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。     

电流互感器二次侧并联接入变压器差动保护装置的问题研究

差动保护作为主保护,必须保证能够准确快速地切除故障并防止误动。以内桥接线变压器为研究对象,分析了在差动保护电流互感器二次侧并联接入保护装置的情况下,当保护区内、区外发生故障时差动保护的动作情况,分析发现当保护区外故障以及近侧变压器空载合闸后,由于制动电流很小,电流互感器严重饱和,因而产生很大的不平衡电流可能导致比率制动的差动保护误动。仿真结果表明在近侧变压器空载合闸时,带负荷变压器的电流波形严重恶化,差动电流突然增加并且二次谐波含量过低从而使得差动保护误动。最后提出了相应防范对策。     

CT饱和影响因素及其对差动保护的影响分析

CT饱和对差动保护正确动作有着不利的影响。首先基于Lucas电流互感器模型,研究了电流互感器多种饱和影响因素,随后建立电流互感器一致测试数字仿真系统,分析高低压端电流互感器不一致对保护装置的影响。结果表明,短路电流交流基波分量、一次侧直流衰减分量、二次负载等因素均会影响CT饱和二次电流波形;在区内故障时,无论仿真AB端左右两侧是电磁式互感器还是电子式互感器,差动保护均能可靠动作,但在区外故障时,电磁式、电子式混用会导致差动保护误动作。该研究结果可为电流互感器的使用配置提供可靠依据,有利于防止电流互感器发生饱和致使保护装置误动或拒动。     

基于电子式互感器的变压器励磁涌流识别方法

随着电子式互感器研究的日趋成熟及智能变电站的快速推进,智能变电站已广泛采用电子式互感器获取电流及电压信号。传统的变压器保护采用励磁涌流中的二次谐波含量区分励磁涌流和故障电流,从而对差动保护进行闭锁。但在空投或故障切除后恢复供电时,变压器内部发生轻微匝间故障,受非故障相励磁涌流的影响,差动保护可能延迟动作甚至拒动。针对上述原理的缺陷,提出了二次谐波“或”闭锁原理加故障开放的励磁涌流识别方法。试验结果表明,改进方案能明显提高变压器内部故障时差动保护的动作速度。     

数字差动保护抗电流互感器饱和的线性区方案

主设备保护通常采用差动原理作为主保护原理,随着数字保护在电力系统的广泛应用,存在电流互感器（TA）暂态饱和易引起差动保护误动的问题。数字差动保护抗TA饱和的线性区方案是建立在TA暂态饱和时一次电流每个周期过零时始终存在一定的线性传变区域的理论基础上,对TA传变的数据取最小的线性区选择方法,动作电流采用半波傅里叶滤波算法计算,制动电流采用全波傅里叶滤波算法计算,构成比率制动差动保护。该方案原理简单、实现方便,动模录波数据说明该方案能够基本消除区外故障TA暂态饱和引起差动保护误动的情况,可直接应用于变压器差动保护、发变组差动保护和母线差动保护,应用前景良好。     

变压器差动保护的P级电流互感器“同型”匹配方法

为有效防止变压器区外故障时因各侧电流互感器饱和程度不一致引起的差动保护误动,基于电路、磁路分析,以变压器发生区外故障时各侧电流互感器同时进入饱和为原则,提出变压器差动保护中各侧P级电流互感器的"同型"匹配方案。该"同型"匹配方案可消除由变压器各侧电流互感器饱和程度不一致引起的不平衡电流,防止变压器发生区外故障时因电流互感器饱和引起的误动。利用所提方案得到了影响电流互感器"同型匹配"的因素。利用PSCAD/EMTDC进行了大量的仿真分析,验证了所提"同型"匹配方案的有效性。基于研究结果给出了变压器差动保护用电流互感器的选型建议。     

计及电子式电流互感器的差动保护性能分析

电磁型电流互感器(current transducer,CT)饱和是造成差动保护误动的重要原因,为此采取的差动保护抗CT饱和措施使保护算法和判据更加复杂,可靠性降低。电子式电流互感器(electronic current transducer,ECT)具有无磁饱和等优点,可从根本上解决上述问题。文章在分析、比较基于3种不同CT特性的比率制动差动保护动作特性的基础上,给出了相应的动作区示意图,并指出采用ECT可显著提高差动保护的灵敏性;在基于全电流的采样值差动保护中,光学电流互感器具有无可比拟的优点。此外,给出了光学电流互感器与基于IEC 61850标准的光纤纵差保护装置的应用接口设计方案。     

应用CT和ECT的变压器差动保护仿真研究与对比分析

为了分析电磁式电流互感器(current transformer,CT)和电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)对继电保护的适应性,基于PSCAD和MATLAB软件搭建了采用CT和ECT的变压器差动保护仿真模型,针对变压器区内和区外故障分析了变压器差动保护的可靠性与灵敏性。仿真结果表明,电磁式电流互感器会因磁饱和问题导致可靠性降低,造成差动保护误动;电子式互感器传变特性好,可以在保证可靠性的前提下有效提高差动保护的灵敏性,提升保护系统的性能。     

DTTP-2000数字式电铁牵引变压器保护装置的研制

研制了一种新型数字式电铁牵引变压器保护装置.装置采用2次谐波原理与波形比较原理相配合的方式闭锁差动保护,防止励磁涌流时保护误动;引入增量差动保护解决比率差动保护在变压器轻微的匝间故障、高阻接地故障时灵敏度低的问题;设置电流互感器饱和判据与和应涌流判据,防止电流互感器饱和、和应涌流引起装置误动;分别采用新一代基于DSP技术的32位通用硬件平台和RTOS系统NUCLEUS PLUS搭建装置的硬件平台和软件平台,并通过动模和数模试验对装置的保护功能进行了验证,试验结果表明该保护装置对目前牵引变电所变压器保护存在的电流互感器饱和、小匝间短路、和应涌流等问题具有良好的处理性能.     

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。     

变压器三角形侧零序环流助增对差动保护的影响

以Y0,d接线的变压器Y0侧空载合闸的暂态过程为例,分析了三角形（△）侧环流助增对￥0侧相电流的影响,并在此基础上研究了涌流助增对2种不同转角变换方法变压器差动保护的影响。分析结果表明：由于△侧环流的影响,从躲空载合闸涌流的角度分析,基于Y0侧相电流差（iA-iB）的差动转角方式二次谐波含量损失不会很大;而基于Y0侧消零序电流（iA-iB）原理的转角方式可能在某些空投情况下差流某一相的二次谐波特征消失,出现某一相差动电流与内部故障相类似的波形特征,该相二次谐波无法制动引起差动保护动作,同时进一步分析发现,涌流中的3次谐波含量在此情况下是增强的,可以引入3次谐波辅助判据来解决在这种情况下的缺陷。     

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EMTDC的三相变压器励磁涌流分析

针对当前变压器差动保护不同程度的误动现象 ,利用EMTDC建立电源 变压器 电流互感器的系统模型 ,综合仿真变压器不同角度空载、满载合闸时的励磁涌流及经电流互感器传变后的二次涌流 ,获得不同合闸角时的二次谐波含量和涌流间断角的大小。仿真结果表明 ,一次涌流经电流互感器传变后 ,涌流特征并未变化 ,故不会使保护误动 ,同时 ,无论变压器有、无剩磁 ,任一合闸角都不会使差动保护误动 ,用仿真分析结果可重新校定差动保护动作闭锁条件。     

变压器差动保护中电流相位补偿方式的分析

在变压器空载合闸时,对变压器差动保护中△→Y电流相位补偿方式进行分析,证明变换后得到的某相差流并不能反映该相励磁电流的真实变化。进一步利用MATLAB仿真YN,d11变压器空载合闸,对比分析了变压器差动保护中△→Y和Y→△这2种电流相位补偿方式对二次谐波比励磁涌流闭锁判据的影响,仿真结果表明前者并不比后者具有明显的优势,也不宜采用分相闭锁差动保护。同时,分析变压器对称涌流产生的原因,计算说明对称涌流中的二次谐波比并不一定比单侧涌流低。提出了利用未经补偿的相电流计算励磁涌流闭锁判据中二次谐波比,提高分相闭锁的可靠性,以及利用综合二次谐波比全相闭锁保护、加短延时投入分相开放判据开放保护,提高带故障合闸时保护动作速度的思想。     

主设备变压器保护谐波制动改进

传统的变压器保护采用励磁涌流中二次谐波的含量区分是励磁涌流还是故障电流，从而对差动继电器进行闭锁，但在空投或故障切除后恢复供电时，变压器发生某些故障，如轻微匝间故障，励磁涌流与故障电流叠加，由于变压器容量，电压等级，变压器的铁芯结构等因素影响，励磁涌流可能长达5s才能衰减，此时可能造成变压器保护的实际拒动，针对上述原理的缺陷，提出二次谐波的涌流加速原理，充分利用CPU的快速处理能力，使变压器在发生上述故障时快速动作，提高保护的动作时间。     

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。     

变压器差动保护的隐患

随着电力系统容量的增大,接地故障导致的零序电流也逐渐增加,而目前的变压器差动保护在消除零序电流时,均未计及电流互感器误差的影响,存在误动的可能.分析了当变压器电源侧发生区外接地故障时,各序电流的分布及大小,以及此时变压器差动保护中的穿越电流及差动电流,指出了目前差动保护的隐患,提出了采用零序制动来消除该隐患.