【正文】 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 。而勵(lì)磁涌流時(shí)，有大量的諧波分量存在 ，波形發(fā)生畸變，間斷，不對(duì)稱。 當(dāng)三相中某一相被判別為勵(lì)磁涌流，只閉鎖該相比率差動(dòng)元件。 勵(lì)磁涌流判別原理 ⒈ 利用諧波識(shí)別勵(lì)磁涌流 RCS978 系列變壓器成套保護(hù)裝置采用三相差動(dòng)電流中二次諧波、三次諧波的含量來(lái)識(shí)別勵(lì)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(dòng)電流中的二次諧波和三次諧波、 stI1 為對(duì)應(yīng)相的差流基波，xbk2 、 xbk3 分別為二次諧波和三次諧波制動(dòng)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(dòng)電流中的基波和五次諧波， xbk5 為五次諧波制動(dòng)系數(shù)。 差動(dòng)保護(hù)在過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)下的閉鎖判據(jù) 由于在變壓器過(guò)激磁時(shí) ,變壓器勵(lì)磁電流將激增 ,可能引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，因此 變壓器過(guò)勵(lì)磁對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響要消除，此外還要解決過(guò)勵(lì)磁保護(hù)如何更好的反映實(shí)際工況等問題。 即比率差動(dòng)保護(hù)只經(jīng)過(guò) TA 斷線判別 (可選擇 )，勵(lì)磁涌流判別即可出口。其比率差動(dòng)的動(dòng)作特性采用兩折線 (如圖 )。它可以保證靈敏度，同時(shí)由 于 TA 飽和判據(jù)的引入，區(qū)外故障引起的 TA 飽和不會(huì)造成誤動(dòng)。為防止在 TA飽和時(shí)差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng) ,裝置利用各側(cè)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(cè)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(dòng)的動(dòng)作特性采用三折線（如圖 ） ,勵(lì)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(dòng)動(dòng)作方程：浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 34 頁(yè) (421) (422) 其中 eI 為變壓器額定電流， mI......1 分別為變壓器各側(cè)電流， cdpdI 為穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)起動(dòng)定值， dI 為差動(dòng)電流， rI 為制動(dòng)電流， blk 為比率制動(dòng)系數(shù)整定值（ ?? blk ） ,推薦整定為?blk 。 穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù) 縱差保護(hù)所用 P級(jí)電流互感器在外部短路的暫態(tài)過(guò)程中，由于嚴(yán)重的非線性飽和特性不一致，造成縱差保護(hù)電流不平衡，使差動(dòng)電流增大，制動(dòng)電流減小，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。裝置采用三角形向星形變化來(lái)調(diào)整差流平衡 ,對(duì)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(lì)磁涌流特征 ,由于勵(lì)磁涌流閉鎖判據(jù)采用分相制動(dòng)差動(dòng)保護(hù) ,可明確區(qū)分涌流和故障的特征 ,大大加快保護(hù)的動(dòng)作速度 。 在 RCS978保護(hù)中是選用平衡系數(shù)來(lái)完成的。而 且電流互感器都是標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品，所以實(shí)際選用的變比一般均與計(jì)算變比不完一致。此起動(dòng)元件用來(lái)開放相應(yīng)側(cè)的零序過(guò)壓保護(hù)。此起動(dòng)元件用來(lái)開放相應(yīng)側(cè)的零序過(guò)流保護(hù)。此起動(dòng)元件用來(lái)開放相應(yīng)側(cè)的過(guò)流保護(hù)。此起動(dòng)元件用來(lái)開放工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)。此起動(dòng)元件用來(lái)開放穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)速斷保護(hù)。管理板的起動(dòng)元件未動(dòng)作，而 CPU 板對(duì)應(yīng)的保護(hù)元件動(dòng)作，裝置會(huì)報(bào)警 ，不會(huì)出口跳閘。 圖 保護(hù)程序結(jié)構(gòu)框圖 裝置管理總起動(dòng)元件及 CPU 板起動(dòng)元件 裝置管理板設(shè)有不同的起動(dòng)元件，起動(dòng)后開放出口正電源，同時(shí)開放 CPU 板相應(yīng)的保護(hù)元件，起動(dòng)后進(jìn)入故障計(jì)算程序。 正常運(yùn)行程序進(jìn)行裝置的自檢，裝置不正常時(shí)發(fā)告警信號(hào)，信號(hào)分兩種，一種是運(yùn) 行異常告警，這時(shí)不閉鎖裝置，提醒運(yùn)行人員進(jìn)行相應(yīng)處理；另一種為閉鎖告警信號(hào)，告警同時(shí)將裝置閉鎖，保護(hù)退出。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 32 頁(yè) 保護(hù)工作原理 主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波，開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、外部異常情況檢查和起動(dòng)判據(jù)的計(jì)算，根據(jù)是否滿足起動(dòng)條件而進(jìn)入正常運(yùn)行程序或故障計(jì)算程序。管理板工作過(guò)程類似，只是32 位 CPU 判斷保護(hù)啟動(dòng)后，只開放出口繼電器正電源。 DSP1 進(jìn)行后備保護(hù)的運(yùn)算， DSP2進(jìn)行主保護(hù)的運(yùn)算，結(jié)果傳給 32 位 CPU。另外 ,裝置還具有完善的錄波打印和事件報(bào)文功能 ,并配有后臺(tái)管理分析軟件。 裝置中差動(dòng)保護(hù)采用了獨(dú)特的差動(dòng)二次電流相位調(diào)整方法、可靠的勵(lì)磁涌流及 TA飽和判據(jù) ,反時(shí)限過(guò)激磁保護(hù)的動(dòng)作特性針對(duì)不同的變壓器過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)曲線進(jìn)行配合。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 31 頁(yè) 第四章 RCS978 系列變 壓器成套保護(hù)裝置的認(rèn)識(shí) RCS— 978數(shù)字式變壓器成套保護(hù)裝置 ,它集成了一臺(tái)主變的全套電量保護(hù) ,對(duì)每臺(tái)主變采用雙套主保護(hù)、雙套后備保護(hù)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(dòng)作。 （ 4）計(jì)算的冗余度大，波形對(duì)稱原理計(jì)算，特征非常明顯，無(wú)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(duì)變壓器剩磁的適應(yīng)能力強(qiáng)，當(dāng)變壓器有 0. 9 倍最 大磁通剩磁時(shí)，不需要附加判據(jù)，裝 置完全能正確動(dòng)作。 變壓器過(guò)激磁時(shí)，勵(lì)磁電流 ?I 很大，且含有較大的二次及五次諧波，此時(shí)二次諧波涌流判據(jù)不能閉鎖差動(dòng)保護(hù)，必須附設(shè)其它過(guò)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(dòng)保護(hù)具有一定的抗變壓器過(guò)激磁能力。當(dāng)變壓器空載合閘于內(nèi)部故障時(shí)，間斷角原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)能較清楚地從勵(lì)磁涌流中識(shí)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(shí)，保護(hù)跳閘時(shí)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(shí)均可能有較大的二次諧波電流存在，這必然延緩了差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。 ④ 目前所采用的二次諧波制動(dòng)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(lái)考慮的。 ② 超高壓長(zhǎng)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(lái)區(qū)分內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 29 頁(yè) 圖 變壓器差動(dòng)電流典型波形 由圖 可見，勵(lì)磁涌流波形與變壓器內(nèi)部故障時(shí)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(yīng)用原理上講，相比二次諧波來(lái)說(shuō)，間斷角還是有很大的優(yōu)勢(shì)的： (1) 利用了勵(lì)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(lì)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(jì)算涌流間斷角和波寬。由于微機(jī)保護(hù)是采樣離散數(shù)據(jù) ,這就需要較高的采樣率。但是，用微機(jī)實(shí)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(shí)差動(dòng)電流中的涌流最小間斷角為 75176。⑵ 對(duì)于大型變壓器，輸電線的分布電容效應(yīng)十分明顯 ，因此，當(dāng)大型變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，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(dòng)的差動(dòng)保護(hù)延時(shí)動(dòng)作。 各原理的分析及較 ⒈ 二次諧波制動(dòng)原理 二次諧波制動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，因而廣泛應(yīng)用。而故障電流最多 ?30 不對(duì)稱， ?150 范圍內(nèi)是對(duì)稱的。利用分相制動(dòng)方式，當(dāng)變壓器合閘時(shí)發(fā)生故障，保護(hù)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(duì)稱原理。而故障電流的導(dǎo)數(shù)前半波和后半波基本對(duì)稱。波形對(duì)稱原理算法能滿 足最不利的假設(shè)條件，在剩磁小的情況時(shí)，動(dòng)作行為會(huì)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(duì)稱，在另 ?90 ( 1T 、 3T )范圍內(nèi)，波形方向?qū)ΨQ但數(shù)值上仍不對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)稱度比較，假設(shè)一種嚴(yán)重的情況： msrcrbra ??????????? ? ??? 1 2 01 2 00 ???? cba ??? 流入繼電器的電流 cbjb III ?? 。對(duì)稱涌流的導(dǎo)數(shù) (見圖 )很有特點(diǎn)，可分為 3 段，中產(chǎn)一段是個(gè)較大的波形，其寬度為準(zhǔn)確的 ?120 ，兩頭 2 個(gè)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(fù)半波和浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 26 頁(yè) c 相的負(fù)半波時(shí)間上相差 ?120 ，由它們產(chǎn)生的涌流便是兩個(gè)峰值相差 ?120 但方向相同的單相涌流之差。如 b 相負(fù)剩磁， b 相電壓負(fù)半波產(chǎn)生涌流， c 相負(fù)剩磁， c 相電壓負(fù)半波產(chǎn)生涌流。不管兩個(gè)涌流的大小如何，他們的峰值總是 差 ?60 ，經(jīng)計(jì)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(dǎo)數(shù)分布在時(shí)間軸的兩側(cè)，若用導(dǎo)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(duì)稱的，另 ?90 內(nèi)其方向?qū)ΨQ但在數(shù)值上也不對(duì)稱，多數(shù)點(diǎn)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 25 頁(yè) 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(lì)磁電流及其導(dǎo)數(shù)的波形，如圖 ，它們的間斷角為： ??? 906090 ??? jcjbja ??? 對(duì)于流入繼電器的涌流分為兩種：一種是偏于時(shí)間軸一側(cè)單向涌流 jaI 、 jcI ；另一種是分布于時(shí)間軸兩側(cè)的對(duì)稱涌流 jbI 。流人繼電器的電流是兩相電流之差。將一個(gè)周波內(nèi)電流導(dǎo)數(shù)的前半周與后半周作對(duì)稱比較，可以區(qū)分勵(lì)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(shí) 0?I ，由 (338)式可求出 At a r c c o s11 ???? ??? 在 2tt? 時(shí)也有 0?I ，所以 ? ? ? ????? ??? 21 c o sc o s tt ? ?????? 222 122 ???? tt 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 24 頁(yè) ? ? ? ? Atttj a r c c o s222222 1112 ??????????? ??????????? 由此導(dǎo)出： ?0?? 時(shí)有最大波寬 max?j? ?？梢娫诳偞磐?? 瞬時(shí)值小于飽和磁通 s? 時(shí)，勵(lì)磁電流的瞬時(shí)值為零，總磁通 s? 大于時(shí)勵(lì)磁電流由 SP 直線確定。關(guān)于變壓器涌流的特點(diǎn)以及和 (335)式的關(guān)系簡(jiǎn)單分析如下。連續(xù)比較半個(gè)周波，對(duì)于故障電流式 (335)恒成立，對(duì)于勵(lì)磁涌流有1/4 周波以上的點(diǎn)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(jìn)行微分，將微分后差流的前半波和后半波作對(duì)稱比較。這樣也保證了間斷角和波寬的正確測(cè)量。 ⑵ 用 VFC 自動(dòng)調(diào)零技術(shù)消除 VFC 的零漂和變壓器正常運(yùn)行時(shí)電流波形的不對(duì)稱 若變壓器在正常運(yùn)行狀態(tài)，保護(hù)裝置即進(jìn)行 VFC(壓頻變換 )自動(dòng)調(diào)零運(yùn)算，不 斷地校正 VFC的基準(zhǔn)值。對(duì)于非對(duì)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(bǔ)充的涌流判據(jù) 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 22 頁(yè) 若間斷角 ?65?d? ,則立即可靠閉鎖比率差動(dòng)繼電器，反之，當(dāng)波寬 ?140?W? , 且?65?d? 時(shí)，則短時(shí)開放比率差動(dòng)繼電器，開放時(shí)間一 到，若采樣值仍小于波寬的測(cè)量門坎，則可靠閉鎖比率差動(dòng)繼電器，否則繼續(xù)開放比率差動(dòng)繼電器。但此時(shí)獲取的間斷角較涌流一次波形中的間斷角有所減小。 勵(lì)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(shí)，三相差流幅值上升很快。該方法是在每周波內(nèi)獲得 72 點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的， 在間斷角和波寬測(cè)量時(shí)采用浮動(dòng)門坎的技術(shù) ，從 而在采樣速率上保證了間斷角和波寬的測(cè)量具有較高的精度。 ⒉ 間斷角原理在變壓器差動(dòng)保護(hù)的微機(jī)實(shí)現(xiàn) 由于微機(jī)是離散采樣和計(jì)算變壓器各側(cè)的三相電流，因此利用微機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)間斷角原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)具有一些困難。利用上式很容易得出 1dI 與 2