基于小矢量算法的自适应椭圆制动特性变压器差动保护

随着高压、超高压变压器的应用,采用半周或全周数据窗计算方法的传统差动保护,动作时间往往会达到30 ms 以上,已经无法满足快速动作的要求。区外故障时,初始暂态分量、CT饱和以及谐波的影响,使不平衡电流增大,差动保护容易误动。采用小矢量变数据窗的计算方法,同时考虑到区外故障因CT饱和或谐波以及暂态电流等影响使电流波形畸变,自动修复制动电流因波形畸变造成实际电流和估算电流计算的误差,在传统比率制动差动保护的基础上,用椭圆制动特性来描述差动保护。区内故障时,动作时间在10~15 ms左右,同时有效的防止了区外故障时或区外故障切除时保护的误动。仿真和试验证明,采用补偿波形畸变的小矢量算法自适应椭圆制动特性,提高差动保护的可靠性和灵敏性,较之传统比率差动保护具有明显优越性和实用性。     

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。     

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。     

复杂和应涌流导致差动保护误动的原因与对策

针对复杂和应涌流导致差动保护误动问题,建立了复杂和应涌流研究模型,利用拉普拉斯变换求出解析解,揭示了变压器的磁链变化过程和复杂和应涌流的机制特征。结合变压器饱和与电流互感器(current transformer,CT)暂态饱和的特点,从变压器自身和CT饱和两方面分析了差动保护的误动原因。仿真研究了发变组产生复杂和应涌流的实例,验证了理论研究结果的正确性。以时间、差流、制动电流和二次谐波含量为不同的坐标轴绘制了保护工作点的二维和三维轨迹曲线,完整地展现了保护误动过程和差流、二次谐波含量变化特征。提出了变比率制动差动保护,通过实时改变比率制动系数值来提高保护性能。测试结果表明,该保护性能可靠,能有效解决常规差动保护误动的问题。     

UR T35/T60变压器差动保护误动分析

针对某电厂T35/T60变压器差动保护误动,对保护数据波形和整定值进行了分析。根据波形特征理论分析,排除了和应涌流引起差动保护误动的可能,指出系穿越性励磁涌流的非周期分量导致CT暂态饱和,从而引起采用“2-out-of-3”谐波制动方式的差动保护误动。最后针对误动事故,提出了T35/T60保护二次谐波制动方式选择和差动动作曲线整定上应采取的措施。     

UR T35/T60变压器差动保护误动分析

针对某电厂T35/T60变压器差动保护误动,对保护数据波形和整定值进行了分析.根据波形特征理论分析,排除了和应涌流引起差动保护误动的可能,指出系穿越性励磁涌流的非周期分量导致CT暂态饱和,从而引起采用"2-out-of-3"谐波制动方式的差动保护误动.最后针对误动事故,提出了T35/T60保护二次谐波制动方式选择和差动动作曲线整定上应采取的措施.     

负荷电流下并联电抗器差动误动现象及解决措施

针对并联电抗器差动保护在空投电抗器时的误动实例,对电流互感器(CT)在负荷电流下的饱和现象进行了分析和论述.指出大故障电流并不是CT发生饱和的必要条件,在非周期分量的作用下,正常负荷也可能导致CT饱和.分析了CT 饱和的原因,指出在空投电抗器时,如果负荷电流中含有非常大的衰减直流分量,CT也会发生饱和现象.阐明了这种情况与大电流引起的CT饱和现象的不同特点,即这种饱和现象具有持续时间长,波形畸变不明显,谐波含量小,产生差流的主要原因是相位发生了偏移等特点.同时指出了这种现象对电抗器的分相电流差动和零序电流差动均有非常不利的影响,差动保护应该采取措施防止发生误动,提出了电抗器分相电流差动解决方案和电抗器零序电流差动解决方案.     

负荷电流下并联电抗器差动误动现象及解决措施

针对并联电抗器差动保护在空投电抗器时的误动实例,对电流互感器（CT）在负荷电流下的饱和现象进行了分析和论述。指出大故障电流并不是CT发生饱和的必要条件,在非周期分量的作用下,正常负荷也可能导致CT饱和。分析了CT饱和的原因,指出在空投电抗器时,如果负荷电流中含有非常大的衰减直流分量,CT也会发生饱和现象。阐明了这种情况与大电流引起的CT饱和现象的不同特点,即这种饱和现象具有持续时间长,波形畸变不明显,谐波含量小,产生差流的主要原因是相位发生了偏移等特点。同时指出了这种现象对电抗器的分相电流差动和零序电流差动均有非常不利的影响,差动保护应该采取措施防止发生误动,提出了电抗器分相电流差动解决方案和电抗器零序电流差动解决方案。     

高压厂变有载合闸时的差动保护误动作分析

分析了一起厂用负荷由起备变低压侧切到高压厂变低压侧时,高压厂变差动保护误动的案例,结果表明由于起备变和高压厂变低压侧电压之间相位差较大,导致切换过程中产生了有载合闸励磁涌流,衰减直流分量使电流互感器局部暂态饱和,两侧校正电流出现了较大的相位偏差,从而产生了差动电流,导致比率差动保护动作。为了防止再发生类似事故,可采取提高厂变比率差动保护启动定值或二次谐波综合制动等技术措施。     

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。     

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。     

基于基波幅值增量的变压器和应涌流识别方法

在分析多起和应涌流引起变压器差动保护误动的现场实例的基础上,指出和应涌流引起差动保护误动一般是在和应涌流和电流互感器(current transformer,CT)暂态饱和的综合作用下发生的,并进一步分析了和应涌流引起差动保护误动的过程和特点。利用和应涌流先逐渐增大后缓慢衰减的波形特征,提出了基于判断差动电流基波幅值变化过程的和应涌流识别新方法。所提方法充分考虑了和应涌流的波形特征和误动原因,能在和应涌流引起CT暂态饱和之前快速可靠地对其加以识别,并采取有效闭锁措施来防止差动保护误动。仿真和动模试验验证了该方法的有效性和可行性。     

磁制动母线差动保护研究

在磁制动母线差动保护的基本原理基础上提出了一种实时检测电流互感器 (CT)二次电阻R的方法。该方法思路是 :将CT二次电流进行希尔伯特变换 ,通过计算波形方差 ,判断CT饱和 ,再利用电流导数最大值法确定CT初始饱和点 ,由饱和点磁链计算出CT二次电阻。仿真结果表明该方法能准确确定CT初始饱和点 ,不受电流暂态过程与谐波影响 ,能有效防止磁制动母线保护因CT二次负载变化引起的误动     

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.     

磁制动母线差动保护研究

在磁制动母线差动保护的基本原理基础上提出了一种实时检测电流互感器(CT)二次电阻R的方法.该方法思路是:将CT二次电流进行希尔伯特变换,通过计算波形方差,判断CT饱和,再利用电流导数最大值法确定CT初始饱和点,由饱和点磁链计算出CT二次电阻.仿真结果表明该方法能准确确定CT初始饱和点,不受电流暂态过程与谐波影响,能有效防止磁制动母线保护因CT二次负载变化引起的误动.     

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.     

直流分量对变压器差动保护影响的仿真分析

介绍了几种电力系统中产生直流分量的因素,设计了励磁涌流产生模型与叠加直流分量的仿真模型,分析了直流分量对电流互感器(TA)暂态传变特性的影响,并通过空载合闸投入变压器同时流入直流分量的仿真,研究TA传变异常对励磁涌流判据的影响。研究结果表明,直流分量将改变TA传变特性,二次侧电流波形发生畸变,对励磁涌流闭锁二次谐波制动、间断角等判据产生影响,易引起变压器差动保护误动。     

末端制动的新型数字式高压并联电抗器纵差保护

高压并联电抗器内部线圈接地故障或引出线的接地及相间短路故障是电抗器常见的故障形式,电抗器纵差保护是这些故障形式的主保护,但是在空投电抗器以及区外扰动的暂态过程中,由于直流分量大而且衰减慢可能引起CT直流饱和而导致纵差保护误动.针对上述问题,提出了一种取电抗器末端电流作为制动电流、采用三段式比率制动特性的数字式纵差保护的方法.本保护具有电抗器空投检测功能、间隙性电流互感器断线检测判据以及电流互感器直流饱和检测判据.经动模试验及现场运行结果证明该保护灵敏反应内部故障,并在空投和区外扰动情况下可靠闭锁保护.     

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。     

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。