【正文】 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 2dI 利用間斷角原理來躲過勵(lì)磁涌流 ⒈ 工作原理 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 21 頁(yè) 間斷角原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)采用如下判據(jù) : 間斷角： ?65?d? (331) 波寬： ?140?W? (332) 若間斷角 ?65?d? ，則認(rèn)為是勵(lì)磁涌流 ,而非變壓器內(nèi)部故障 ,此時(shí)立即閉鎖比率差動(dòng)繼電器，以防止其在變壓器空載合閘和外部故障切除電壓恢復(fù)過程中誤動(dòng)；若波寬 ?140?W? ，并且間斷角 ?65?d? ，則短時(shí)開放比率差動(dòng)繼電器，一旦 ?65?d? ，則立即閉鎖比率差動(dòng)繼電器。因此，目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際投人運(yùn)行的計(jì)算機(jī)變壓器保護(hù)大都采用該原理。 K 一二次諧波制動(dòng)比，常取 ~。常用的判別式為 : kII dd ?12/ 式中 : 1dI — 差流中的基波值 。 利用二次諧波制動(dòng)原理來躲過勵(lì)磁涌流 ⒈ 工作原理 勵(lì)磁涌流中含有大的偶次諧波分量，且二次諧波分量最大。 勵(lì)磁涌流的鑒別 在變壓器空載投入電源或外部故障切除后電壓恢復(fù)過程中，會(huì)出現(xiàn)勵(lì) 磁涌流。 假設(shè)： 一臺(tái)雙繞組變壓 器發(fā)生內(nèi)部匝間短路，已知 nII ?2 （額定負(fù)荷電流）， 4/ 21 ?II ，? ? ??? 18021 ??? II ，即 ? ? ??? 021 ???? II? ，因此有： nnnd IIIIII 3421 ????? ?? nnnr e s IIII 20c os4 ???? ? 可見在發(fā)生內(nèi)部匝間短路時(shí)且同時(shí)有流出的額定負(fù)荷電流時(shí)，由于 BII n ??1/2 （取為） ,保護(hù)動(dòng)作特性如圖 (b)，已知、當(dāng)制動(dòng)特性斜率 s 整定為 和 ??opI 時(shí)，保護(hù)靈敏動(dòng)作，靈敏系數(shù)為 ? ?]/[3/ 00 ?? ???? r e sr e sopopds e n IIsIIIK = 3/=4 為防止勵(lì)磁涌流造成誤動(dòng)（ 2 0I ? ， 1I 為涌流， 0resI ? ），采用二次諧波制動(dòng)方案， 當(dāng)100 50/ 10%H z H zII ? 時(shí)閉鎖保護(hù)；涌流檢測(cè)的有效時(shí)間推薦值為 5s，即在 5s 期間，計(jì)算100 50/Hz HzII，判斷是否為涌流， 5s 過后不再作此檢測(cè)。但是標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)在很大的外部短路電流作用下， 特別是暫態(tài)非周期分量電流的影響，兩側(cè) TA的傳統(tǒng)可能相差較大，出現(xiàn)幅值很大的暫態(tài)不平橫差流，但是兩側(cè)二次電流的相角差別不致太大（當(dāng)幅值誤差不超過 10% 時(shí)，相角誤差一般小于 ?7 ），制動(dòng)電流 ?cos21 III res ? 仍不小，只要 BII nres ?/ （圖中 B=）且同時(shí)有 BII n ?/1 和 BII n ?/2 ，制動(dòng)特性的斜率等于無窮大，縱差保護(hù)可靠不誤動(dòng)，如圖 (a)浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁(yè) 所示。 當(dāng)變壓器縱差保護(hù)區(qū)短路（包括相間、匝間短路和中性點(diǎn)接地一側(cè)的接地短路）， 如有： ?? 90270 ??? ， 則 0cos ?? ， 令制動(dòng)電流 resI =0，保護(hù)靈敏動(dòng)作。 標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)不僅適用于發(fā)電機(jī)而且適用于變壓器，下面以標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)在變壓器保護(hù)中的應(yīng)用為例。此外，還可把發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)中的標(biāo)積制動(dòng)原理引入到多繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)中，其差動(dòng)判據(jù)為： ?cosm ax2 psd ISII ? 式中： S 為制動(dòng)系數(shù)； )arg ( m ax ?? ?? psII? 。 如微機(jī)保護(hù)采用 16 位或 32 位微機(jī) (大型變壓器保護(hù) )，由于其計(jì)算處理能力很強(qiáng)，也可采用下述能反映“穿越電流”的制動(dòng)量的計(jì)算方法。對(duì)于三繞組變壓器，仿照雙繞組變壓器的算法，差動(dòng)電流 dI 可表示為三個(gè)繞組電流向量和的模值，制動(dòng)電流通常有兩種計(jì)算方法，或者用三個(gè)繞組電流向量的模值之和表示，或者用三個(gè)繞組電流向量的模值的最大者表示。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁(yè) II ? 1rr II ? m )( drrd IIIKI ??? 21 rrr III ?? m )()( drrrrd IIIKIIKI ????? 2rr II ? 圖 三段折線式比率制動(dòng)特性 方程中各基波電流相量可按傅氏算法或最小二乘算法進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)各 側(cè)電流的相位以及 TA變比誤差己由數(shù)字計(jì)算進(jìn)行了補(bǔ)償，并取各側(cè)電流流入變壓器為假定正方向。 微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理和算法主要可分為兩部分：一部分是如何區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，另一部分是如何鑒別勵(lì)磁涌流。在傳統(tǒng) 保護(hù)中，當(dāng)變壓器采用 Y/△ 聯(lián)接方式時(shí)，需將 Y 側(cè)三相 TA副邊接成 △ 形，以保證變壓器兩側(cè)同相電流在區(qū)外故障時(shí)相位一致。這種補(bǔ)償方法較常規(guī)采用的平衡線圈補(bǔ)償方式更為精確有效。由于 TA二次側(cè)電流不再進(jìn)行并聯(lián)差接，因此，較傳統(tǒng)方式相比，可進(jìn)一步減小因 TA變比不匹配、特性不一致以及二次負(fù)擔(dān)不平衡而產(chǎn)生的不平衡電流。如果只有母性Ⅰ有電源，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部有故障（如k2 點(diǎn)）時(shí)， I2=0，如圖 (c)，此時(shí)繼電器 KD仍能可靠動(dòng)作。 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為保證縱差動(dòng)保護(hù)的正確工作，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比 Bn ，且在忽略勵(lì)磁電流的情況下，則 I1=I2，繼電器 KD中 I=0電流，亦即在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩側(cè)的二次電流大小相等、方向相反，在繼電器中電流等于零，因此差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。 變壓器的差動(dòng)保護(hù)是利用比較變壓器各側(cè)電流的差值構(gòu)成的一種保護(hù)，其單線原理圖 變壓器裝設(shè)有電流互感器 TA1 和 TA2，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)，差動(dòng)繼電器 KD 并接在差回路中。另一方面，充分利用計(jì)算機(jī)的數(shù)字運(yùn)算、邏輯處理以及長(zhǎng)記憶能力，不斷探索新的保護(hù)原理 微機(jī)變壓器差 動(dòng)保護(hù) 差動(dòng)保護(hù)原理問世已有近百年歷史。這樣，當(dāng)故障在保護(hù)范圍的 0～ 90%以內(nèi)時(shí)，用半波算法計(jì)算很快就趨于真值，精度雖然 不高，但足以正確判斷是區(qū)內(nèi)故障；當(dāng)故障在保護(hù)范圍的 90%以外時(shí)，仍以全波富氏算法的計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn)，保證精度。其做法是在啟動(dòng)元件啟動(dòng)之后，先調(diào)用半波富氏算法程序，同時(shí)將保護(hù)范圍縮小 10%。當(dāng)故障發(fā)浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁(yè) 生半周后，半波算法即可計(jì)算出真值，但精度差；全波算法在發(fā)生故障一周后才能計(jì)算出真值，精度較半波好。富氏算法在衰減的非周期分量的影響下計(jì)算誤差很大。 ⒉ 半波富立葉算法 半波富立葉算法的 積分區(qū)間是 0～ T/2，利用半個(gè)周期的采樣值來計(jì)算電流電壓基波分量的正弦和余弦系數(shù)，其矩形計(jì)算公式為 NknknxNXNks?2)s i n ()(4 1201??? ??? NknknxNX Nkc?2)c o s ()(4 1201??? ??? ⒊ 兩種富氏算法的比較： 從濾波效果來看，全波富立葉算法不僅能完全濾除各次諧波分量和穩(wěn)定的直流分量，而且能較好地濾除線路分布電容引起的高頻分量，對(duì)隨機(jī)干擾信號(hào)的反應(yīng)也較小，而對(duì)畸變波形中的基頻分量；可平穩(wěn)和精確地作出響應(yīng)。此時(shí)，輸入信號(hào)可表示為： . ..)(. ..)()()( 210 ?????? txtxtxxtx m 對(duì)于 m次諧波 )(txm 又可表示為： m w tXm w tXtwXtx mcmsmmmm c oss i n)s i n(2)( ???? ? 式中： mX —— m 次諧波分量有效值； m? —— m 次諧波分量初相角； mw —— m 次諧波分量角頻率， mwwm? （ w 為基波頻率）。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁(yè) 富氏算法 富氏算法的基本思想源于富立葉級(jí)數(shù)。 若積分區(qū)間長(zhǎng)度正好為某次諧波的周期或周期的整倍數(shù)，則在此區(qū)間內(nèi)，該次諧波積分的結(jié)果是正負(fù)半波所圍成的面積正好相互抵消，因此，濾波器對(duì)應(yīng)于該次諧波濾去。 ⑵ 不能消除直流分量。此時(shí)有兩點(diǎn)采樣值正好大小相等，符號(hào)方向相反，相加后輸出為 0，121121 mffKT s ??? 事實(shí)上，時(shí)都可以消除 m 次諧波，其中 P=1， 2， ? 為基波頻率。 ⑵ 適當(dāng)選擇 K值后，能消除 m次及 m的整數(shù)倍次諧波。此時(shí)有，1mfPKTs? 故濾去的諧波次數(shù)為 : 1KTsfPm? 由此可見，當(dāng) 1f 和 Ts 已確定時(shí)，能去掉的諧波最低次數(shù)是在 P=1時(shí)計(jì)算的 m值，除此之外，還浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁(yè) 能濾掉 m 的整倍數(shù)的諧波。它表明該濾波器與前行輸出無關(guān)，所以這種濾波器是非遞歸型數(shù)字濾波器。 在微機(jī)保護(hù)中，數(shù)字濾波器的運(yùn)算過程可用下述常系數(shù)線性差分方程 來表示 ： )()()( 00 jnybinxany mj jmi i ???? ?? ?? 式中： )(nx 和 )(ny 分別為濾波器的輸入值和輸出值序列； ia 和 jb 為濾波器系數(shù)。 數(shù)字濾波器 數(shù)字濾波器是一個(gè)裝置或系統(tǒng)，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行某種加工處理 (運(yùn)算 )以達(dá)到取得信號(hào)中有用的頻率成分而去掉無用信息。 算法是研究保護(hù)的重點(diǎn)之一，衡量各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，主要的指標(biāo)可歸結(jié)為：計(jì)算精度響應(yīng)時(shí)間和運(yùn)算量。（綜合） 自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部通信（局域網(wǎng)或總線） PC 機(jī)通信（用于調(diào)試），對(duì)側(cè)保護(hù)通信（用于實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)保護(hù)） ⒍ 電源回路 供電電源回路提供了整個(gè)裝置所需的直流穩(wěn)壓電源，以保證整個(gè)裝置的可靠供電 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁(yè) 微機(jī)繼電保護(hù)算法基礎(chǔ) 在 微機(jī)繼電保護(hù)中，連續(xù)型的電壓、電流輸入信號(hào)經(jīng)過離散采樣和模數(shù)變換成為可用于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字量后，計(jì)算機(jī) 對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，確定保護(hù)所需的電氣量參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)的計(jì)算結(jié)果以及保護(hù)的動(dòng)作特性方程與定值，通過比較判斷，決定保護(hù)裝置的動(dòng)作行為。人機(jī)接口應(yīng)定時(shí)或在保護(hù)動(dòng)作后打印或顯示運(yùn)行情況及保護(hù)執(zhí)行結(jié)果。 ⒊ 開關(guān)量輸入 /輸出回路 由并行口光電耦合電路及有接地的中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘信號(hào)報(bào) 警及以外部接點(diǎn)輸入等工作。 ⒉ 繼電功能回路（ CPU 主系統(tǒng)） CPU主系統(tǒng)一般包括微處理器 CPU，只讀存儲(chǔ)器（ EPROM）隨即存取存儲(chǔ)器（ RAM）及定時(shí) 器（ TIME）等。 ⒈ 模擬量輸入系統(tǒng)（或稱數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)） 微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括：模擬量輸入變換回路、低通濾波回路、采樣保持回路和多路轉(zhuǎn)換器以及模擬轉(zhuǎn)換（ A/D）回路。微機(jī)保護(hù)主要包括進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的輸入 通道、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及相應(yīng)判斷的數(shù)字核心部分以及輸出通道?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。其它如遺傳算法、進(jìn)化 規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁(yè) 復(fù)雜問題的能力。自適應(yīng)繼電保護(hù)是一種繼電保護(hù)的基本原理，它使得繼電保護(hù)能自動(dòng)地對(duì)各種保護(hù)功能進(jìn)行調(diào)節(jié)或改變，以更適合于給定的電力系統(tǒng)的工況。 因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能。 ⒊ 綜合自動(dòng)化 繼電保護(hù)、操作控制和監(jiān)測(cè)的集成化趨向稱之為變電所等的綜合自動(dòng)化。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。 ⒉ 網(wǎng)絡(luò)化 目前，繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務(wù)），還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。DSP 的突出特點(diǎn)是計(jì)算能力強(qiáng)、精度高、總線速度快、吞吐量大。近年來，數(shù)字信號(hào)處理 (DSP)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)領(lǐng)域。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 7 頁(yè) ⒈ 微機(jī)保護(hù)硬件的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。 5. 使用方便 ⑴ 維護(hù)調(diào)試方便，縮短維修時(shí)間；⑵ 依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)可通過軟件方法改變特性、結(jié)構(gòu)。 3. 工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越 ⑴ 硬 件比較通用，制造容易統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；⑵ 裝置體積小，減少盤位數(shù)量；⑶功耗低。其主要的特點(diǎn)如下： 1． 改善和提高繼電保護(hù)的動(dòng)作特性和性能 ⑴ 用數(shù)學(xué)方程的數(shù)字方法構(gòu)成保護(hù)的測(cè)量元件，其動(dòng)作特性可以得到很大的改進(jìn)，或得到 常規(guī)保護(hù)（模擬式）不易獲得的特性；⑵ 用它的很強(qiáng)的記憶功能更好地實(shí)現(xiàn)故障分量保護(hù)；⑶ 可引進(jìn)自動(dòng)控制、新的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)和技術(shù) —— 自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN）等等。程序的好壞、正確與錯(cuò)誤都直接影響著保護(hù)性能的優(yōu)劣、正確或錯(cuò)誤。也就是說，微機(jī)繼電保護(hù)是由“硬件”和“軟件”兩部分組成