分接开关可控移相变压器保护配置及故障特征分析

移相变压器是一种经济型的潮流调节设备,可提高电网运行的安全性和经济性。为了实现分接开关可控移相变压器工程化应用,首先,针对电流电压互感器配置情况,提出了移相变压器的主保护配置方案,并分析了各保护元件的保护范围。其次,提出了基于控保协同的差动计算自适应调整策略,可根据分接开关的实时档位实现移相变压器差动保护计算的自适应调整。接着,给出了基于移相变压器差动平衡的各侧电流校验方法,可用于校验电流互感器的接入极性和参数。最后,通过仿真和实际波形,分析了不同故障下和空充时的波形特征以及保护的适应性,并证明了所提方法和保护配置的有效性。     

典型移相变压器差动保护配置对比分析

根据应用场合的不同,移相变压器有多种结构,不同结构和接线方式其差动保护配置也各有不同.从保护配置角度出发,总结了移相变压器的几种基本类型;以移相变压器常用的2种基本差动原理为基础,提出了针对几种典型移相变压器的保护配置;通过RTDS建模仿真实验,讨论了不同差动保护的保护范围、所反映的故障类型及相互配合关系.     

基于单芯移相变压器的差动保护配置研究

移相变压器能够有效调控潮流,为保障电力系统安全可靠运行,为移相变压器配置性能优良的保护不可或缺。以某示范工程的35 kV单芯对称型移相变压器为研究对象,提出相应的本体保护方案。首先,基于基尔霍夫电流定律和电磁感应定律分析其运行特性。然后,结合其拓扑结构,设计了保护用电流互感器的安装位置,构建了电平衡差动保护和磁平衡差动保护方案。此方案可覆盖单芯移相变压器内部各绕组和绕组引线相间故障以及各绕组匝间故障。最后,基于Matlab/Simulink平台搭建单芯移相变压器模型,通过设置本体内部典型故障,验证了提出的两种差动保护配置方案的有效性。     

Scott变压器差动保护研究

Scott变压器由于其结构的特殊性,差动保护也与传统电力变压器差动保护存在较大差异。针对实际应用中差动保护方案存在的不足,提出了一种新的方案。该方案采用两相差动方式,结合自适应调整二次谐波制动系数的分相制动原理,大大提高了差动保护的整体性能。对该方案与传统方案进行理论分析和RTDS仿真研究比较,该方案明显优于传统方案,且可按相配置变压器差动保护整定值,增加了保护的灵活性,完全满足Scott变压器差动保护要求。     

变压器差动保护原理及不同接线方式应用

分析了变压器差动保护中差动电流的相量计算方法,对变压器呈现差动电流的原因进行了分析。在此基础上,提出了改变二次电流相序解决Y变压器差流的方案,并证实了方案的可行性。     

适用电子式互感器的变压器保护磁通制动技术

为了解决传统变压器磁通制动技术在电子式互感器应用场合下的使用局限性,提出了一种适用于电子式互感器及三相变压器的磁通复判保护技术。介绍了磁通制动技术在变压器差动保护中的运用情况及存在问题,讨论了电子式互感器暂态特性对磁通制动原理的影响。研究了基于三相变压器差动保护的转角补偿、涌流选相、陷阱复判等问题,给出了保护算法实现流程。实验结果表明,适用电子式互感器的磁通制动技术能大幅提高差动保护动作速度,同时具备可靠的涌流识别能力。     

智能变电站新型站域后备保护研究

为解决传统变电站后备保护在配置和原理方面存在的问题,提出了适用于智能变电站的基于电流差动原理的站域后备保护新方案。该方案以变电站及所有出线为保护对象,定义了四类不同特性的差动区,根据其处于制动状态或者差动状态来实现故障定位,并根据主保护和断路器的动作信号确定后备保护的跳闸策略。详细阐述了站域差动后备保护的工作原理、故障元件定位流程以及主、后备保护之间的协调控制方法。采用该方案的智能变电站,保留传统的面向间隔的主保护,集中配置站域后备保护,简化了后备保护的配置和整定。利用PSCAD软件构建了典型变电站仿真模型,对正常运行、保护区内外故障等不同运行状态进行了全面仿真,验证了所提方案的正确性。     

海上风电交流送出线路继电保护优化设计

针对海上风电运行环境恶劣、平台面积资源有限以及电缆线路电容电流显著等问题,提出一种适用于海上风电送出线路的高压线路保护与电抗器保护一体化设计的新方案。首先,将输电线路和电抗器视为一个电气设备,设计了集成优化整体方案,避免了传统的电抗器支路电流的迭代计算。然后,对比研究了传统差动和行波差动对电缆线路电容电流的补偿效果,提出了线路保护优化处理技术。通过引入更为适合的线路零序电流作为电抗器零序差动的制动电流,提出了电抗器保护功能优化策略。最后,仿真实验验证了所提的优化处理技术能够提高海缆线路差动保护和电抗器零序差动保护的灵敏性和可靠性。     

高速铁路两单相变压器组差动保护研究

针对高速铁路两单相变压器组的差动保护问题进行了研究。由于节约成本及充分利用既有设备的需要,中国高速铁路提出了一种利用两台单相变压器和一台自耦变压器组合构成2×27.5 kV给牵引网供电的方案。分析了外部故障时的两单相变压器组的高、低压侧电流关系。针对单相变压器与自耦变压器先后投入的两种操作顺序,从理论上分析了后投入变压器励磁涌流会导致先投入变压器产生方向相反的涌流及影响因素。最后提出了适用于此类接线方式的差动电流平衡方程。大量仿真结果表明了差动电流平衡方程的正确性和传统的二次谐波闭锁判据的适用性。     

交直流互联系统对换流变压器差动保护的影响分析及对策

换相失败会对变压器的保护性能产生影响。首先,基于叠加开关函数法分析了换相失败导致变压器饱和的机理。然后,重点研究了变压器差动保护在换相失败期间的动作性能。研究结果表明,变压器发生外部故障时差动保护一般不会误动,但变压器发生内部故障时则可能拒动。现有的基于二次谐波制动方案的差动保护并不能较好地适应交直流互联系统。为此,提出了带有新逻辑的综合制动方案。该方案能够保证换流变压器在内部故障时差动保护可靠动作,同时在外部故障时将差动保护可靠闭锁。最后,由PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性和有效性。     

特高压变压器的阻抗快速后备保护

研究了由三个单相变压器组成的特高压三相变压器组的后备保护,提出了用阻抗纵联保护作为特高压大容量变压器相间短路的快速后备保护的方案。分析了采用超范围允许式和超范围闭锁式阻抗纵联保护方案的可行性和优越性。说明了阻抗保护受励磁涌流影响小的原理,并用数字仿真证明了此论断的正确性。建立了特高压变压器的仿真模型,仿真结果证明在变压器空投和外部故障切除时产生的励磁涌流不会使阻抗保护误动,而在变压器出口相间短路时能够快速切除故障。采用所提出的保护方案可提高特高压变压器保护的可靠性。     

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。     

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.     

用归一化等效瞬时电感分布特性识别励磁涌流的新算法

针对具有Y/△接线方式的三相变压器,提出了一种新的变压器差动保护TA配置方案：该方案是在传统变压器差动保护接线基础上,在变压器△侧接入一相绕组TA,然后与所测得的线电流结合,利用KCL定律可以容易地求解出△侧各相绕组电流.该方案既保证了等效瞬时电感的准确计算,使其不受△侧绕组内部环流的影响,又不会使差动保护存在＂死区＂.在此基础上,文中提出一种基于归一化等效瞬时电感分布特性的励磁涌流识别新算法：对等效瞬时电感进行归一化处理,使判据定值的选取更具有普遍性,与具体变压器参数、类型无关;利用分布特性更好地反映了等效瞬时电感的变化特征和规律.新算法识别灵敏可靠,HYBRISIM（Hybrid Simulator）实验数据也验证了新算法的准确性和有效性,其在超高压大容量变压器保护方面具有较好的工程应用前景.     

Protection and commissioning of multifunction digital transformer relays at medium voltage industrial facilities

The application of multifunction digital relays to protect medium voltage power transformers has become a common industrial practice. Industrial transformers, unlike utility transformers, frequently use neutral grounding resistors to limit ground current during faults to the 200-400-A level on medium voltage systems. This paper will discuss why these types of transformers require sensitive ground differential protection. The paper will also discuss the basics of transformer protection including phasing standards, through-fault withstand capability, differential/fusing/overcurrent protection, slope, current transformer (CT) requirements, and harmonic restraint, and communicating these properly to new digital relays. The rationale for providing transformer overexcitation protection on all major transformers within mill facilities is also addressed. Advancements in digital technology have allowed relay manufacturers to include more and more relay functions within a single hardware platform as well as address increasingly more transformer winding configurations. This has resulted in digital transformer relays requiring an Einstein to set and an Edison to commission. Since there are few Einsteins or Edisons among us, the next generation of transformer relays needs to concentrate on this complexity issue in addition to technical improvements. This paper addresses these issues that the author believes are the major shortcomings of existing digital transformer protective relays.     

三相变四相电力变压器的差动保护原理

采用三相交四相的电力变压器可以实现四相输电方式，也可以用作电气化铁道的AT供电方式，但这种变压器的差动保护研究未见报道。根据该变压器三相侧与四相侧的电流变换关系，提出了两种简单实用的差动保护接线，并比较分析了这两种接线的优劣，给出了变压器三相侧采用三相电流互感器接成Δ形的差动保护接线方案更优的结论。     

数字化变电站的保护配置方案和应用

研究了数字化变电站间隔层和过程层的配置,提出了一种110 kV数字化站的保护配置和应用方案,配置了双重化的变压器保护和母差保护等.然后从可靠性、成本等多方面出发,提出了另外一种应用方案,该方案采用了继电保护就地化的思路,包括主变后备保护在高低压侧的就地化,并且单重化配置;取消了完全母差保护,采用了集成到馈线保护等的不完...     

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。     

基于新型整流变压器的多重化整流系统

提出了四种基于一种新型整流变压器的12、18、24与48脉波的多重化整流系统拓扑结构,计算出满足上述脉波数时的移相角和绕组匝比;对四种整流系统的功率因数和特征谐波进行了分析计算;对比新型整流变压器与传统整流变压器计算容量表明,基于新型整流变压器的多重化整流系统的功率因数和特征谐波次数与传统方案基本相同,但新方案下的变压器计算容量比传统整流变压器计算容量要小,具有良好的经济效益,为新型整流变压器的推广应用提供科学依据。