比率差动范文

比率差动范文（精选6篇）

比率差动 第1篇

关键词：比率差动,制动电流,差动电流,比例制动系数,平衡系数

一、基本原理

首先介绍一下这主变保护的比率差动保护的基本原理:当变压器外部故障时, 变压器差动保护的不平衡电流随着外部短路时一次侧穿越性短路电流的增大而增大。可以利用穿越电流来产生制动作用, 使穿越电流大时产生的制动作用大, 保护的动作电流也随着增大;穿越电流小时产生的制动作用小, 保护的动作电流也随着减小。穿越电流所起的这种制动作用称为比率制动, 它是防止外部短路由于不平衡电流大引起保护误动作的好方法。比率差动保护动作特性如图1。

比率差动保护的动作方程如下:

式中:Id为差动电流, Ir为制动电流, 分别为变压器各侧电流) ;k1、k2、k3为比率斜率, k1k2k3;Ir1、Ir2为拐点制动电流, Ir1Ir2【2】。 (对1k、k2、k3、Ir1、Ir2这五个参数, 不同厂家有不同的推荐值, 见表一)

这三种型号主变保护的比率制动基本原理相同, 但计算差流各自采用不同的算法。RCS-978是将三角形侧电流转换的星形侧计算差流, 而WBZ-500G和PRS-778是将星形侧电流转换到三角形侧计算差流 (三种型号主变保护电流的Y-△变换见表二) 。

各侧TA调节系数:

式中I2n为变压器计算侧二次额定电流, I2n_min为变压器各侧二次额定电流值中最小值, I2n_max为变压器各侧二次额定电流值中最大值。

二、保护调试

虽然三种型号保护的差流计算存在差别, 但是对这三种型号保护调试可以采用一种通用的方法。先在高中压侧加入电流, 使差流平衡。然后改变中压侧电流的角度, 来逐渐增大差流, 而制动电流不变。这样可以方便测出动作曲线上任意的点。

高压侧加入电流:IHa=Ix∠0°

中压侧加入电流:IMa=Ix/Kph∠α

则其差动电流和制动电流如表三。

对这三种不同型号的主变保护动作特性测试时, 应分三段折线和两个拐点进行测试。三段折线中间区域分别测一个点, 以及两个拐点, 一共测试五各点, 即可绘出该主变保护的比率制动特性曲线。对比率制动特性测试区域划分及其测试的动作值如表四。

通过测试的五个动作值, 我们可以计算拐点和斜率。

斜率计算:

Y侧和△侧测试, 也可以用同样的方法, 先加入平衡电流, 然后改变一侧电流角度产生差流。对RCS-978, Y侧加入AB相电流, △侧加入A相电流, 相角与Y侧A相电流相反, 改变△侧角度即可。对WBZ-500G和PRS-778, Y侧加入A相电流, △侧加入AC相电流, △侧加入A相电流与Y侧A相电流相反, 改变Y侧角度即可。

三、调试实战

㈠首先整定系统参数:

变压器额定容量:240MVA;TA二次额定电流:1A;I侧一次电压:220k V;I侧一次电压:110k V;III侧一次电压:11k V;IV侧一次电压:0k V;I侧一次电流:500A;II侧一次电流:1000A;III侧一次电流:5000A。比率制动参数按厂家推荐定值整定 (见表一) 。

㈡计算各侧额定电流及其平衡系数

高压侧:

中压侧:

低压侧:

各侧:Kph=1

㈢根据整定的拐点值及表五的公式计算测试区域 (见表五)

㈣根据计算的测试区域, 测试5个动作点, 动作值 (见表六)

㈤计算并校验

例1:计算RCS-978第一个拐点:将0.95∠120°代入表四对应公式得:

例2:计算WBZ-500G第二条折线的斜率K2, 当a=2, b=3时将参数Ix2、Ix3、α2、α3对应的动作值代入公式 (2) 得:

拐点计算见表四, 斜率计算按公式 (2) 即可。由于计算数据较多, 在此不一一枚举。

四、总结

这三种型号主变保护的比率制动基本原理相同, 但计算差流各自采用不同的算法。RCS-978是将三角形侧电流转换的星形侧计算差流, 而WBZ-500G和PRS-778是将星形侧电流转换到三角形侧计算差流。WBZ-500G和PRS-778也有区别, WBZ-500G是将星形侧电流缩小 倍, PRS-778是将三角形侧扩大 倍。虽然差流计算上存在差别, 但是在调试方法上我们可以用这种通用的方法, 先在两侧加入平衡电流, 然后改变一侧电流的角度, 就可以测试其动作值, 在不同的区域测试一到两个点就可以计算其拐点和斜率, 画出其动作区域。

参考文献

[1]张艳霞、姜惠兰:《电力系统保护与控制》, 清华大学出版社, 2005年。

[2]郝后堂、江卫良:《PRS-778微机变压器成套保护装置技术说明书》, 深圳南瑞科技有限公司, 2006年。

[3]南京南瑞:《RCS-978型变压器成套保护装置技术说明》, 南京南瑞继保电气有限公司, 2001年。

主变保护差动比率制动曲线的测试 第2篇

电力变压器主要由铁芯及绕在铁芯上的两个或两个以上绝缘绕组构成。将变压器同侧的三个绕组按一定的方式连接起来, 组成某一连接组别的三相变压器。双绕组电力变压器的连接组别主要有:YNy、YNd、Dd及Dd-d。在实际运行的变压器中, 在YNd接线的变压器的联接组别中, 以YNd11为最多, YNd1及YNd5的也有。YNd11联接组别的含义是:

1) 变压器高压侧绕组接成Y型, 且中性点接地, 而低压侧绕组接成△型;

2) 低压侧的线电压或线电流分别滞后高压侧对应线电压或线电流330°。330°相当于时钟的11点, 故又称11点接线方式。

YNd11联接组别变压器各绕组接线、相对极性及两侧电流的向量关系如 图1所示

变压器高压侧三相电流变压器低压侧三相电流

同理, YNd1及YNd5的接线组别, 则表示d侧的线电流或线电压分别滞后Y侧对应相电流或线电压30°及150°。相当于时钟的1点及5点, 分别称之为1点接线及5点接线。YNd1联接组别变压器各绕组接线、相对极性及两侧电流的向量关系如图2所示

变压器高压侧三相电流变压器低压侧三相电流

2 主变保护装置的移相方式

在变压器差动保护中, 对某侧电流的移相方式有两种:

1) 通过改变差动TA接线方式移相 (即由硬件移相) 。

2) 由计算机软件移相。在微机型保护装置中, 通过计算软件对变压器纵差保护某侧电流的移相方式已被广泛采用。对于Yd接线的的变压器, 当用计算机软件对变压器纵差保护某侧电流移相时, 差动TA的接线均采用Yy。对于一些早期投运的老站改造时比如原来的电磁式LCD-4 差动继电器更换成微机保护, 但TA及控制电缆都未更换时会碰到外部CT 采用Y/△接线, 此时可以在保护装置系统参数里设置相应的接线组别参数, 软件算法会同步做出相应调整。本文以下提到的移相方式按差动TA的接线均采用Yy方式介绍。

目前的常见保护装置对变压器纵差保护某侧电流移相分为两种, 分别是由软件在差动元件高压侧移相和由软件在差动元件低压侧移相。

2.1 用软件对高压侧电流移相

目前现场采用此方法的常见保护装置有:南瑞继保LFP系列、RCS9000系列变压器保护和国电南自PST-1200系列变压器保护。

对于Yd11的联接组别, 其移相方法如下:

Y侧:

undefined

侧:

undefined

式中undefined、undefined、undefined侧TA二次电流;

Y侧校正后的各相电流;

侧TA二次电流;

侧校正后的各相电流;

经过软件校正后, 差动回路两侧电流之间的相位一致, 如图3 (a) 所示。软件校正是个矢量相间的过程, 在矢量减的过程中高压侧参与差流计算的计算电流的相位校正到与低压侧计算电流同相位, 但使幅值增大了undefined倍。这个幅值上的变化保护装置在差流计算前引入平衡系数加以调整。

2.2 用软件对低压侧电流移相

目前现场采用此方法的常见保护装置有:南瑞继保RCS978变压器保护。

对于Yd11的联接组别, 其移相方法如下:

Y侧:

undefined

侧:

undefined

式中undefined、undefined、undefined侧TA二次电流;

Y侧校正后的各相电流;

侧TA二次电流;

侧校正后的各相电流;

undefined侧零序二次电流。

经过软件校正后, 差动回路两侧电流之间的相位一致, 如图3 (b) 所示。

对于YNd接线的变压器, 高压侧线路上发生接地故障时, 有零序电流流过高压侧, 而由于低压侧绕组为△连接, 在变压器的低压侧无零序电流输出。这样, 若不采取相应的措施, 在变压器高压侧系统中发生接地故障时, 纵差保护可能误动。对于用软件在低压侧进行移相的变压器纵差保护, 在高压侧流入各相差动元件的电流应将零序电流滤去。故在上文校正公式中undefined、undefined、undefined。对于软件在高压侧移相纵差保护, 由于从高压侧通入个相差动元件的电流分别为两相电流之差, 已将零序电流滤去, 故校正公式中没有再采取措施。

Y侧相位调整符合常规使用方式, 应用经验丰富;但有下述缺点:

1) Y侧中某一相的励磁涌流的特征会蔓延到其他相中。

2) 只能采用一相闭锁三相的方式, 由此可带来差动保护动作时间的离散性。

3) 空投于变压器内部小故障可能会被误闭锁或者延时跳闸。△相位调整由于变压器一次侧电流互感器输入的电流没有相关合成, 对于变压器产生的励磁涌流的原始特征保留较好, 可以完成涌流判据的分相制动, 有涌流时闭锁保护更加可靠, 对于变压器一次侧的接地故障灵敏度较好, 缺点是需要输入保护装置接地侧的零序电流, 在进行保护装置试验时较复杂。

3 主变变比和TV变比的消除

因为变压器变比不同, 造成正常情况下, 主变高低压侧一次电流不相同。如果变压器低压侧保护CT 的变比是高压侧TA变比的相应倍数, 就可以恰好抵消变压器变比的影响, 从而做到正常情况下, 流入保护装置的电流大小相同。由于电流互感器都是标准化的定型产品, 所以实际选用的变比, 一般均与计算变比不完全一致, 因此会在差动保护回路引起不平衡电流。这种由变比选择不完全合适引起的不平衡电流, 在微机保护中通过平衡系数来减小其影响。目前现场常见的保护装置均采用平衡系数这一原理在幅值上来调整变比的影响, 只是各厂在一些计算方法上存在一定的差异。

3.1 PST-1200系列变压器保护调整方法

调整方法是以一侧为基准 (一般为高压Y 侧) , 把另一侧的电流值通过一个比例系数换算到基准侧。采取这种方法, 装置定值和动作报告都是采用有名值。以Yd11点联接组别变压器为例, 按PST-1200变压器保护说明书的设定:高压侧绕组为Y型, 高压侧平衡系数为1/undefined;低压侧绕组为△型, 低压侧平衡系数为undefined。其中HDY、LDY为变压器高、低压侧额定电压, LCT、HCT为高、低压侧TA变比。分析如下:

1) 对于高压侧, PST-1200保护装置采用的移相方法是Y侧向△侧移相, 在移相的过程中使移相后相应相得电流幅值增大了undefined倍。故高压侧平衡系数选择为1/undefined, 抵消了移相后幅值上的增大。

高压侧参与差流计算的电流为:

undefined

2) 对于低压侧, 要使KIL=IH。低压侧参与差流计算的电流为:

undefined

K=undefined, K即为平衡系数。

3.2 LFP900及RCS-978保护调整方法

调整方法采取的是Ie额定电流标幺值的概念, 相应的定值整定和动作报告也都是采用Ie标幺值。Ie 是指根据变压器的实际容量求到的额定电流的标幺值。

Ie=S/ (undefined*U) /CT变比。差动保护在每一侧采集到的电流除以该侧的Ie电流值, 得到各侧电流相对于本侧额定电流的比例值 (标幺值) 。采用各侧的Ie标幺值直接参与差流计算, 而不是采用电流有名值。求Ie具体值的公式里包含了变压器容量、电压变比、每侧CT变比这几个参数, 整个计算的过程, 就消除了由主变电压变比和CT变比因素所造成的影响。LFP900 系列差动保护根据变压器最大容量求出各侧二次额定电流, 平衡系数=In/各侧Ie;各侧输入量乘以该侧平衡系数得到以为In (5A/1A) 基准值的标幺值。RCS978也是采用平衡系数来转换标幺值, 但是用来计算平衡系数的基准值 (平衡系数的分子) 并不是固定为5A。而是根据各侧额定二次电流Ie的比率大小有不同的选择。

4 差动比率制动曲线测试方法

4.1 PST-1200差动保护比率制动曲线的测试

定值整定 Icd : 0.5 A ;高压侧额定电压: 220 kV ;高压侧CT变比: 300/5;见图4。

Izd : 1 A ;低压侧额定电压: 11 kV ;低压侧CT变比: 6000/5 ;

两侧差动 Icdd =|I1+I2|,

Izdd =max (|I1|, |I2|)

三侧差动 Icdd =|I1+I2+I3|,

Izdd =max (|I1|, |I2|, |I3|)

四侧差动 Icdd =|I1+I2+I3+I4|,

Izdd =max (|I1|, |I2|, |I3|, |I4|)

五侧差动 Icdd =|I1+I2+I3+I4+I5|,

Izdd = (|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|) /2

动作方程:Icdd ≥Icd时, IzddIzd

3Izd>Izdd>Izd时, Icdd-Icd≥ K1* (Izdd-Izd)

Izdd>3Izd时,

Icdd-Icd- K1*2Izd≥ K2* (Izdd-3Izd)

其中 I1为I侧电流;I2为II侧电流;I3为III侧电流;I4为IV侧电流;I5为V侧电流;

Icd为差动保护电流定值;Icdd为变压器差动电流;Izdd为变压器差动保护制动电流;Izd为差动保护比率制动拐点电流定值, 软件设定为高压侧额定电流值;

K1, K2为比率制动的制动系数软件设定为K1=0.5, K2=0.7。

在斜率为0.5的区间内做两个点, 验证比率制动曲线斜率。以高-低的A相手动试验为例。试验方法如下:

1) 在高压侧A相加电流, 在低压侧A相、C相分别加入相位相反、大小相同的电流, 即IaH相角为0°, IaL、IcL的相角为180°和0°, 并让此时的差流为0;

2) 先确定制动电流的大小, 计算出高压侧的实际所加 (A相) 电流;

3) 算出该点的差流理论值, 计算出此时低压侧所加理论 (A相和C相) 电流;使此时c相的差流为0, a相差流达到动作值;

4) 在高压侧A相、低压侧C相加入所算理论, 低压侧A相先加略大于所算的理论值;

5) 减小低压侧A相电流至差动保护动作。

4.1.1 第一点, Iz1=1.5A

1) 先确定制动电流的大小, 计算出高压侧的实际所加 (A相) 电流;

由Iz=1.5A高压侧实际加入的电流IaH (SJ) ;

IaH (SJ) 平衡系数= Iz1;

⇒ IaH (SJ) 1=1.5undefined=2.598A

2) 算出该点的差流理论值, 计算出此时低压侧所加理论 (A相和C相) 电流;使此时c相的差流为0, a相差流达到动作值;

将已知量代入差动保护动作方程3Izd>Izdd>Izd Icdd-Icd≥ K1* (Izdd-Izd)

得:Icdd-0.5≥ 0.5 @ch (0.5-1) ;

⇒ Icdd≥0.75A, 当Icdd=0.75A时在动作特性曲线上;

由两侧差动 Icdd =|I1+I2|, 得到低压侧需加入计算电流为IaL =0.75A;

计算实际低压侧所加入电流:

由 IaL (SJ) 平衡系数= IaL;

⇒ IaL (SJ) = IIaL/平衡系数;

按保护装置软件设计, 低压侧平衡系数为undefined, 代入已知量后得到平衡系数为:undefined。

此时低压侧实际加入的电流理论值为A相=0.75A、C相=1.5A

4.1.2 第二点, Iz1=2.5A

计算方法如第一点。高压侧A相加入电流为4.33A, 低压侧A相实际加入的电流理论值为A相=1.25A、C相=2.5A。

4.2 RCS-9679差动保护比率制动曲线的测试

装置采用三折线比率差动原理, 差动保护动作区域及动作方程如下:

已知变压器参数如下:

变压器容量为31.5MVA, 额定电压为38.5±22.5%/11kV, 联接组别为Y/△-11, CT 变比选择二侧依次为500/5, 2000/5。

定值整定:

Icdqd=0.3Ie, kbl=0.5, Isdzd=6Ie。

由已知变压器参数保护装置可计算出变压器各侧二次额定电流值:

undefined

这里Y侧与△侧的Ie计算有所不同, Y侧的Ie= (S / √3 U / CT 变比) undefined, 对Y 侧Ie 扩大了undefined倍, 这样计算实际上已经考虑了Y 侧undefined的接线系数。将加入电流IA1、Ia3代入动作方程得差流和制动电流计算公式:

undefined

1) 在第一侧通入A相大小为8.19A的电流, 在第三侧通入A, C相大下均为4.12A的电流, 并保证I1a与I3a反向, I3a 与I3c反向。此时差流应为0。减小第一侧电流的大小, 保持第三侧电流不变, 直到比率差动保护动作, 记下I1a, I3a的大下, 代入公式 (1) 和 (2) 。得到一组差流和制动电流 (0.44Ie, 0.78Ie) 。

2) 在第一侧通入单相3*8.19=24.57A 的电流, 在第三侧通入两相 (A, C 相) 大下均为3*4.12=12.36A的电流, 并保证I1a 与I3a反向, I3a与I3c反向。此时差流应为0。减小第一侧电流的大小, 保持第三侧电流不变, 直到比率差动保护动作, 记下I1a, I3a的大小, 代入公式 (1) (2) 。得到一组差流和制动电流 (1.24Ie, 2.38Ie) 。

3) undefined=0.5, 此系数与整定值相等。

5 结束语

差动比率制动曲线的校验是主变保护定检当中的常规检验项目, 目前现场运行的主变保护装置采用的比率制动特性原理是相同的, 但在对消除主变变比和TV变比对差动保护的影响及差动保护两侧电流的移相方式上的不同使各厂家在对比率制动曲线的测试上存在着一定的差异。以上就现场常见的主变保护装置之间的差异进行了介绍, 对一些初次或较少接触主变保护装置的现场调试人员有一定的参考价值。

参考文献

[1]王大鹏.电力系统继电保护测试技术[M]北京:中国电力出版社.

比率差动 第3篇

由纵差保护的构成原理可知,为减小区外短路暂态不平衡电流对纵差保护的影响,纵差保护一般采用利用穿越电流的比率制动式差动保护判据。而保护可采取不同的制动判据实现上诉要求,因此其测试方法也不尽相同。其中两种常见的制动判据分别为:

(1)和差式,差动电流:undefined(电流的参考方向以指向被保护元件为正);制动电流:undefined

(2)元件某侧最大电流式,差动电流:undefined; Ibrk=max{I1,I2}

保护动作判据为:

undefined

式中,undefined、undefined为被保护元件两侧电流;Iact.0为保护启动电流;Ibrk.0为拐点电流;Kbrk为比率制动系数。其动作特性如图1所示。

比率制动特性测试,即测试图1中曲线的斜率Kbrk,即比率制动系数(定值)。

下面介绍和差式发电机比率差动保护和以元件某侧中最大电流为制动电流的变压器差动保护的比率制动特性的测试方法。

1 和差式发电机差动保护比率制动特性测试

(1)定值整定

Kbrk=0.5;Iact.0=1A;Ibrk.0=4A

(2)实验接线

在发电机机端侧任一相加电流(0°),在发电机中性点侧相应相加反相电流(180°),则差动电流为两侧电流的差值(数值差),制动电流为两侧电流和值的一半。

(3)方法及步骤

①调平衡:

两侧加电流值大于拐点电流I1=6A,数值相等,方向相反,使得差流为零。

②固定一侧电流(如机端侧),降低另一侧电流(中性点侧),直至差动保护出口灯亮。

此时,应事先估算中性点侧电流降至x1时刚好动作,计算式如下:

undefined

解得x1=4.4,即中性点侧电流应降至4.4A左右时动作。记下实测值x′1,计算此时差流为Id1=6-x′1,制动电流为undefined。

③两侧加电流值大于拐点电流I2=8A,数值相等,方向相反,使得差流为零。

固定一侧电流(如机端侧),降低另一侧电流(中性点侧),直至出口灯亮。同理,应事先估算中性点侧电流降至x2时刚好动作,计算式如下:

undefined

解得x2=5.6,即中性点侧电流应降至5.6A左右时动作。记下实测值x′2,计算此时差流为Id2=8-x′2,制动电流为undefined。

④计算比率制动系数Kbrk的实测值

undefined

2 某侧电流最大值为制动量的变压器差动保护比率制动特性测试

(1)差动参数定义

各参数如表1所示。

(2)定值整定

Kbrk=0.5,Iact.0=1A,Ibrk.0=4A。

(3)实验接线

在发电机机端侧A(或B、C)相加电流(0°),在主变高压侧相应相A(或B、C)加反相电流(180°),则A相差动电流为两侧折算电流的差值(数值差),即IdA(B、A)=KbhIh-I1,制动电流为最大侧电流。注意:由于软件的相补偿(Y侧向Δ侧补偿),在主变高压侧A(或B、C)相加电流(180°)时,相当于在该侧的C(或A、B)相“加入了”数值相等的电流,方向与硬件所加电流相反,即为(0°),其相补偿及差动电流的计算式为:

undefined

其中,Iundefined、Iundefined(φ为a、b、c)为变压器差动保护Y侧、Δ侧的计算电流。

则此时相应的C(或A、B)相差流并不为零,其值为IdC(A、B)=KbhIh,为消除该差流对A(或B、C)相差动元件的影响,需在发电机机端侧C(或A、B)相加电流(180°),称其为补偿电流。

(4)方法及步骤

①调平衡:计算平衡系数,以发电机机端侧为基准侧,主变高压侧平衡系数,undefined,式中,Il.c、Ih.c;Ul、Uh;nTAl、nTAh分别为主变差动保护低压(发电机)侧和高压侧计算电流;电压;TA变比,SN为主变最大侧额定容量。两侧A(或B、C)相加电流值大于拐点电流,即:undefined,使得A(或B、C)相差流为零。在发电机机端侧C(或A、B)相加补偿电流I1.b=60.9=5.4A(180°)(注:为使C(或A、B)相差流的变化总是小于A(或B、C)相差流的变化,所加补偿电流要乘以0.9)。

②固定发电机机端侧电流,降低主变高压侧电流,直至差动保护出口灯亮。

此时,应事先估算出主变高压侧电流降至undefined时刚好动作,计算式如下:

6-x1=1+0.5(6-4)

解得x1=4,即主变高压侧电流应降至undefined左右时刚好动作。记下实测值undefined,计算此时差流为Id1=6-x′1,制动电流为Ibrk1=6。

③两侧A(或B、C)相加电流值大于拐点电流,即:undefined,使得A(或B、C)相差流为零。在发电机机端侧C(或A、B)相加补偿电流I1.b=80.9=7.2A(180°)。

固定发电机机端侧电流,降低主变高压侧电流,直至差动保护出口灯亮。

此时,应事先估算出主变高压侧电流降至undefined时刚好动作,计算式如下:

8-x2=1+0.5(8-4)

解得x2=6,即主变高压侧电流应降至undefined左右时刚好动作。记下实测值undefined,计算此时差流为Id2=8-x′2,制动电流为Ibrk1=8。

④计算比率制动系数Kbrk的实测值

undefined

3 结束语

本文提出了一种利用数字式测试仪的三相程控电流源实现常用的两种不同制动判据的发电机及变压器纵差动保护比率制动特性的测试方法。采用该种方法,可以有效地利用现有的三路测试仪,只要测试人员正确掌握比率制动式变压器及发电机纵差保护的构成原理,则可通过保护与测试装置间正确的测试接线,进行对不同制动判据的发电机差动、变压器差动保护的比率制动特性的正确测试,以保证差动保护正确动作的可靠性。

参考文献

[1]王大鹏,吴璟岚.电力系统继电保护测试技术[M].北京:中国电力出版社,2006.

比率差动 第4篇

1 变压器比率制动特性原理

比率制动特性差动保护, 简单说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高, 使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用, 而在内部故障时, 制动作用最小。由于具有灵敏度高, 起动门槛低, 能可靠的躲过穿越性故障电流的特点, 因而在变电器的主保护中被广泛采用。

以PST1200变压器保护比率制动式差动保护为例, 动作判据为:

其中:Id为差动电流, Icdqd为差动保护整定值;

Ir0为制动电流门槛值, Ir为制动电流;

K1, K2为比率制动系数, 软件设定为K1=0.5, K2=0.7。

2 比率差动的相位补偿

PST1200在变压器各侧均采用C T星形接线, 各侧的C T极性均指向母线的前提下, 选用变压器Y→△型侧校正的原理, 且差动保护的所有计算均以高压侧为基准。对于Y 0/△-11的接线, 其校正方法为:

IA’、IB’、IC’为Y侧调整后的电流;

Ia’、Ib’、Ic’为△侧调整后的电流;

IA、IB、IC和Ia、Ib、Ic分别为高、低压侧端子排输入电流。

以多侧变压器中两侧比率差动为例:

其中:I1为I侧电流;I2为Ⅱ侧电流。

3 比率制动系数的验证

假定变压器高、低侧相关参数为:

笔者带来的校验方法是在借助标幺值的前提下, 抓住电流的矢量特性, 利用电流角度的变化来逐渐改变差动电流。通过精准的找出动作临界值来计算出比率制动系数。

我们在单一斜线段里任意取两点:Ir1=1.5×Ir0=1.5Ie和Ir2=2.5Ie。

由于软件补偿采用Y转换, 所以保护测试仪加入电流。

IA角度为180°, Ia为0°, Ic为180°。

保持IA的电流幅值不变, 按0.5°的步长减小其角度, 此时Ir为定值。当减小到一定程度时, 比率差动保护动作, 记下此时IA的θ1=151°;

再次加入电流。

IA角度为180°, Ia为0°, Ic为180°。

重复上面步骤, 得到IA的θ2=91°。

利用矢量作图, 根据动作方程得:

改变矢量的角度的测试方法, 既不同于传统固定矢量角度来改变矢量大小的方法, 也不同于继电保护测试仪中采用的逐渐逼近的最小二分法。它有效的避免了测试人员在繁忙的工作现场计算平衡系数以及来回的折算电流值, 减小了测试人员的计算强度, 缩短了测试人员的工作时间。

4 结束语

比率差动 第5篇

牵引变压器是牵引供电系统中的主要电气设备之一,其运行工作状态直接影响到牵引供电系统运行的稳定性和可靠性。由于变压器发生故障时造成的影响很大,故应加强对其继电保护装置功能的调试,以提高电力系统的安全运行水平。

为保证牵引变压器的安全可靠运行,主变压器保护设备必须处于良好的工作状态。因此,各铁路供电技术部门及维护部门均对包括主变压器保护在内的牵引变电所二次保护系统进行定期检修和状态检修,所采用的测试仪器有多种,但不管是便携式测试仪还是其它大功率程控电源测试系统,大部分测试装置均只有三相电流源,对于YN,d11接线牵引变压器及V,v接线牵引变压器等常规接线牵引变压器的差动特性曲线测试可以比较容易的实现,但对于阻抗匹配平衡接线变压器的比率差动特性曲线的测试则较难实现。目前对阻抗匹配平衡变压器差动特性曲线的测试采用的方法多为使用四相甚至六相电流源来完成,这就迫使很多牵引供电部门采购新的测试仪器,提高了硬件成本和对操作人员的技术要求。

因此,本文在分析阻抗匹配平衡变压器的原次边电流平衡关系的基础上,采用软件编程控制电流源输出的方法,配合特定的接线方式,达到使用三相电流源完成阻抗匹配平衡变压器差动特性曲线的测试。

1 阻抗匹配平衡变压器差动保护实现分析

阻抗匹配平衡变压器是适合我国电气化铁道的发展需要的新型平衡变压器,具有较好的抑制负序电流对电力系统影响、高压侧中性点可以接地、容量利用率较高等优点,己经成为我国电气化铁路牵引变压器的主要接线形式之一,其原边接成星形联结并抽出中性点接地,次边接成三角形,并且B相铁心柱绕组再外延两个支臂,称为平衡绕组,其工作原理接线图如图1所示[1,2]。

变压器保护装置中最重要一项配置差动保护,就是为了防止变压器内部线圈及引出线的相间及匝间短路,以及在中性点直接接地系统侧的引出线和线圈上的接地短路。由于差动保护选择性好,灵敏度高,还应该考虑该保护能躲过励磁涌流和外部短路所产生的不平衡电流,同时应在变压器过励磁时不能误动。因此,其差动保护特性普遍采用的是三段折线式比率制动特性(见图2),图中IDZ为差动动作电流,ISD为差动速断电流,Ibr1、Ibr 2为第一和第二折线点对应的制动电流,K1、K2为第一和第二段折线斜率[1,3]。

阻抗匹配平衡变压器达到阻抗匹配时次边电流与原边电流的线性映射关系式为[1,3]

考虑微机保护的具体接线形式(见图3)[3],主变高压侧引入保护装置的电流设为。

并设分别为变压器次边两相电流平衡变换到原边的三相电流向量,在保护装置内部算法中考虑K的影响及变压器一、二次侧流互变比的不平衡后,则原、次边电流平衡方程为[1,3]。

式中:KPH为平衡系数。

则差动电流为

制动电流为

2 差动保护比率制动特性曲线的测试

在对微机型主变保护的比率制动特性进行检测时,要求分别对保护的A相、B相、C相的差动动作特性进行测试,以确定保护装置在任何一相差动动作时均能正确地发出跳闸命令,故测试时必须对三相中的每一相的动作情况进行检查,但整个微机保护中的差动动作信号,不论是哪一相动作,均通过一个统一的出口,因此为了获得每一相的差动保护动作情况,测试其中任何一相的动作情况时,必须保证其它两相可靠不动作,即需要按照式(3)的关系使其它两相的差动电流为零。

以A相差动保护特性测试为例,应在主变保护电流输入端子IA、Iα加入电流,并使得ICDA大于等于差动动作电流整定值。但此时由于式(3)的关系,必然使得和不为零,若不在保护装置的IB、IC及Iβ端子加入合适的电流予以平衡,在IA、Iα端子上电流逐渐增大时,必然造成B、C相差动电流ICDB、ICDC增大,导致保护动作,这样的话,仅靠保护出口信号就很难判断是哪一相的差动动作,因而无法完成对某一特定相别的比率差动保护特性曲线的测试。为使ICDB、ICDC不会达到或超过差动保护动作值,必须在保护装置的相应输入端提供合适的电流用以保证平衡关系,现在多采取的是在原有测试仪器上添加电流源输出或购置多电流源测试仪器,按照一定的算法由程序控制保证各相电流的平衡关系,这样必将加大硬件成本和操作复杂性。

针对许多供电段已经拥有了配置了三相程控电流源的测试仪器的实际情况,如何使用现有的测试仪器的三相电流源,配合一定的接线方式和软件控制完成差动保护比率特性曲线的测试,而不用更换或增加硬件,是一个应予解决的问题。以下就此问题提出一个解决方案。

2.1 主变差动保护A相比率特性曲线的测试

主变差动保护A相比率特性曲线测试接线方式见图4。

为测试A相比率差动特性曲线,必须保证B相、C相差动保护可靠不动作,而可完成A相差动保护中随着制动电流的变化的各个差动保护动作点的测试。对测试中各相差动电流的分析如下。

(1)B相差动电流分析

在以上接线形式中,主变保护原边电流引入端B相未输入电流即,由式(3)得变压器次边B相平衡电流为,为使ICDB=0,则的电流满足

此时ICDB=0,保证了主变B相差动保护可靠不动作。

(2)C相差动电流分析

在以上接线形式中,测试仪B相和C相电流源分别为主变保护α相和β相提供电流,α相和β相电流被共同送入到主变保护C相,由式(2)得,由式(3)得变压器次边B相平衡电流为,从而使得ICDC=0,保证了主变C相差动保护可靠不动作。

(3)A相差动保护曲线测试的实现

测试过程中,由测试仪器B相、C相电流源提供的的电流的变化首先应满足式(6)的关系。在此基础上,调整测试仪A相电流源的输出。对于每一个不同制动电流所对应的差动动作点,测试开始时,应使测试仪A相电流源的输出满足,使保护各相差动均可靠不动作,然后增大测试仪A相电流源的输出,使增大;同时降低B、C相电流源的输出,达到降低的目的,并保证的电流的变化满足式(6)的关系,直到A相差动保护动作。

2.2 主变差动保护B、C相比率特性曲线的测试

此处仅给出主变差动保护B、C相特性曲线测试接线方式(见图5和图6),具体测试及分析方法可参照A相差动特性曲线的分析。

3 实测结果

利用以上接线方式,利用便携式测试仪,并编制相应的测控程序,针对交大许继生产的WBH-892Z型主变主保护,将其接线形式整定为阻抗匹配平衡接线进行了测试,并对每一测试动作点与保护内部形成的故障报告进行了比对。结果表明,该方法能够正确完成阻抗平衡变压器保护中的比率差动特性曲线测试。测试结果见图7。

4 结论

本文提出了一种利用现有测试仪器的三相程控电流源实现对平衡变压器差动保护特性曲线的测试方法,采用该方法,可以有效地利用现有测试仪器,只要测试人员正确掌握变压器保护与测试仪器之间的测试接线,利用正确的控制方法编制的测控软件,即可完成阻抗匹配平衡变压器差动保护特性曲线的测试。

参考文献

[1]李群湛,连级三,高仕斌.高速铁路电气化工程[M].成都:西南交通大学出版社,2005.196-199.

[2]卢涛.阻抗匹配平衡变压器差动保护动作方程与整定[J].西南交通大学学报,2005,(2):158-162.LU Tao.Operational Equation and Setting of Differential Protection for Impedance Matching Balance Transformer[J].Journal of Southwest Jiaotong University.2005(2):158-162.

比率差动 第6篇

BP-2B型母差保护和RCS-915AB型母差保护是现在电网正在应用中的两种母差保护型号, BP-2B是由深圳南瑞科技公司研究开发的, 而RCS-915AB是南京南瑞继保公司生产的。两种保护装置在母差保护的基本原理上都作出了进一步的发展, 但各有其不同之处, 现对其不同之处进行比较。

BP-2B保护和RCS-915AB保护都是以传统的比率差动模型作为主保护配置基础, 但是BP-2B在这一原理上进行了改进, 称为复式比率差动保护, 具体的说, 其在制动电流这一参考量上进行了改进。

RCS-915AB比率差动动作判据:

BP-2B复式比率差动动作判据:

其中:为母线上第j个连接元件的电流, K为比率制动系数, 为差动保护启动定值.

可以看出, 两种保护的差流计算方法一致, 均为 (即母线的差电流) , 不同之处在于制动电流的计算方法:

RCS-915AB制动电流 (母线所有元件的和电流)

BP-2B制动电流

(和电流-差电流) .

采用了不同的制动量后, 在发生区外故障或区内故障时, 肯定对保护的动作性能有影响。

2 实际故障时两者动作特性比较

2.1 母线区内故障时动作特性

母线区内故障时, 考虑到流出母线的电流对母差保护动作的影响, 分析如图1所示:

RCS-915AB保护和BP-2B保护测得的差流相同:

Icd=I1+I2-Iex

对于RCS-915AB, 制动电流:Ir=I1+I2+Iex

对于BP-2B, 制动电流:Ir=I1+I2+Iex- (I1+I2-Iex) =2Iex

将Icd代入公式, 则

RCS-915AB的制动电流Ir=Icd+2Iex

BP-2B的制动电流Ir=2Iex,

两个装置测量所得的差流比率系数将会分别是:

RCS-915AB保护Kj=Icd/ (Icd+2Iex)

BP-2B保护Kj=Icd/2Iex

Iex/Icd代表流出电流与差流的比值, 选取不同的比值大小, 测得的差流比率系数也会不同, 如表一所示:

从上表可知, BP-2B保护所测得的差流比率系数将比RCS-915AB的差流比率系数要大, 而且在RCS-915AB保护中, 0Kj1在BP-2B保护中, 0Kj∞, 仅仅从这一方面上看, 似乎区内故障时BP-2B更加灵敏.

2.2 母线区外故障时动作特性

发生母线区外故障时, 考虑故障出线的CT误差对母差保护动作特性的影响, 如图2所示:

外部故障时, 故障线路的流过电流最大, 其他支路都为分散的故障电流, 数量比较偏小。因此故障线路的CT最易发生误差变大或者饱和的现象, 误差往往体现为正误差, 即CT变比变大, 而其他非故障支路的电流误差忽略不计.

RCS-915AB保护和BP-2B保护测得的差流相同, 均为θ.

对于RCS-915AB, 制动电流Ir=2I-θ,

对于BP-2B, 制动电流Ir=2I-2θ,

两种装置的测量差流比率系数为

RCS-915AB保护 Kj=θ/ (2I-θ)

BP-2B保护 Kj=θ/ (2I-2θ)

θ为故障支路的误差百分比, 令I=1, 则在不同的误差大小的情况下各保护测量得到的比率差动系数如下表二:

2.3 综合比较

从上表二中可以看出, 在区外故障时, BP-2B保护测得的差动比率系数比RCS-915AB要大, 而且取值范围上, 在RCS-915AB保护中, 0Kj1, 在BP-2B保护中, 0Kj∞, 与区内故障的分析结果一致;但是要保证区外故障不误动, 测量的kj越小越好, 如果从这一方面看, 似乎区外故障时RCS-915AB更加可靠.

但是, 当仔细分析表一和表二的数据, 可以看出一个规律, 即在区外故障或区内故障时, 在同样的流出电流和CT误差条件下, RCS-915AB的测量差流比率系数和BP-2B的测量差流比率系数总是一一对应, 如表三所示:

通过表三可以看出, 在同一种故障情况下, RCS-915AB测得的差流比率系数为0.2, 那么BP-2B在同种的故障情况下测得的差流比率系数将一定会是0.25, 如果RCS-915AB的比率系数测得为0.33, 那么BP-2B的比率系数就应该为0.5.从另一角度看, 如果BP-2B的比率制动系数整定值为2.5, 那么RCS-915AB的制动系数整定为0.71时就有同样的灵敏度和可靠性。

3 结论

通过以上分析, 可以看出, 在仅仅考虑区内故障流出电流和区外故障CT误差的前提条件下, BP-2B的复式比率差动保护并不比RCS-915AB的常规比率差动保护优越, 两种保护的差别仅仅体现在制动比率系数K的取值范围 (BP-2B的取值范围为0~∞, RCS-915AB的取值范围为0~1) , 而在K值的分别取值范围内, 两种保护的K值是互相一一对应的, 通过K的对应取值, 两种保护的可靠性和灵敏性可以达到同样的效果。

也许仅仅考虑区内故障流出电流和区外故障CT误差的前提, 不能全面的分析出复式比率差动的优越性, 可能考虑其他因素, 复式比率差动存在着优越性, 在这一方面还值得进一步的分析。但是, 可以得出的结论是:在仅仅考虑区内故障流出电流和区外故障CT误差的前提下, BP-2B型母差保护采用的复式比率差动保护和RCS-915AB型母差保护采用的常规比率差动保护保护性能是相同的。

参考文献

[1]深圳南瑞科技有限公司.BP-2B微机母线保护装置技术说明书, 2012.

[2]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-915AB微机母线保护装置说明书, 2010.