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。     

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。     

计及直流偏磁的电流互感器传变特性对差动保护的影响

由地磁感应电流(GIC)/高压直流输电单极大地回路运行方式引发的直流偏磁会对电磁式电流互感器(TA)的传变特性产生影响,计及直流偏磁影响的TA饱和与无偏磁时相比具有一定的特殊性,会对变压器差动保护产生影响。通过构建考虑直流偏磁的交流系统仿真模型,研究了TA起始饱和时间受直流偏磁的影响及其对变压器差动保护的影响。指出了直流偏磁是TA局部暂态饱和的诱因之一,并通过对直流偏磁条件下和应涌流的仿真研究,分析了TA局部暂态饱和对变压器差动保护的影响。研究结果表明,直流偏磁可能会加速TA饱和,防止区外故障TA饱和引起差动保护误动的时差法判据将受到考验;而直流偏磁诱发的TA局部暂态饱和则可能引起变压器差动保护的误动。     

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。     

L90光纤差动保护误动原因分析

光纤差动保护由于动作速度快,选相方便而在短线路保护中大量应用,华能德州电厂采用了GE公司生产的L90光纤差动保护,但此保护在变压器空投时出现误动。介绍了差动保护原理和L90光纤差动保护构成．并结合保护原理及现场实验情况进行了分析,通过小矢量算法和傅里叶算法的比较及对变压器励磁涌流的录波分析,认为保护误动源于电流互感器(TA)选取不当导致算法滤波特性不佳而产生的差流。最后,结合现场实际情况提出了解决问题的方案。     

P级TA饱和对数字式比率制动特性差动保护的影响

长期以来，比率制动曲线的比率制动部分历来都和电流互感器（TA）的抗饱和能力联系在一起，认为只要有了比率制动特性，差动保护就不会误动，但事实并非如此，长期统计表明有些原因不明的误动或多或少地和TA的暂态饱和有关，通过对非TPY级TA饱和的变压器区外故障动模数据分析，得出比率制动特性差动保护在P级TA暂态饱和情况下可能会误动的结论。同时，还详细阐述了选择合理的出口判据次数，数字滤波算法，数据窗的长度能提高差动保护抗TA暂态饱和能力的影响。     

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。     

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。     

微机母线保护对电流互感器暂态过程自适应方法研究

随着电力系统的暂态时间常数逐渐变大,母线区外故障电流互感器饱和时,设法避免母线保护装置误动尤为重要。在充分利用电流互感器饱和时传变电流特点基础上,提出了母线差动保护判据在电流互感器暂态过程中有选择开放的办法,来避免区外故障电流互感器饱和时的保护误动。     

自适应短数据窗抗电流互感器饱和线路差动保护算法

深入分析了超高压线路差动保护中电流互感器(TA)饱和时的2个重要特征:一是区外故障时TA的工作磁链需要一定的时间累积才能达到饱和点,故障发生初始时刻并不会马上饱和;二是TA在每个周期内由于工频交流分量的负向去磁作用,TA总是一段时间内工作在线性区,一段时间内工作在饱和区.在此基础上,提出了综合利用附加制动区判别法和短数据窗自适应差动保护算法,利用附加制动区来判别区内、区外故障,当区外故障时一旦工作点进入附加制动区,则自适应增大出口判别次数,利用短数据窗差动保护算法本身的线性区范围性能保证保护可靠不误动;当区内故障时,出口判别次数自适应减少,保证差动保护快速动作.动模数据验证结果表明所提出的方法是可行、有效的.     

3/2开关接线方式下基于能量制动的抗电流互感器饱和措施

结合一起3/2开关接线方式下,发生区外故障时由于电流互感器(TA)饱和导致差动保护误动作的案例,分析了3/2开关接线方式下TA饱和对比例电流差动保护的影响,得出了基于差动量和制动量比例制动特性的电流差动保护在区外故障出现TA饱和时动作概率会很大的结论。根据在TA线性传变区内差动电流和制动电流能够正确反映区内外故障的思想,提出了基于能量制动的抗TA饱和措施,并且针对3/2开关接线方式下的特殊电气结构,提出了在该接线方式下的一种新的制动能量表达方式,能够对由于区外故障导致的TA饱和进行可靠识别并闭锁差动保护。仿真分析表明,针对3/2接线方式下可能出现的TA饱和现象,提出的抗TA饱和措施能够显著提升电流差动保护的抗TA饱和性能。     

一种特高压3/2接线纵差保护抗电流互感器饱和措施

特高压长线路3/2接线侧母线附近区外故障时2个分电流互感器都有可能饱和,使引入2个电流互感器和电流的相量差动保护遇到了较大困难.提出了一种实用抗电流互感器饱和措施,采用低电压启动判据筛选出可能引起电流互感器饱和的3/2接线侧母线附近的区内和区外故障,然后根据短数据窗电流不饱和的特点,采用适当的定值区分3/2接线侧母线附近区内故障差流和区外故障分布电容电流,从而通过闭锁防止区外故障因饱和误动.该方法已在实验样机中得到应用,并成功地通过保护动模试验.     

输电线路复合差动保护方案

结合相量差动保护和采样值差动保护的性能特点,提出了输电线路复合差动保护方案。该方案依靠采样值差动原理在1个工频周期内可靠切除大多数较严重的故障,通过相量差动保护原理对轻微内部故障作出反应,同时引入制动电流判据,在严重外部故障时自适应增加200ms延时来克服电流互感器(TA)饱和对相量差动的影响。该方案无需配置复杂的TA饱和检测元件,保护判据成熟可靠。仿真结果表明,该方案的可靠性、灵敏性以及抗TA饱和性能均优于单一原理的差动保护。     

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。     

变压器外部故障切除后差动保护误动原因及防止对策

针对近年来相继出现的变压器差动保护在外部故障切除后发生误动的现象,研究了电流互感器(current transformer,CT)饱和以及Y/D接线变压器补偿方式对差动保护的影响。通过理论分析与仿真研究发现,变压器外部故障切除后CT发生局部暂态饱和时,由于只传变工频周期分量,误差很小,不足以引起差动保护误动。如果变压器一侧CT发生超饱和,而另一侧CT能正确传变时,由于两侧CT传变特性不一致可能引起差动保护误动;另外变压器Y侧电流的相位补偿也容易引起差动保护误动。通过对保护误动时的动作轨迹的分析,提出利用分区延时法以防止差动保护误动。通过大量的仿真实验,证明该方法既能保证差动保护在内部故障时的速动性,也能保证在外部故障切除后不误动。     

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。     

基于小矢量技术的快速差动电流速断保护

针对电流互感器饱和对差动电流速断保护元件造成影响的问题,提出了一种基于小矢量算法的快速差动电流速断保护方案,该保护方案能快速完成故障检测。研究了1/4周期数据窗的小矢量算法实部、虚部与全周期傅里叶算法实部、虚部的线性关系,推导出了2种算法的线性关系矩阵。研究了小矢量算法的幅频特性,提出快速差动电流速断保护的实现方案,通过静态模拟测试和动态模拟试验验证了该算法和保护方案的可行性。     

基于双端电流波形相关度识别的线路零序差动保护启动元件

对一起线路保护误动案例的分析结果表明:若某侧电流互感器在区外故障时发生轻微暂态饱和,因其电流波形畸变不明显使饱和判据失效,零序差动保护容易误动作。为解决这一问题,对三相电流互感器的暂态饱和特性进行了分析,得到了暂态饱和时间与故障角、故障电流的关系,并采用迭代方法计算出进入饱和的最小时间和使电流互感器饱和的最小全偏移故障电流。在此基础上,以两端零序电流作为识别对象对电流互感器饱和状态进行鉴别,构建了改进的零序差动保护启动元件。在电流互感器有剩磁和无剩磁工况下对各种故障进行了仿真,结果表明该启动元件可大幅提高零序差动保护动作的准确率,证明了其可行性和有效性。