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。     

基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器相位差动保护

变压器差动保护中电流互感器饱和导致保护可靠性与速动性降低。文中利用波形相似度对变压器区内、区外故障,尤其是电流互感器饱和时两侧电流相位信息进行提取,提出一种基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器差动保护判据,以识别包含电流互感器饱和在内的各种故障情况。仿真与动模试验结果表明,该判据在识别变压器区内、外故障,尤其是电流互感器饱和时均能做出正确判断。对于噪声干扰的情况仅需做简单处理判据即可有效识别故障。     

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。     

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。     

基于电流故障分量时频矩阵相角差的换流变差动保护研究

传统换流变差动保护中易受直流偏磁和故障过渡电阻影响,可能出现差动保护的拒动问题。为此,提出一种基于电流故障分量(Current Fault Component, CFC)时频矩阵元素和相角判别的换流变差动保护判据。变压器发生区内故障时,变压器两侧电流互感器(CT)检测到的CFC方向相同,而区外故障时检测到的两侧CFC方向相反。通过S变换获得CFC时频矩阵,根据故障时刻时频矩阵内所有元素求和所得相量的相角大小,判别CFC的方向,从而实现换流变区内故障的识别。仿真结果表明,所提保护判据在各种故障情况下均可有效识别换流变的区内、区外故障,在直流偏磁和故障过渡电阻的情况下仍具有较高的可靠性,同时可有效降低差动保护误动风险。     

基于零序电流的超高压自耦变压器相位比较纵联保护的研究

零序电流差动保护对接地故障灵敏度高,动作电流与变压器调压分接头无关,受励磁涌流影响小,原理简单等优点,在超高压自耦变压器保护上得到广泛应用。但零序电流差动保护由于反应自耦变压器三侧零序电流的相量和而动作,受电流互感器饱和影响较大,不易整定,在区外故障切除时常常导致保护的误动。据此提出"基于零序电流的超高压自耦变压器相位比较纵联保护方案"。该方案比较自耦变压器两侧保护处零序电流相位,根据相位相同或相反作为故障判据来区分自耦变压器内部故障或外部故障。动模试验数据和数字仿真验证结果表明,该方案具有对超高压自耦变压器接地故障灵敏度高,选择性好,能够正确反应自耦变压器各种轻微匝间故障,保护判据均不受零序电流非周期分量和故障侧电流互感器(CT)饱和深度的影响等优点。     

一种防止变压器纵差保护区外故障误动的新方法

在对电流互感器饱和进行理论分析的基础上,基于对差动电流采样值波形特征的识别,提出了一种防止变压器纵差保护区外故障误动作的新方法。该方法通过面积比较法和相位比较法两个判据,不仅能有效地区分内、外部故障,从而在区外短路且电流互感器严重饱和情况下对纵差保护实现实时闭锁,而且在闭锁时间段内能利用相位比较法有效地对系统进行监测,当发生区外转区内故障时适时解除闭锁信号,开放保护。判据利用了故障后第1周期的数据,不会影响比率制动特性的动作时间,计算简单,易于实现。大量仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。     

一种防止变压器纵差保护区外故障误动的新方法

在对电流互感器饱和进行理论分析的基础上，基于对差动电流采样值波形特征的识别，提出了一种防止变压器纵差保护区外故障误动作的新方法。该方法通过面积比较法和相位比较法两个判据，不仅能有效地区分内、外部故障，从而在区外短路且电流互感器严重饱和情况下对纵差保护实现实时闭锁，而且在闭锁时间段内能利用相位比较法有效地对系统进行监测，当发生区外转区内故障时适时解除闭锁信号，开放保护。判据利用了故障后第1周期的数据，不会影响比率制动特性的动作时间，计算简单，易于实现。大量仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。     

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。     

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。     

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.     

新型变压器零序差动保护方案设计

从保护方案设计和保护逻辑两方面详细论述了一种新型的变压器零序差动保护方案。方案设计中引入了外部故障异步区分、方向判据及二次谐波闭锁判据来可靠区分区内、区外故障,并介绍了差动电流、制动电流的选取。经试验证明该方案安全可靠,能够充分发挥零序差动保护对接地故障灵敏度高的优势。目前,该方案已实际应用于某变压器的保护装置中。     

不同故障下特高压换流变压器差动保护动作特性分析

换流变压器作为高压直流输电系统中重要的电气设备,其继电保护对保障系统安全运行有着非常重要的作用。目前,变压器大多采用基于二次谐波制动的差动保护闭锁方案。特高压直流输电系统中换流器的非线性导致换流变压器和普通电力变压器差动保护存在差异。通过构建相应的短路电流流通路径,研究了换流变压器差动电流在区内单相接地短路故障、区内相间短路故障以及整流侧阀短路故障情况下的特点。研究结果表明,换流变发生区外故障时差动保护不会误动,但换流变发生区内故障时差动保护可能拒动。     

适用于新能源并网变压器匝间故障识别的新判据

为增加功率输送能力,新能源并网变压器采用两电压等级三绕组、接线形式为星角角的变压器。变压器在低压侧发生匝间故障时,差动保护灵敏度不足,同时变压器空载合闸于匝间故障时,涌流闭锁判据会闭锁差动保护,延长故障切除时间。基于星角角接线型式的新能源并网变压器零序等值回路,文中通过建立零序节点电压方程,利用区外故障及匝间故障节点电压方程特征构建匝间故障识别判据,该判据与差动保护原理相比,不受励磁涌流的影响,具有较高的可靠性及速动性。文中利用实时数字仿真系统(RTDS)进行故障仿真,验证新判据的有效性及可靠性,发现采用新判据能够可靠灵敏地识别变压器匝间故障,弥补差动保护的不足。     

基于相关度的发电机采样值差动保护

提出利用发电机机端和中性点侧电流的采样值波形的相关度来区分内部相间故障和外部故障。分析了数据窗的长度，两侧电流的幅值、相位，以及采样的同步对相关度的影响。利用短数据窗来连续计算相关度，并根据多点相关度的情况可以清楚地区分内部相间和外部故障。提出了基于相关度的发电机采样值完全纵差保护新判据，理论分析和仿真验证了该判据能够快速、可靠地切除内部故障；外部故障时，即使电流互感器严重饱和也不会误动。基于这种方法的判据能够在小于1／4周期内可靠动作，且不受频率偏移的影响。