基于CT饱和综合判据的变压器差动保护的研究

介绍了一种新型的基于CT饱和综合判据的变压器比率制动差动保护方案。首先,分析了比率制动差动保护的原理及算法;其次,在分析了谐波制动法、时差法和附加稳定区法的基础上,得出了新型的CT饱和综合判据并分析了其优点;再次,给出了基于CT饱和综合判据的变压器差动保护的数值计算方法,可有效减轻CPU的负担,从而使程序运行更稳定;最后利用动模试验验证了基于CT饱和综合判据的比率制动差动保护的可靠性与快速性,并且验证了它在CT饱和延时闭锁差动保护期间可以快速反应变压器区内故障。     

一种快速识别故障发展的变压器差动保护解除闭锁新方法

TA饱和一直是影响变压器差动保护可靠性的重要原因。目前已有的比率制动特性和时差法等方法,在一定程度上提高了保护躲避区外故障的能力,但无法及时处理区外故障转区内故障的情况。通过分析发现:当外部故障且TA饱和时,绝大部分采样点在满足动作条件的情况下,其饱和TA的二次电流变化趋势与差流的变化趋势相反,而在内部故障情况下,上述规律则不满足。由此提出利用饱和二次电流和差流采样值变化轨迹,动态地定是否发生故障发展,有利于进一步提高差动保护的可靠性。仿真结果证实了所提方法的有效性。     

基于数学形态梯度的变压器转换性故障识别新判据

转换性故障的准确识别是变压器差动保护亟待解决的难题之一。该文利用TA饱和的变化特征对变压器转换性故障进行识别。当TA饱和后,在一次电流过零点附近总会存在一定的线性传变区,在区外故障期间表现为差流波形中含有间断,而区内故障时不存在间断。通过对相邻2个极值点之间的差流波形进行形态梯度处理,将形态梯度处理后的波形进行3等分,根据3段波形面积的相对大小来判断差流波形中是否存在间断,从而实现对变压器转换性故障的正确识别。仿真结果表明,该方法能在TA饱和情况下正确识别变压器区内、外故障,并对变压器发生转换性故障(区外转区内)做出正确判断。     

基于虚拟制动电流采样点差动的CT饱和识别方法

分析了CT饱和产生的机理以及CT饱和后二次电流的本质特征,根据一次电流过零点附近CT二次电流存在线性传递区的特点,提出基于虚拟制动电流采样点差动的识别CT饱和方法。理论分析与动模试验结果表明,该方法能够很好地解决变压器区外故障时由于电流互感器饱和造成变压器比率差动保护误动的问题,进一步提高了差动保护的可靠性,具有实际应用的价值。     

基于虚拟制动电流采样点差动的CT饱和识别方法

分析了CT饱和产生的机理以及CT饱和后二次电流的本质特征,根据一次电流过零点附近CT二次电流存在线性传递区的特点,提出基于虚拟制动电流采样点差动的识别CT饱和方法.理论分析与动模试验结果表明,该方法能够很好地解决变压器区外故障时由于电流互感器饱和造成变压器比率差动保护误动的问题,进一步提高了差动保护的可靠性,具有实际应用的价值.     

基于CT饱和综合判据的变压器差动保护的研究

介绍了一种新型的基于CT饱和综合判据的变压器比率制动差动保护方案.首先,分析了比率制动差动保护的原理及算法;其次,在分析了谐波制动法、时差法和附加稳定区法的基础上,得出了新型的CT饱和综合判据并分析了其优点;再次,给出了基于CT饱和综合判据的变压器差动保护的数值计算方法,可有效减轻CPU的负担,从而使程序运行更稳定;最后利用动模试验验证了基于CT饱和综合判据的比率制动差动保护的可靠性与快速性,并且验证了它在CT饱和延时闭锁差动保护期间可以快速反应变压器区内故障.     

基于改进EMD与改进灰色相关度的防止变压器差动保护误动的新方法

为了有效防止变压器区外故障电流互感器(CT)饱和引起的差动保护误动以及区内故障CT饱和引起保护拒动,提出了一种基于改进经验模态分解(EMD)和改进灰色相关度的防止变压器差动保护误动的新方法。该方法主要利用了区内、区外故障时差流波形存在差异这一特点,只需定位故障发生时刻与第一个差流极值点出现时刻,将两时刻之间的差流波形进行关于坐标原点的对称变换,得到新的差流波形。之后将新的差流波形与正弦“小波”信号叠加得到合成波形,对合成波形进行改进EMD获得其第一个本征模态函数(IMF1),然后求取合成波形与其IMF1的改进灰色相关度。由于该方法仅需提取故障发生时刻与第一个差流极值点出现时刻的差流波形,且区内、外故障时的改进灰色相关度数值相差甚远,因此该方法能够保证快速、准确地对变压器区内、外故障做出识别,从而保证区外故障CT达饱和时保护不误动;区内故障时CT达饱和时,保护不拒动。PSCAD及Matlab仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。     

直流偏磁对变压器差动保护误动的影响

针对电流互感器(current transformer,CT)的饱和机制进行分析,指出直流偏磁在CT铁心中产生的偏置磁通影响CT运行点的位置,稳态运行时CT可能到达局部暂态饱和态,造成2侧电流出现轻微的幅值和相位误差。由于直流偏磁加速区外故障CT的饱和速度,采用时差法无法可靠闭锁差动保护,通过检测变压器中性点直流电流大于5 A向保护装置发出分区信号,设置比率制动特性的延时动作区,躲过故障期间因CT超饱和引起的误动情况;同时,故障切除后,由于CT工作在局部暂态饱和态,差流易越过制动边界,基于分区信号提高比率制动特性的最小动作电流。仿真结果验证该方法能够可靠躲过区外故障及故障切除后由CT饱和引起的差动保护误动,并且不牺牲区内故障时差动保护动作的灵敏性。     

一起电抗器差动保护误动事故的分析和对策

分析了一起在变压器低压侧投入并联电抗器时电抗器差动保护的动作行为,指出CT暂态饱和是引起差动保护误动的根本原因。电抗器差动保护采用比率制动特性和二次谐波闭锁,在一定程度上可以防止CT饱和所引起的误动,当电抗器相电流比较小、制动电流比较小时,比率制动特性不能起到应有的作用。此外,CT饱和后,差流中二次谐波含量很低,导致二次谐波闭锁失效。提出了一种利用差动电流的直流分量和基波分量的比值来修正差动电流的方法,该方法可以有效地防止CT暂态饱和所引起的差动保护误动。理论和实践表明,采用该方法后该电抗器再未发生投入电抗器的误动事故。     

采样值差动保护安全性及灵敏度的研究

对采用模值和制动方式的采样值差动保护的安全性及灵敏度进行研究。从相量值差动保护区内故障的最严酷条件出发,对采样值差动保护的差流门槛值和比率制动系数的灵敏度进行了分析,得出采样值差动保护在区外故障时可靠不动、区内故障时可靠动作,输入信号量在半个工频周期内满足动作判据的角度范围是90°～121°。建立了变压器匝间故障的简化仿真模型,针对变压器空投、轻微故障和区外故障工况,对采样值差动保护进行了仿真分析,验证了上述结论。所确定的S值,既能保证变压器空载合闸时保护的安全性,也能保证空投于变压器内部匝间故障时,保护有较高的灵敏度。     

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。     

光伏电站主变压器比率差动保护对单相接地短路故障的适应性分析

结合逆变器控制策略及我国对光伏并网逆变器低电压穿越的最新要求,分析了光伏电站主变压器发生单相接地短路故障时短路点故障电流的变化规律。在此基础上,计及主变压器绕组接线方式的影响,根据具有比率制动特性的差动保护原理,研究了差动电流与制动电流的变化规律。进一步通过计算差动电流与制动电流之比,分别从过渡电阻大小、光伏电站并网容量等方面定量分析了主变压器比率差动保护在该故障情况下的适应性。理论分析和仿真验证结果均表明,受控制策略的影响,当光伏电站主变压器两侧出口处分别发生单相接地短路故障时,主变压器比率差动保护灵敏度显著降低,并存在拒动风险。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。     

负荷变压器差动速断保护区外故障误动原因分析及对策

差动速断保护是为了在变压器内部发生严重故障,一般的比率差动保护可能误判为涌流而失效时能够快速切除故障而设置的,高压厂用变压器(简称高厂变)等负荷变压器因低压侧区外故障电流互感器(TA)深度饱和引起的差动速断保护误动问题一直是实际运行中的难题。针对一起高厂变差动速断保护区外故障误动的案例,通过对TA饱和特性的分析,找到了常规差动速断保护误动的原因,提出了用工频量差动速断保护来解决高厂变和直配线路负荷变压器因低压侧TA饱和引起的差动速断保护误动问题的对策。     

基于二次电流下降的电流互感器饱和判别方法

基于电流互感器饱和后二次电流突然下降的特点,提出了一种新的电流互感器饱和判别方法———电流下降法。EMTP仿真结果表明,区外故障时该方法能可靠闭锁电流差动保护,区内故障时则能快速开放差动保护,且解决了电流互感器饱和情况下同名相转换性故障差动保护的开放问题。该方法性能优越,特征清晰,判据逻辑简单。     

柔性低频输电系统的主变稳态负序差动保护

为了解决常规纵差保护难以适用于低频系统的问题,通过分析低频系统的序分量抑制策略,并根据低频系统故障进入稳态后单侧有负序注入的特征,提出一种基于稳态负序分量的主变差动保护方法。为防止该差动保护在区外故障时因电流互感器饱和出现误动,通过对比分析三类制动电流计算方式的制动性能,得到了差动保护的制动方程和制动系数。为解决励磁涌流、电流互感器断线可能导致误动的问题,提出了相电压突变量的差动保护开放条件。仿真分析表明,该方法能够灵敏反映区内金属性故障及轻微故障,在区外故障伴随电流互感器饱和时有可靠的制动裕度。     

基于电流分布系数的母差保护非故障相饱和判别

当发生母线区外故障时,由于故障支路非故障相饱和所产生的突变电流可能导致母差保护误动。根据非故障相突变电流的产生机理及特点,本文提出一种通过电流分布系数识别故障支路非故障饱和的方法。本文对该方法进行了详细介绍,分析了该方法的适应性,并介绍了动模实验结果。该方法不需要引入故障相电流制动因子,所以在快速识别非故障相饱和的同时不会降低母差保护的灵敏性及速动性,发生转换性故障时母差保护依然可以快速动作。     

切除外部故障时电流互感器局部暂态饱和对变压器差动保护的影响及对策

针对近年来相继出现的变压器差动保护在外部故障切除时发生误动的现象，研究了TA(电流互感器)局部暂态饱和的物理现象和TA局部暂态饱和的数学模型。通过模型仿真、实验室小TA的试验、现场误动录波数据的分析，指出TA工作在饱和点附近的小工频电流传变是引起差动保护误动的根本原因，此时差动保护因制动量小而非常灵敏，如果处理不当可能会导致差动保护的误动，同时分析出TA在较长时间的非周期分量作用下(如和应涌流、穿越性涌流等)，即使只是带负荷电流，也会出现局部暂态饱和现象。针对此问题提出了基于反时限特性的电流差动保护方案，该方法能有效地防止因外部故障切除TA局部暂态饱和引起的差动保护误动。