【正文】 電流電壓采集 由繼電保護(hù)的構(gòu)成可知，繼電保護(hù)動(dòng)作與否的判斷來自于電力系統(tǒng)的電參數(shù)，如電流、電壓等，這些原始數(shù)據(jù)的模擬量非常大，為了設(shè)備安全和人身安全，一般需先經(jīng)過電壓互感器，電流互感器將高電壓，大電流變換為較低數(shù)量級(jí)。端子模塊將裝置所有的電源、 1/0、通信等接線端子匯總，便于安裝調(diào)試，使裝置具有模塊化的特點(diǎn)，便于擴(kuò)展使用。 主控制板模塊包含信號(hào)的調(diào)理濾波、模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、邏輯信號(hào)判斷、通信以及輸入 /輸出等功能。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 2t =4. 5 s 作用于主變壓器兩側(cè)斷路器 。低電壓閉鎖過電流保護(hù)的整定動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與出線后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相配合，為了留有余度，取 1t = 4 s 作用于 220 KV 側(cè)斷路器。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，低電壓繼電器的動(dòng)作電壓為 dzU = TeU。 fK — 返回系數(shù)，取 。1 —— 高壓臂的額定電流。 從圖所示的比率制動(dòng)特性曲線可見，差動(dòng)元件的起動(dòng)電流 dzminI 將減小，因此，根據(jù) (11)式，其 mK 將更高。dzI ( 12 ) 將上式代入 ( 11 )式得 mK = ? ?dz . inr2dm inIIKIK I ?? （ 13） 由前述得知 : 0。zI = 5 ~ A 并考慮 dmaxI 15 A 將上述各值代入 ( 10 ) 式得 rK 0. 159 實(shí)取 rK =0. 2 (更偏向安全 ) 校驗(yàn)差動(dòng)元件最小靈敏系數(shù) mK mK 按下式計(jì)算 mK =dzmin2dminII （ 11） 式中 2dminI 一保護(hù)范圍內(nèi) 發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的最小短路電流。dzI = ~ A 實(shí)取 0。 將上述各值代入式中得 0。zI ( 6 ) 式中 kK —— 可靠系數(shù)，可取 。 ，即 0。dzI 正常運(yùn) 行時(shí)，為防止裝置在制動(dòng)電流為 0。 1jI —— 220KV 電壓級(jí)基準(zhǔn)電流。 因?yàn)? jeI。1 ， jeI。 已知如圖所示 ,某變壓器一次接線圖 ,其中變壓器參數(shù)為 : 容量 Se = 120 MVA 接線 yn， d11 電壓 242 ??2 ﹪ /35 KV %kU = 14% 發(fā)電機(jī)參數(shù)為：容量 P =100 MW 電壓 U= 35 KV dX = 基準(zhǔn)容量 jS =100 MVA 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 21 J ul 2021 S he e t of F i l e : C : \ P R O G R A M F IL E S \ D E S IG N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ M yD e si gn2. ddbD r a w n B y:GT22 0k vS35 kv變壓器一次接線圖 圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 21 J ul 2021 S he e t of F i l e : C : \ P R O G R A M F IL E S \ D E S IG N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ M yD e si gn2. ddbD r a w n B y:0. 20 335 KV0. 11 722 0K VSF等值阻抗圖 圖 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 變壓器主保護(hù)整定計(jì)算 計(jì)算變壓器各側(cè)額定電流 ，并選擇電流互感器變比 對(duì)于 yn， d11 變壓器 eI1 =eeUS13 =2423120210? = 286。 對(duì)于升壓變壓器，如果低壓元件只接于某一側(cè)的電壓互感器上，則當(dāng)另一側(cè)故障時(shí)，往往不能滿足上述靈敏度的要求。低壓元件的作用是保證在一臺(tái)變壓器突然切除或電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)不動(dòng)作， 因而電流元件的整定值就可以不再考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，而是按大于變壓器的額定電流整定，即 dzI =fkKK eI 低壓元件的起動(dòng)值應(yīng)小于在正常運(yùn)行情況下母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，同時(shí)，外部故障切除后，電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的過程中，保護(hù)須返回，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，低電壓繼電器的動(dòng)作電壓為 dzU = TeU。 （ 2）、變壓器各側(cè)裝設(shè)的后備保護(hù)，主要作為各側(cè)母線和線路的后備保護(hù)，故要求只動(dòng)作于跳開本側(cè)的斷路器。其作用為： （ 1）、作為變壓器差動(dòng)保護(hù)的后備。根據(jù)變壓器容量的大小和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 間短路的后備保護(hù)可采用 過電流保護(hù)、低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)和復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)。 瓦斯保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)從氣體繼電器上部排出口收集氣體。和比率制動(dòng)系數(shù) zK 時(shí)要避免不平衡電流的影響，即如圖所示，所選擇的比率制動(dòng)特性曲線上各點(diǎn)的動(dòng)作電流均比對(duì)應(yīng)的不平衡電流要大。微機(jī)型裝置由于本身的功能無需加裝自耦變流器。當(dāng) zI 0。當(dāng) zI ? 0。 比率差動(dòng)裝置中差動(dòng)元件的動(dòng)作電流與制動(dòng)電流 zI 的關(guān)系用下圖中曲線 1所示的比率制動(dòng)特性曲線表示。當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)， dU 1。zU 和 dU 進(jìn)入差動(dòng)元件的比較回路。 cI 流進(jìn)二次諧波制動(dòng)回路后將 cI 中的二次諧波含量轉(zhuǎn)化為與其成正比的制動(dòng)電壓 2。內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，制動(dòng)電流于短路電流 (變壓器為兩側(cè)電源供電時(shí) )或等于短路電流 (變壓器為單側(cè)電源供電時(shí) )。雖然各自的構(gòu)造有所不同，但是原理基本相同，現(xiàn)以下圖所示的整流型比率差動(dòng)裝置原理方框圖為例予以說明 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 上圖中的 jI1 、 jI2 為變壓器差動(dòng)回路高、低壓臂的電流， jj II 21 ? 、jj II 11 ? 分別稱為制動(dòng)電流 zI 、差動(dòng)電流 cI 。該裝置為了避開勵(lì)磁涌流的影響，利用勵(lì)磁涌流中含有大量的二次諧波的獨(dú)有特點(diǎn)，設(shè)有二次諧波制動(dòng)。為了防止誤動(dòng)，需要提高裝置的動(dòng)作電流整定值，其結(jié)果使裝置的靈敏度降低，甚至有時(shí)不能滿足要求。瓦斯保護(hù) 2).后備保護(hù)方案： 外加資源可以是硬件、信息、時(shí)間和軟件。裝置因環(huán)境變化、電源干擾、元器件性能波動(dòng)、電磁干擾等因素引起的偶然性故障往往會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作或拒動(dòng)。 Y型接法 CT 斷線的判斷比較簡單，而△型接法 CT 斷線的類型較多，有的難以與故障區(qū)別開，使判斷十分復(fù)雜。據(jù)此，零序電流判據(jù)也必須增加其它判據(jù)。負(fù)序電流判別原理，主要依據(jù)斷線側(cè)有負(fù)序電流，而非斷線側(cè)無負(fù)序電流的方法來判別。 C、變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù) CT 二次回路斷線判別原理 CT 斷線判別原理是微機(jī)變壓器保護(hù)提出的新課題。 B、外部故障和內(nèi)部故障的區(qū)分 對(duì)如何區(qū)分外部故障和內(nèi)部故障，理論方面的研究是較為成熟的，普通比率差動(dòng)原理在實(shí)際裝置中應(yīng)用最為廣泛，且最成功。2)小電流情況下電流中的諧波含量以及頻率的變化對(duì)間斷角的測量影響較大，因此在系統(tǒng)振蕩時(shí)可能誤動(dòng)。從物理上看，二次諧波只反映了勵(lì)磁涌流的頻域特征且很單一 (只反映二次諧波 )，而間斷角原理，則反映了時(shí)域，頻域兩方面的特征，這就決定了間斷角原理相對(duì)于二次諧波原理的優(yōu)越性。電流加速判據(jù)的理論依據(jù)時(shí) :變壓器的勵(lì)磁涌流一般只會(huì)在變壓器空載投入或近距離外部故障被切除后，變壓器端電壓恢復(fù)過程中產(chǎn)生，因此可以通過記憶變壓器暫態(tài)發(fā)生前一周波電流來判別變壓器是否處在勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的條 件中，若不是則不必經(jīng)過二次諧波判別。 上述幾種判別原理均不是非常完善，各有其優(yōu)缺點(diǎn) : 二次諧波制動(dòng)原理主要是利用勵(lì)磁涌流中含有較大的二次諧波分量來構(gòu)成的，這一原理的提出時(shí)間最早，在國內(nèi)外的應(yīng)用也最為廣泛。 3) 磁通量判別原理，主要是利用磁通量一電流特性或者磁通量變化率一電流特性來區(qū)分內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流的。 2) 國內(nèi)比較成熟的間斷角判別原理主要是利用勵(lì)磁涌流波形具有明顯的間斷角特征進(jìn)行判別的，對(duì)硬件要求較高。這是變壓器微機(jī)保護(hù)面臨的首要問題，針對(duì)該問題提出的各種區(qū)分 勵(lì)磁涌流與內(nèi)部故障的判別原理的研究和分析也是當(dāng)前變壓器微機(jī)保護(hù)相關(guān)問題的研究重點(diǎn)。 變壓器保護(hù)面臨的問題及解決方法 A、差動(dòng)保護(hù)中勵(lì)磁性涌流判別 在上述變壓器各種保護(hù)中，作為變壓器主保護(hù)的〔縱聯(lián)〕差動(dòng) 保護(hù)是變壓器保護(hù)裝置的關(guān)鍵，而差動(dòng)保護(hù)中的一個(gè)關(guān)鍵問題就是勵(lì)磁涌流判別問題。防御變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù) (電流速斷保護(hù) )后備的過電流保護(hù) (或復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)、或負(fù)序過電流保護(hù) )； 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 變壓器的不正常運(yùn)行情況主要包括：由于外部短路或過負(fù)荷而引起的過電流、油箱漏油而造成的油面降低、變壓器中性點(diǎn)電壓升高或由于外電壓過高而引起的過勵(lì)磁等 。內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，主要故障類型有 :各相繞組之間發(fā)生的相間短路、單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路、單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障等。但是變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會(huì)很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境條件的影響較大。同時(shí)介紹了變壓器主保護(hù)和后備保護(hù)的原理及整定計(jì)算。 (6)由 CT 變比標(biāo)準(zhǔn)化帶來的誤差可用數(shù)字運(yùn)算進(jìn)行補(bǔ)償。 (3)可應(yīng)用更多更復(fù)雜的原理來改善勵(lì)磁涌流鑒別能力，目前提出鑒別勵(lì)磁涌流的各種原理，需要更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯處理，若用傳統(tǒng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)可能會(huì)遇到困難。傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)對(duì)于 Y/△變壓器將 Y 側(cè)三相 CT副邊接成△形，以保證變壓器兩側(cè)同相電流相位一致。為保證系統(tǒng)和變壓器安全運(yùn)行，減少事故損失，對(duì)變壓器繼電保護(hù)提出了更苛刻的要求 : (1)提高靈敏度要求差動(dòng)保護(hù)能靈敏動(dòng)作于匝間短路故障，同時(shí)亦要求靈敏動(dòng)作于內(nèi)部高電阻接地故障。此外國外學(xué)者還將專家系統(tǒng)，模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法引入變壓器差動(dòng)保護(hù)。 對(duì)于防止勵(lì)磁涌流導(dǎo)致的誤動(dòng)作，國內(nèi)外多年一直進(jìn)行研究，提出了不同的鑒別涌流與內(nèi)部故障的方法，二次諧波制動(dòng)法提出較早，在模擬式及微機(jī)保護(hù)中均應(yīng)用較多，雖然由于內(nèi)部故障時(shí) CT 飽和，分布電容等影響，短路電流諧波分量很大但持續(xù)時(shí)間短將引起延時(shí)動(dòng)作而使二次諧波制動(dòng)有明顯缺點(diǎn)，但因?yàn)槎沃C波制動(dòng)技術(shù)成熟，制動(dòng)可靠，仍不失為一個(gè)實(shí)用的解決方案。主保護(hù)是變壓器保護(hù)的核心，主要是由差動(dòng)保護(hù)來完成的，對(duì)其中心要求有兩個(gè)方面，即防止外部短路時(shí)的不平衡電流以及防止勵(lì)磁涌流所致的誤動(dòng)。九十年代初，我國微機(jī)主設(shè)備（變壓器、發(fā)電機(jī)）保護(hù)成套裝置開始問世， 1989 年開始研制發(fā)電機(jī)全套微機(jī)保護(hù)， 1994 年研制成我國第一套用于 60 萬 kw 及以下容量水火發(fā)電機(jī)變壓器組成套微機(jī)保護(hù)，隨后國內(nèi)又研制成用于水輪發(fā)電機(jī)變壓器組的微機(jī)保護(hù)。六十年代中后期，我國研制成功成套 330 kv 晶體管高壓電網(wǎng)保護(hù)裝置，成功邁出了由機(jī)電型保護(hù)向靜態(tài)型發(fā)展的關(guān)鍵一步。微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展使傳統(tǒng)的保護(hù)原理得以數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，各種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)被應(yīng)用于對(duì)電網(wǎng)復(fù)雜信號(hào)的分析和高速計(jì)算，為新的和復(fù)雜的保護(hù)方法的應(yīng)用提供了豐富的手段。 1972 年在 指導(dǎo)下，劍橋大學(xué)的 完成了以計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)為題的博士論文，研究了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中的信息處理蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 技術(shù)。 1965 年初，英國劍橋大學(xué)的 等提出了利用采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電線路的距離保護(hù)。 國內(nèi)外計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)發(fā)展概況 始于四十年代的靜態(tài)型繼電器保護(hù)經(jīng)歷了半導(dǎo)體、晶體管、集成電路的發(fā)展階段，已進(jìn)入以微 機(jī)處理器控制為核心的時(shí)期。此 時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是帶有一定的延時(shí)，以保證選擇性。 在電力系統(tǒng)中，除了應(yīng)采取各項(xiàng)積極措施消除或減少發(fā)生事故的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇地切除故障元件，這是保證電 力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一，切除故障的時(shí)間常常要求小到幾十毫秒甚至十幾毫蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 秒，實(shí)踐證明只有裝設(shè)在每個(gè)電氣元件上的繼電保護(hù)裝置才有可能滿足這個(gè)要求。例如，因負(fù)荷超過電氣設(shè)備的額定值而引起的電流升高（一般又稱過負(fù)荷），就是一種最常見的不正常運(yùn)行狀態(tài)。 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞了用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量?？梢哉f，電力系統(tǒng)故障是國民經(jīng)濟(jì)的災(zāi)難。 safe operation. 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