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。     

和应涌流导致差动保护误动原因分析

和应涌流可能引起运行变压器或发电机的差动保护误动,影响变压器与发电机的正常运行.目前,还没有防止和应涌流引起相关差动保护误动的有效措施,现场主要是靠二次谐波励磁涌流判据或三次谐波电流互感器饱和判据起到一定的闭锁作用.首先结合和应涌流的特点分析了与其相关的差动保护误动的原因主要在于电流互感器发生饱和,进一步通过多起现场误动实例与仿真,着重分析了不同类型的和应涌流发生时,电流互感器饱和检测判据所起到的闭锁作用.结果证明,虽然电流互感器饱和判据在变压器级联形式下能起到一定的闭锁作用,但在变压器并联或与多电源相连时很难起到较好的闭锁作用.     

直阻试验后变压器差动保护误动分析

直阻试验后变压器残余剩磁将影响变压器差动保护的判别,空投变压器时会产生数值较大、二次谐波含量比较低的励磁涌流,结果可能导致差动保护二次谐波闭锁失效。采取二次谐波、波形对称多种判据混合判别方法将提高差动保护动作的可靠性。针对直阻试验后,变压器空投造成的差动保护误动进行分析,比较二次谐波闭锁判据、波形对称闭锁判据在涌流识别上的差异。根据分析结果,提出为防止变压器差动保护误动应采取的可行措施。最后在不同剩磁模型下仿真空投涌流,通过不同剩磁下二次谐波含量与波形对称特性的数据对比,测试了几种涌流判据的有效性,验证了防止变压器差动保护误动措施的可行性。     

一起主变差动保护误动实例分析及对策探讨

根据一台变压器空载合闸造成另一台并联运行变压器差动保护动作的故障录波数据,分析了运行变压器差动保护误动的原因.由于空载合闸变压器产生的励磁涌流引起桥侧电流互感器传变特性发生改变,从而使差动电流中的二次谐波含量降低,二次谐波闭锁保护失效,导致变压器差动保护误动.根据现场的实际情况和误动原因,探讨了如何防止励磁涌流引起的主变差动保护误动的对策.     

非饱和区等效瞬时电感在判别变压器和应涌流中的应用研究

和应涌流可能引起运行变压器差动保护误动.影响变压器的正常运行,但目前还没有判别运行变压器中产生和应涌的有效方法。文章根据变压器和应涌流产生的原因,利用等效瞬时电感能够正确反映变压器运行状态的特点,由非饱和区内等效瞬时电感平均值的大小判别运行变压器发生和应涌流,闭锁差动保护,防止其误动。仿真和实验结果证明该方法较二次谐波比励磁涌流闭锁判据及三次谐波比电流互感器饱和判据在识别和应涌流方面具有可靠性高、抗电流互感器饱和能力强的优点。     

特高压变压器差动保护采用附加相位制动原理的探讨

根据特高压变压器差动保护的要求，提出了一种基于附加相位判别的自适应2次谐波励磁涌流制动方案。该方案充分利用涌流波形中的幅值相位信息，改善了某些涌流不明显情况下传统2次谐波制动原理的不足，同时空投变压器内部故障时也不会误闭锁差动保护。各种情况下的仿真与动模数据的测试结果表明：自适应附加相位制动方案的差动保护比传统2次谐波判据性能优良，且有较好的实际工程应用价值。     

基于相序差动电流特征差异的换流变压器匝间保护优化研究EI北大核心CSCD

针对实际特高压换流变压器匝间短路故障时的二次谐波制动判据持续闭锁导致差动保护动作速度较慢的问题,该文详细分析特高压换流变匝间短路故障时的保护动作行为,通过理论分析换流变压器三相的相序差动电流变化量,发现匝间短路故障时具有故障相的相序差动电流变化量幅值为非故障相的两倍且相位差为180°的特定关系,在此基础上,提出相序差动电流开放判据。此外,为防止特殊涌流工况时开放判据误闭锁,增设基于涌流间断偏移特征的识别开放判据,并进一步构造整套基于相序差动电流特征差异的换流变压器匝间保护优化方案。通过现场录波及实时数字仿真(real time digital simulation system,RTDS)仿真验证,提出的保护方法在匝间短路故障且二次谐波制动判据误闭锁时具有高快速性,对于暴露问题的实际故障,保护动作时间由56ms缩短为20ms。同时,保护在各类涌流工况时可靠不误动。该保护算法具有计算量小,对数据采样率要求不高的特点。     

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。     

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。     

特高压自耦变压器的建模和电磁暂态仿真

为了在特高压环境下正确应用变压器差动保护,需要对特高压变压器进行合理建模,并进行相应的电磁暂态仿真。根据三绕组自耦变压器星型等值电路的原理,用电磁暂态仿真软件EMTDC中的统一电磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)普通三绕组变压器模型来模拟1000MVA/1050kV三绕组自耦变压器,将特高压变压器参数折算成UMEC模型参数,形成特高压变压器模型。在特高压环境下,分别进行励磁涌流和故障电流仿真,并用于考察应用得最为广泛的2次谐波闭锁的变压器差动保护的动作可靠性。分析表明:当合闸角和剩磁满足一定条件时,特高压变压器三相励磁涌流的2次谐波含量都会在10%以下,即使采用一相制动三相的2次谐波闭锁策略,如果2次谐波门槛值维持在15%～20%,也不能避免差动保护误动;另外,在某些轻微故障的情况下,故障初期故障电流的2次谐波含量成分较高,会使保护动作短暂延迟。     

和应涌流对差动保护的影响因素分析及防范措施

和应涌流可能引起主设备保护的误动,目前还鲜有针对和应涌流的有效防范措施。分析了和应涌流的产生机理,指出和应涌流本身并不会引起差动保护误动。针对现场运行中较多采用的二次谐波制动原理,研究了该原理在发生和应涌流时,不同电流互感器（TA）传变特性下的适用性,指出由和应涌流引发的TA局部暂态饱和是导致差动保护误动的重要因素之一。最后,提出一种比率制动特性的修正方案以避免由于TA局部暂态饱和引起的差动保护误动。     

变压器空充下的励磁涌流二次谐波特性分析

针对近年来变压器空充试验时,电流的二次谐波含量低于保护整定值导致差动保护误动作的问题,首先利用2条不同斜率的直线对变压器磁化特性曲线进行拟合,推导出不同空充电压下励磁涌流二次谐波含量的表达式,进而基于有限元分析软件搭建并验证了一台14 kVA单相变压器以及一台325 MVA三相变压器的仿真模型,然后对验证过的模型进行了变压器空充仿真。研究表明：在考虑铁芯磁化曲线起始部分存在非线性特征的情况下,空充电压小于临界电压时,励磁涌流中含有少量二次谐波;空充电压等于临界电压时,励磁涌流二次谐波含量达到峰值;随着空充电压等级的提高,励磁涌流二次谐波含量呈现先增后减的趋势。     

特高压换流变压器对称性涌流的生成及其对大差保护的影响

借鉴和应涌流分析方法,分析特高压一组换流变压器空投时对称性涌流的产生机理和变化特点。基于工程实际参数建立详尽的特高压直流输电的仿真模型,对特高压换流站内一组换流变压器空投产生对称性涌流现象进行了仿真分析。阐明二次谐波制动判据失去闭锁能力造成特高压换流变压器大差保护误动的机理,为提升特高压换流站大差保护的动作可靠性提供分析手段。     

变压器空投导致相邻元件差动保护误动分析及防范措施

现场发生多起变压器空投导致相邻正常运行的发电机、变压器以及线路差动保护误动的事故,严重影响电网的安全稳定运行。结合现场录波数据与数字仿真,考虑励磁涌流、和应涌流以及互感器饱和等影响因素,文中对差动保护误动的原因展开研究,指出励磁涌流导致的互感器饱和是差动保护误动的主要原因。在此基础上提出了投入谐波闭锁判据、改进比率制动特性等防范措施。现场录波数据和仿真试验结果验证了所研究结论的正确性及应对措施的有效性。     

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。     

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。