基于S函数的数字式变压器差动保护仿真

利用Matlab中的Simulink及SPS(SimPowerSystem)工具箱建立变压器仿真模型,利用S函数(S-Function)进行差动保护算法编程,以实现差动保护功能,建立了双绕组变压器差动保护的仿真模型,其中包括了比率制动与二次谐波制动等模型.在仿真模型中,该差动保护功能可以反应变压器差动保护区内的不同类型的故障,并能正确动作于跳闸;当空载投入变压器时,该差动保护又能够根据励磁涌流可靠闭锁.仿真结果表明,S函数所编写的数字式差动保护的S函数仿真程序是正确的.还对部分S函数(S-Function)编写的差动保护算法语句进行了说明.     

基于模糊集合理论的变压器匝间短路保护算法及仿真研究

介绍了一种适合EMTP仿真程序的变压器模型，该模型能模拟变压器各种匝间短路和绕组对地短路；结合传统的比率制动式差动保护，提出了基于模糊集合理论的变压器匝间短路保护新算法，利用隶属函数使得制动系数能根据变压器不同的运行工况作出相应的调整。仿真结果表明该算法具有很大的灵活性和自适应性，既保证了在区外故障时有足够的可靠性，在区内匝间短路时又具有很高的灵敏度。     

一种防止外部故障切除后变压器差动保护误动的新算法

外部故障切除后变压器差动保护误动时有发生,目前主要通过改变比率制动的动作区与制动区来防止误动,却给快速切除转换性故障带来不利影响。对差流的谐波进行了详细的仿真分析,依据误动期间三次谐波含量比二次谐波含量大的特点,提出了一种防止外部故障切除后变压器差动保护误动的新算法。该算法在二次谐波制动的差动保护基础上,利用差流中二次谐波和三次谐波占基波的比例构成新的制动判据。通过大量仿真试验,表明该算法简单易行,既能有效防止外部故障切除后变压器误动,也能迅速切除外部故障切除后的转换性故障。     

和应涌流导致变压器差动保护误动的仿真分析

针对和应涌流造成变压器差动保护误动而影响变压器正常运行的问题,阐述了和应涌流的产生机理,利用电磁暂态分析软件EMTP搭建了仿真模型,并用MATLAB编写了差动保护算法程序,对运行变压器带负载情况进行了误动仿真分析,其结果为和应涌流本身不是误动的根本原因,CT饱和才是差动保护误动的关键因素。     

一种防止外部故障切除后变压器差动保护误动的新算法

外部故障切除后变压器差动保护误动时有发生,目前主要通过改变比率制动的动作区与制动区来防止误动,却给决速切除转换性故障带来不利影响.对差流的谐波进行了详细的仿真分析,依据误动期间三次谐波含量比二次谐波含量大的特点,提出了一种防止外部故障切除后变压器差动保护误动的新算法.该算法在二次谐波制动的差动保护基础上,利用差流中二次谐波和三次谐波占基波的比例构成新的制动判据.通过大量仿真试验,表明该算法简单易行,既能有效防止外部故障切除后变压器误动,也能迅速切除外部故障切除后的转换性故障.     

采样值差动保护安全性及灵敏度的研究

对采用模值和制动方式的采样值差动保护的安全性及灵敏度进行研究。从相量值差动保护区内故障的最严酷条件出发,对采样值差动保护的差流门槛值和比率制动系数的灵敏度进行了分析,得出采样值差动保护在区外故障时可靠不动、区内故障时可靠动作,输入信号量在半个工频周期内满足动作判据的角度范围是90°～121°。建立了变压器匝间故障的简化仿真模型,针对变压器空投、轻微故障和区外故障工况,对采样值差动保护进行了仿真分析,验证了上述结论。所确定的S值,既能保证变压器空载合闸时保护的安全性,也能保证空投于变压器内部匝间故障时,保护有较高的灵敏度。     

采样值差动保护安全性及灵敏度的研究

对采用模值和制动方式的采样值差动保护的安全性及灵敏度进行研究.从相量值差动保护区内故障的最严酷条件出发,对采样值差动保护的差流门槛值和比率制动系数的灵敏度进行了分析,得出采样值差动保护在区外故障时可靠不动、区内故障时可靠动作,输入信号量在半个工频周期内满足动作判据的角度范围是90°～121°.建立了变压器匝间故障的简化仿真模型,针对变压器空投、轻微故障和区外故障工况,对采样值差动保护进行了仿真分析,验证了上述结论.所确定的S值,既能保证变压器空载合闸时保护的安全性,也能保证空投于变压器内部匝间故障时,保护有较高的灵敏度.     

虚拟三次谐波制动式变压器差动保护的仿真研究

针对虚拟三次谐波制动式变压器差动保护，具体阐述如何利用ATP仿真程序建立适用于该新原理的变压器仿真模型；同时，详细给出了变压器在各种工况下运用此新原理所得到的仿真结果，以说明原理的可行性和保护整定值的选取范围。     

基于Matlab的变压器差动保护仿真设计

微机型继电保护装置逐步代替了常规的模拟式继电保护后,我们难以得知继电保护装置的内部动作行为,因此,利用Matlab工具箱建立变压器差动保护仿真模型,用以观察保护各个模块的动作情况.仿真结果表明,该差动保护各模块均能正确实现其保护的功能,并且具有较好的可靠性与速动性.     

基于MATLAB的变压器恢复性涌流仿真研究

旨在研究变压器区外故障被切除后的暂态过程特性,为变压器差动保护的正确动作提供理论参考。首先从变压器恢复性涌流产生暂态过程进行分析;其次利用了MATLAB中的电力系统模块库(PSB)建立变压器区外故障时恢复性涌流产生的数字仿真模型,并对对恢复性涌流的影响因素和二次谐波进行仿真分析;最后根据仿真结果分析得到变压器恢复性涌流本身不会引起变压器差动保护误动,但是由于变压器各侧的电流互感器暂态特性不一致形成的差流,可能导致差动保护误动的结论。     

基于感应电压的SCOTT三相-两相平衡变压器保护原理研究

在建立SCOTT平衡变压器电压回路方程的基础上,提出了一种基于感应电压的SCOTT三相-两相平衡变压器的保护原理,该原理能够避免二次谐波闭锁的比率制动差动保护的缺点。利用Matlab/Simulink工具,进行了计算机仿真,仿真结果表明该文提出的原理能够正确地区分变压器内部故障和励磁涌流。     

基于回路平衡方程和励磁电感的特高压变压器保护

谐波制动原理的变压器差动保护受谐波影响大,动作时间过长,难以满足特高压变压器保护的需求,针对此问题,提出了基于T型等效电路的特高压变压器保护方案。建立变压器T型等效电路模型,该模型不受变压器运行状态的影响,其参数能够唯一确定,并提出基于变压器等值回路平衡方程判据和等效励磁电感判据的保护方案。使用Matlab仿真工具,依据中国第一条特高压输电线路的系统参数搭建了特高压输电模型,分别仿真了特高压变压器空载投入、区外故障、区内故障和正常运行的各种工况,验证了所提出的保护方案在特高压输电系统中运用的可行性。该保护方案不受励磁涌流的影响、动作速度快、灵敏度高。     

改进型二次谐波励磁涌流制动方法

分析了变压器励磁涌流波形中基波与二次谐波相位差的关系,二者满足0°或180°的相位关系,并通过对理想单相变压器仿真、三相变压器仿真、动模试验得到的涌流波形的分析验证了此结论,据此提出了一种利用二次谐波与基波之间幅值和相位关系综合判别励磁涌流的改进型二次谐波制动方法,应用该方法的差动保护明显优于采用传统二次谐波制动判据的保护,具有较好的工程应用价值。     

A Kalman filter based digital percentage differential and groundfault relay for a 3-phase power transformer

The design and real-time implementation of a Kalman-filter-based digital percentage differential and a ground-fault protection scheme for three-phase power transformers are presented. A set of eleven-state Kalman filters is used to estimate the fundamental and up to fifth harmonic components of the transformer current signals. The protective relay is equipped with an even harmonic restraint during magnetizing inrush conditions and a fifth harmonic restraint during overexcitation conditions. The restraint during external faults is provided by means of a percentage differential characteristic. The relay operates in half a cycle during internal faults. In order to achieve sensitive ground-fault protection, separate primary and secondary ground-fault protection are provided. The relay algorithm is implemented on a single TMS320 digital signal processor and tested in real time using a three-phase laboratory power transformer     

特高压变压器励磁涌流鉴别原理的研究

变压器差动保护一直存在区分励磁涌流与内部故障电流的难题,1000kV特高压变压器保护也不例外。对特高压变压器进行的电磁暂态仿真及分析表明,最为传统的二次谐波制动方式在特高压变压器差动保护中的应用存在一定阻碍,而基于波形对称性的制动原理则可以在特高压变压器保护中较好的发挥作用。     

变压器差动保护二次谐波制动方案分析与改进

变压器差动保护中传统的二次谐波制动方案在变压器空载合闸、内部故障或外部故障切除时,若TA饱和,变压器差流中二次谐波含量较低,差动保护容易误动。文章对变压器差流进行了谐波分析,针对传统二次谐波制动存在的一些问题,提出了基于二次谐波幅值和相位综合判据的二次谐波制动法。研究了励磁涌流中二次谐波与基波之间特殊的相位关系,通过与二次谐波含量构成自适应调整二次谐波制动系数的综合制动判据,并用EMTP进行大量仿真实验,验证了所提出方案正确性和可靠性。     

励磁变压器差动保护五次谐波闭锁新判据

励磁变压器为谐波电流含量很高的负载变压器,其比率制动特性曲线斜率低,易受谐波电流的影响,存在因变压器过励磁导致保护误动作的情况,因此,需要为比率制动辅以过励磁闭锁判据。传统的过励磁闭锁判据存在解锁延迟、解锁失败的缺陷,文中提出了一种以差动电流中工频负序分量为辅助判据的新型五次谐波闭锁判据。通过MATLAB/Simulink对新旧两种判据的仿真分析,在负载为整流桥的励磁变压器系统中验证了所提新判据的有效性,解决了传统判据易受故障电流谐波分量影响的缺陷,解锁速度更快、解锁范围更广,更适用于励磁变压器这类谐波含量较高器件的比率差动保护。     

基于负序电流判别的变压器差动保护零序电流自动补偿方法

对于星形/三角形(Y/d)连接组的变压器,形成差动量一般采用2种转角方式:Y侧电流移相转角(Y→d)和d侧电流移相转角(d→Y)以实现二次电流的幅值和相位校正.为了避免中性点直接接地侧外部单相接地短路时差动保护误动,2种转角方式都消去了差动电流中的零序分量,但因此降低了差动保护反应内部单相接地短路和匝间短路的灵敏度.直接利用中性点零序电流对差动电流进行自动补偿可以兼顾区内外接地短路时保护的可靠性与灵敏度,但实际上由于三相电流互感器(TA)与中性点零序TA的不同型问题,也可能导致差动保护的误动.研究表明,充分利用变压器各侧负序电流在区内外接地短路时的不同相位特征,可以对差动电流进行零序电流的自动补偿,既提高了区外接地短路时保护的可靠性,又保证了区内接地短路时保护的灵敏度不会降低.该方法无需增加额外的零序TA二次接线,也避免了零序TA极性校验问题.     

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。     

多判据综合的变压器差动保护

针对目前变压器差动保护存在的不足，提出了多判据综合的变压器差动保护方案。由采样值差动判据、虚拟三次谐波制动及二次谐波制动相量差动判据、故障分量虚拟三次谐波制动相量差动和故障分量采样值差动等判据综合构成的变压器差动保护，能使变压器差动保护的性能得到较大提高。动态模拟试验表明，所开发的多判据综合的变压器差动保护装置对绝大多数内部故障，动作时间在6ms、12ms、16ms左右。在最小方式下，轻微匝间短路，能可靠跳闸，发跳闸令时间小于或等于22ms。带匝间故障空投变压器，发跳闸令时间在25ms左右。区外故障及无内部故障时空投变压器，保护不误动。