【正文】 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 36 頁 故障時，有如下表達式成立： ??? SkS b 。而勵磁涌流時，有大量的諧波分量存在，波形發(fā)生畸變，間斷，不對稱。 當三相中某一相被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。 勵磁涌流判別原理 ⒈ 利用諧波識別勵磁涌流 RCS978 系列變壓器成套保護裝置采用三相差動電流中二次諧波、三次諧波的含量來識別勵磁涌流，判別方程如下： stxbnd IkI 122 ?? stxbnd IkI 133 ?? 其中 ndI2 、 ndI3 分別為每相差動電流中的二次諧波和三次諧波、 stI1 為對應相的差流基波，xbk2 、 xbk3 分別為二次諧波和三次諧波制動系數(shù)整定值。 其判據(jù)為： stxbth IkI 155 ?? 式中 stI1 、 thI5 分別為每相差動電流中的基波和五次諧波， xbk5 為五次諧波制動系數(shù)。 差動保護在過勵磁狀態(tài)下的閉鎖判據(jù) 由于在變壓器過激磁時 ,變壓器勵磁電流將激增 ,可能引起差動保護誤動作，因此 變壓器過勵磁對差動保護的影響要消除，此外還要解決過勵磁保護如何更好的反映實際工況等問題。 即比率差動保護只經(jīng)過 TA 斷線判別 (可選擇 )，勵磁涌流判別即可出口。其比率差動的動作特性采用兩折線 (如圖 )。它可以保證靈敏度，同時由于 TA 飽和判據(jù)的引入，區(qū)外故障引起的 TA 飽和不會造成誤動。為防止在 TA飽和時差動保護的誤動 ,裝置利用各側相電流二次和三次諧波判斷 TA飽和的措施 ,此判據(jù)在變壓器單側有電流的情況下不起作用。 式 421所描述的 穩(wěn)態(tài)比率差動的動作特性采用三折線（如圖 ） ,勵磁涌流閉鎖判據(jù)采用差電流二次、三次諧波閉鎖。 穩(wěn)態(tài)比率差動動作方程：浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 34 頁 (421) (422) 其中 eI 為變壓器額定電流， mI......1 分別為變壓 器各側電流， cdpdI 為穩(wěn)態(tài)比率差動起動定值， dI 為差動電流， rI 為制動電流， blk 為比率制動系數(shù)整定值（ ?? blk ） ,推薦整定為?blk 。 穩(wěn)態(tài)比率差動保護 縱差保護所用 P級電流互感器在外部短路的暫 態(tài)過程中，由于嚴重的非線性飽和特性不一致，造成縱差保護電流不平衡，使差動電流增大，制動電流減小，造成差動保護誤動作。裝置采用三角形向星形變化來調(diào)整差流平衡 ,對于變壓器帶故障空投 ,故障相的電流表現(xiàn)為故障特征 ,而非故障相的電流表現(xiàn)為勵磁涌流特征 ,由于勵磁涌流閉鎖判據(jù)采用分相制動差動保護 ,可明確區(qū)分涌流和故障的特征 ,大大加快保護的動作速度 。 在 RCS978保護中是選用平衡系數(shù)來完成的。而且電流互感器都是標準化的定型產(chǎn)品，所以實際選用的變比一般均與計算變比不完一致。此起動元件用來開放相應側的零序過壓保護。此起動元件用來開放相應側的零序過流保護。此起動元件用來開放相應側的過流保護。此起動元件用來開放工頻變化量比率差動保護。此起動元件用來開放穩(wěn)態(tài)比率差動保護和差動速斷保護。管理板的起動元件未動作，而 CPU 板對應的保護元件動作，裝置會報警，不會出口跳閘。 圖 保護程序結構框圖 裝置管理總起動元件及 CPU 板起動元件 裝置管理板設有不同的起動元件，起動后開放出口正電源，同時開放 CPU 板相應的保護元件，起動后進入故障計算程序。 正常運行程序進行裝置的自檢，裝置不正常時發(fā)告警信號，信號分兩種，一種是運行異常告警，這時不閉鎖裝置，提醒運行人員進行相應處理；另一種為閉鎖告警信號，告警同時將裝置閉鎖，保護退出。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 32 頁 保護工作原理 主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進入采樣程序，在采樣程序中進行模擬量采集與濾波，開關量的采集、裝置硬件自檢、外部異常情況檢查和起動判據(jù)的計算，根據(jù)是否滿足起動條件而進入正常運行程序或故障計算程序。管理板工作過程類似，只是32 位 CPU 判斷保護啟動后，只開放出口繼電器正電源。 DSP1 進行后備保護的運算， DSP2進行主保護的運算，結果傳給 32 位 CPU。另外 ,裝置還具有完善的錄波打印和事件報文功能 ,并配有后臺管理分析軟件。 裝置中差動保護采用了獨特的差動二次電流相位調(diào)整方法、可靠的勵磁涌流及 TA飽和判據(jù) ,反時限過激磁保護的動作特性針對不同的變壓器過勵磁倍數(shù)曲線進行配合。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 31 頁 第四章 RCS978 系列變壓器成套保護裝置的認識 RCS— 978數(shù)字式變壓器成套保護裝置 ,它集成了一臺主變的全套電量保護 ,對每臺主變采用雙套 主保護、雙套后備保護的配置原則 ,極大的提高了安全性和可靠性。即使有 ?30 數(shù)據(jù)干擾，仍可正確動作。 （ 4）計算的冗余度大，波形對稱原理計算，特征非常明顯，無論是數(shù)據(jù)還是角度，其冗余量都很大。電流互感器因涌流的作用飽和 而產(chǎn)生反向電流，反向電流隨涌流的大小而變化。 （ 2）對變壓器剩磁的適應能力強，當變壓器有 0. 9 倍最大磁通剩磁時，不需要附加判據(jù)，裝 置完全能正確動作。 變壓器過激磁時，勵磁電 流 ?I 很大，且含有較大的二次及五次諧波，此時二次諧波涌流判據(jù)不能閉鎖差動保護，必須附設其它過激磁閉鎖判據(jù) (如五次諧波電流判據(jù) )。 (3) 間斷角原理的變壓器差動保護具有一定的抗變壓器過激磁能力。當變壓器空載合閘于內(nèi)部故障時，間斷角原理的變壓器差動保護能較清楚地從勵磁 涌流中識別內(nèi)部短路電流，因此能較迅速地切除變壓器內(nèi)部故障 (在變壓器空載合閘 )幾出口內(nèi)部故障時，保護跳閘時間在 40 m s 以內(nèi) )。 由此可見，二次諧波并不是區(qū)分變壓器內(nèi)部短路和空載合閘的明確特征，在許多情況下，變壓器內(nèi)部短路時均可能有較大的二次諧波電流存在，這必然延緩了差動保護的動作時間。 ④ 目前所采用的二次諧波制動比一般取巧 15%一 17%，這 是根據(jù)飽和磁通為工作磁通幅值的 1. 4 倍來考慮的。 ② 超高壓長輸電線路的分布電容或電纜線路電容的分布特性。 而二次諧波原理的涌流判據(jù)僅利用了電流的一次諧波含量的多少來區(qū)分內(nèi)部故障和勵磁涌流。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 29 頁 圖 變壓器差動電流典型波形 由圖 可見，勵磁涌流波形與變壓器內(nèi)部故障時短路電流波形有明顯區(qū)別，前者的間斷角較大、波寬較小，而后者的間斷角很小、波寬較大。 但從應用原理上講，相比二次諧波來說，間斷角還是有很大的優(yōu)勢的： (1) 利用了勵磁涌流明顯的波形特征 ,清楚地區(qū)分了變壓器內(nèi)部故障和勵磁涌流。反之 ,若門坎太大 ,則間斷角和波寬的判據(jù)就有可能變成不合適了。 (2) 取多大的電流門坎計算涌流間斷角和波寬。由于微機保護是采樣離散數(shù)據(jù) ,這就需要較高的采樣率。但是，用微機實現(xiàn)間斷角原理存在兩大問題需要解決： (1) 考慮變壓器空載合閘時差動電流中 的涌流最小間斷角為 75176。⑵ 對于大型變壓器，輸電線的分布電容效應十分明顯，因此，當大型變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴重故障時，由于電感和電容的諧振使短路電流中的諧波含量明顯增加，有可能引起二次諧波制動的差動 保護延時動作。 各原理的分析及較 ⒈ 二次諧波制動原理 二次諧波制動原理實現(xiàn)較為簡單，因而廣泛應用。而故障電流最多 ?30 不對稱， ?150 范圍內(nèi)是對稱的。利用分相制動方式，當變壓器合閘時發(fā)生故障，保護不受健全相的影響，能夠快速出口。這種原理我們稱之為波形對稱原理。而故障電流的導數(shù)前半波和后半波基本對稱。波形對稱原理算法能滿足最不利的假設條件，在剩磁小的情況時，動作行為會更加可靠。由于變壓器鐵芯的非線性及剩磁和合閘角的離散性，其涌流也有很大的離散性。 經(jīng)分析可知，在 ?90 ( 2T 、 4T )范圍內(nèi)波形完全不對稱，在另 ?90 ( 1T 、 3T )范圍內(nèi)，波形方向?qū)ΨQ但數(shù)值上仍不 對稱，不全滿足 (335)式。 第 3 段 3T ： ?? 150~105 ， ?45 內(nèi) 1I 與 2I 方向?qū)ΨQ，數(shù)值上不完全對稱。 ?180 分為 4 段： 第 1 段 1T ： ?? 45~0 ， ?45 內(nèi) 1I 與 2I ，方向?qū)ΨQ，數(shù)值上不完全對稱。其 波形和圖 相似，只是兩頭的 2 段小波形比圖 寬 ?15 ( ?105 寬 )，見圖 。 用前半波和后半波作對稱度比較，假設一種嚴重的情況： msrcrbra ??????????? ? ??? 1 2 01 2 00 ???? cba ??? 流入繼電器的電流 cbjb III ?? 。對稱涌流的導數(shù) (見圖 )很有特點，可分為 3 段，中產(chǎn)一段是個較大的波形，其寬度為準確的 ?120 ，兩頭 2 個小波形與中間的方向相反，大小 可能不一樣，在 1 周內(nèi)有間斷角。 b 相電壓的負半波和浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 26 頁 c 相的負半波時間上 相差 ?120 ，由它們產(chǎn)生的涌流便是兩個峰值相差 ?120 但方向相同的單相涌流之差。如 b相負剩磁， b相電壓負半波產(chǎn)生涌流， c相負剩磁， c 相電壓負半波產(chǎn)生涌流。不管兩個涌流的大小如何，他們的峰值總是差 ?60 ，經(jīng)計算得出單向涌流的最小間斷角大于 ?90 ，即它們的波寬小于 ?270 ，其導數(shù)分布在時間軸的兩側，若用導數(shù)前半波與后 半波比較，如圖 所示，在 ?90 間斷角期間數(shù)值為零，是完全不對稱的，另 ?90 內(nèi)其方向?qū)ΨQ但在數(shù)值上也不對稱，多數(shù)點不滿足 (335)式。 a 相和 b 相涌流 方向相反，兩相電流之差便形成單向涌流。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 25 頁 ① 單向涌流的特征： 單向涌流是由剩磁方向相反的兩相涌流相減生成的電流。 假定 msrcrbra ??????????? ， ， ??? 1 2 01 2 00 ???? cba ??? 圖 空載合閘等效圖 經(jīng)分析得各相勵磁電流及其導數(shù)的波形，如圖 ，它們的間斷角為： ??? 906090 ??? jcjbja ??? 對于流入繼電器的涌流分為兩種：一種是偏于時間軸一側單向涌流 jaI 、 jcI ；另一種是分布于時間軸兩側的對稱涌流 jbI 。流人繼電器的電流是兩相電流之差。將一個周波內(nèi)電流導數(shù)的前半周與后半周作對稱比較，可以區(qū)分勵磁涌流和故障電流。 由 (338)式可求出涌流波寬為： 12 ??? ?? 式中： 11 t?? ? ； 22 t??? 由于 1tt? 時 0?I ，由 (338)式可求出 At a r c c o s11 ???? ??? 在 2tt? 時也有 0?I ，所以 ? ? ? ????? ??? 21 c o sc o s tt ? ?????? 222 122 ???? tt 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 24 頁 ? ? ? ? Atttj a rc c os222222 1112 ??????????? ??????????? 由此導出： ?0?? 時有最大波寬 max?j? ?？梢娫诳偞磐?? 瞬時值小于飽和磁通 s? 時，勵磁電流的瞬時值為零 ，總磁通 s? 大于時勵磁電流由 SP 直線確定。關于變壓器涌流的特點以及和 (335)式的關系簡單分析如下。連續(xù)比較半個周波，對于故障電流式 (335)恒成立，對于勵磁涌流有1/4 周波以上的點不滿足公式 (335)，這樣可以區(qū)分故障和涌流。具體方法如下：首 先將流人繼電器的差流進行微分，將微分后差流的前半波和后半波作對稱比較。這樣也保證了間斷角和波寬的正確測量。 ⑵ 用 VFC 自動調(diào)零技術消除 VFC 的零漂和變壓器正常運行時電流波形的不對稱 若變壓器在正常運行狀態(tài)，保護裝置即進行 VFC(壓頻變換 )自動調(diào)零運算，不斷地校正 VFC的基準值。對于非對稱涌流情況，由于 LH的飽和，間斷角中的反向電流可能使差流中的間斷角減小很多。 ⑴ 采用閉鎖條件和開放條件互為補充的涌流判據(jù) 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書（論文） 第 22 頁 若間斷角 ?65?d? ,則立即可靠閉鎖比率差動繼電器，反之，當波寬 ?140?W? , 且?65?d? 時，則短時開放比率差動繼電器，開放時間一到，若采樣值仍小于波寬的測量門坎，則可靠閉鎖比率差動繼電器，否則繼續(xù)開放比率差動繼電器。但此時獲取的間斷角較涌流一次波形中的間斷角有所減小。 勵磁涌流的一次波形具有明顯的間斷角特征。 在變壓器空載合閘和內(nèi)部故障時，三相差流幅值上升很快。該方法是在每周波內(nèi)獲得 72 點采樣數(shù)據(jù)的基礎上進行計算的， 在間斷角和波寬測量時采用浮動門坎的技術 ，從而在采樣速率上保證了間斷角和波寬的測量具有較高的精度。 ⒉ 間斷角原理在變壓器差動保護的微機實現(xiàn) 由于微機是離散采樣和計算變壓器各側的三相電流，因此利用微機來實現(xiàn)間斷角原理的變