有限。文中推导了当一台变压器空投、另一台变压器非空载运行时,变压器磁链、电源电流以及运行变压器负载电流的解析表达式,分析了复杂和应涌流的影响因素、关键特征以及对相邻发电机电流差动保护的影响。数字仿真、动模试验以及现场录波数据验证了分析结论的正确性。     

消除变压器微机差动保护中不平衡电流方案研究

目前有些微机保护继电器受多种因素的制约,软件存在通用性方面不足的问题。针对用于某型号变压器的微机差动保护无法消除电流互感器二次回路中不平衡的问题,分析了变压器差动保护中产生不平衡电流的因素,根据电磁型和微机型差动保护继电器消除变压器差动保护不平衡电流的原理,提出了采用改变微机差动保护电流互感器二次回路的接线方式来解决这个问题的方案。     

二维空间重构电流特征轨迹的变压器差动保护判据

在故障电流的影响下,变压器差动保护两侧电流互感器(TA)易发生饱和,使传变的电流波形发生畸变,严重影响变压器差动保护的正确动作。针对TA饱和造成的变压器差动保护误动或拒动的问题,对不同故障类型下变压器两侧电流波形相位关系特性进行对比分析,提出将两侧电流进行二维空间重构,应用重构后的特征轨迹构造变压器差动保护新判据,以识别伴随TA饱和的变压器各类故障。通过仿真和动模试验,验证新判据有较高的可靠性和灵敏性,并且具备较强抗TA饱和的能力。     

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。     

内桥接线主变压器差动保护误动原因分析

内桥接线变电站的主变压器并列运行时,其中一台变压器支路空载合闸或故障时,内桥开关将通过很大的励磁涌流或短路电流。在此情况下,正常运行的变压器差动保护可能发生由于电流互感器暂态传变特性差异以及产生和应涌流现象而导致保护误动。文中结合一起变压器差动保护连续误动的事故,对内桥接线方式下,电流互感器传变特性差异、和应涌流的产生进行了理论分析和仿真验证,并对励磁涌流的二次谐波闭锁能力进行了分析计算。最后提出了内桥接线方式下改进的变压器差动保护接线方式等解决措施,以防止差动保护误动。     

一种利用小波原理防止变压器差动保护误动的新算法

外部短路时,由于电流互感器（CT）饱和所引起的暂态不平衡电流造成的变压器差动保护误动作,一直是变压器差动保护中的一大技术难题。作者从理论上分析和证明了在外部发生短路故障时,电流互感器不会立即饱和,暂态不平衡电流也不会立即出现的现象,并提出了一种应用小波变换原理提取故障暂态特性,准确检测故障发生时间,利用“时差法”来有效地防止变压器变动保护因外部短路引起的不平衡电流造成误动作的新算法。