1、PST 1200PST 1200變壓器保護變壓器保護保護原理保護原理 國電南自國電南自 2 PST 1200 數字式變壓器保護 主要內容采用的新原理、新技術采用的新原理、新技術差動保護差動保護后備保護后備保護非電量保護非電量保護國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 新原理q采用的新原理及技術采用的新原理及技術波形對稱原理的差動保護 波形快速比較法 全穩態啟動 三折線比率制動差動保護原理利用多側電流量的CT斷線識別原理 采用嵌入式多任務操作系統國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 差動保護q差動保護差動保護二次諧波原理 波形對稱原理啟動元件比率制動元件CT回路異常

2、判別元件國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 勵磁涌流q勵磁涌流 變壓器運行時，電源側勵磁繞組中將流過用于產生主磁通的勵磁電流，因此會在變壓器差動保護中產生不平衡電流。正常運行時，勵磁電流很小，產生的不平衡差流不會影響保護的動作；在變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復時，由于變壓器鐵芯的嚴重飽和，勵磁電流激增并發展為勵磁涌流（可達510倍的額定電流），此時在變壓器各側將形成較大的不平衡差流，導致變壓器保護誤動。 國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 勵磁涌流q單相變壓器勵磁涌流的典型特征l 與合閘角有關，合閘角為0度時，勵磁涌流最大l 波形偏離時間軸的一側，出

3、現間斷l 含有很大的非周期分量，間斷角越小，非周期分量越大l 含量大量的高次諧波，以二次諧波為主，間斷角越小，二次諧波越小國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 勵磁涌流q三相變壓器勵磁涌流的特征l 由于三相電壓的相位差，三相勵磁涌流不會相同，至少兩相出現不同程度的勵磁涌流l 某相勵磁涌流不能再偏離時間軸一側，變成對稱性涌流，其他兩相仍為偏離時間軸一側的非對稱性涌流，對稱性涌流的數值較小，非對稱涌流仍含有大量的非周期分量l 三相勵磁涌流中有一相或兩相二次諧波含量比較小，但至少一相比較大l 勵磁涌流的波形仍然是間斷的，但間斷角明顯減小國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器

4、保護 二次諧波二次諧波原理二次諧波原理本元件是為了在變壓器空投時防止勵磁涌流引起差動保護誤動, 其動作判據為：I Id * XB 2；其中：I為差動電流中的二次諧波含量；Id為變壓器差動電流；XB2為差動保護二次諧波制動系數；國電南自國電南自 9 PST 1200 數字式變壓器保護 波形對稱波形對稱原理波形對稱原理 將流入繼電器的差流進行微分, 將微分后波形的前半周數據和后半周數據逐點做對稱比較, 對于故障電流恒對稱; 而對于勵磁涌流基本不對稱.這樣可以有效地區分涌流和故障電流. 波形對稱原理是我們首先提出并實現工程化應用,享有發明專利,專利號為 ZL-95-1-12781.02/2/NkkN

5、kkKiiiif國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 波形對稱波形對稱原理波形對稱原理國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 性能特點 a i (a) (c) 90 180 270 360 t 90 180 270 360 -sia-ib ic-iaib-iccb -0.9 d(ic-ia)/dt 90 180 270 360 t(d) di/dt d(ia-ib)/dt d(ib-ic)/dt 90 180 270 360 t(d) iiaibic (b) (d)s變壓器磁通涌流及其導數國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 波形對稱波形對稱波形對

6、稱從數字濾波的角度來分析，波形對稱判據的構成實質上是差分后差動電流中偶次諧波的瞬時值與奇次諧波包括基波分量的瞬時值相比。按判據的動作條件，輸入電流中的偶次諧波為動作量，奇次諧波為制動量。與二次諧波制動原理相比，波形對稱判據充分利用了二次諧波以上的偶次諧波分量，提高了保護躲勵磁涌流誤動的能力。 國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 波形對稱波形對稱的優點波形對稱的優點u靈敏度高 抗干擾能力強u計算量小, 對硬件要求低u所用數據冗余度大, 容錯能力強,允許數據有一定偏差或個別數據受干擾.u當變壓器有涌流時發生內部故障,可以瞬間出口國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護

7、 波形對稱分側差動保護分側差動保護 高壓側、中壓側、公共繞組構成差動保護。高壓側、中壓側、公共繞組構成差動保護。 優點：保護原理簡單、調試方便，靈敏度高，不受勵磁涌流影響。 缺點：對匝間短路靈敏度低國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 波形對稱零序差動保護零序差動保護 高壓側、中壓側、公共繞組的零序電流構成差高壓側、中壓側、公共繞組的零序電流構成差動保護。動保護。 優點：接地短路靈敏度高，動作電流與變壓器調壓分接頭的調整無關，與勵磁涌流的關系僅有間接影響（基本無影響） 缺點：二次回路極性校驗，所用互感器較多，特性不一致的問題(中性點零序CT特性)國電南自國電南自 PST 120

8、0 數字式變壓器保護 五次諧波五次諧波判別元件五次諧波判別元件本元件是為了在變壓器過勵磁時防止差動保護誤動, 其動作判據為：I Id *XBB 5其中：I為差動電流中的五次諧波含量；Id為變壓器差動電流XBB5為差動保護五次諧波制動系數,軟件設軟件設定為定為0.38；國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 啟動元件差流啟動元件差流啟動元件差流突變啟動| i(t)-2i(t-T)+i(t-2T) |0.6Icd ； 差流穩態啟動 差流穩態啟動元件是為了防止經大電阻故障時相電流突變量啟動元件靈敏度不夠而設置的輔助啟動元件。該元件在差動電流大于差流穩態啟動門坎并持續5ms后啟動。差流穩

9、態啟動門坎為差動動作定值的80%。國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 比率制動比率制動比率制動 兩側差動：Icdd =|I1+I2|； Izdd =max(|I1|,|I2|) 三側差動：Icdd =|I1+I2+I3|； Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|) 四側差動： Icdd =|I1+I2+I3+I4|； Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|,|I4|) 五側差動： Icdd =|I1+I2+I3+I4+I5|； Izdd =(|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|)/2；國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 比率制

10、動比率制動曲線比率制動曲線IsdIcd Izd3IzdIzId K1=0.5 K2=0.7國電南自國電南自 CTCT斷線判別斷線判別q |i|0.1In且|IH|0.33Icd其中：i為相電流突變值 Ida,Idb,Idc為A,B,C三相差流值；Icd 為差動保護電流定值；In 為額定電流 ；IQ 前一次測量電流；IH 當前測量電流；ID 無流相的差動電流； IWI無電流門檻值，取0.04倍的CT額定電流； 以上條件同時滿足判CT斷線，僅條件（3）滿足，判為差流越限。 PST 1200 數字式變壓器保護 CT斷線國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 二次諧波原理框圖差動速斷元件

11、差動保護壓板投入差動保護控制字投入差動保護啟動TA斷線判別元件TA斷線開放差動保護控制字投入&=1&=1&差動保護動作跳變壓器各側開關A相比率差動元件動作B相比率差動元件動作C相比率差動元件動作A相二次諧波元件開放B相二次諧波元件開放C相二次諧波元件開放=1&A相五次諧波元件開放B相五次諧波元件開放C相五次諧波元件開放&五次諧波閉鎖退出&TA斷線發信號國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 波形對稱邏輯框圖國電南自國電南自 后備保護后備保護q 保護啟動元件q 相間阻抗保護元件q 接地阻抗保護元件q 復合電壓（方向）過流元件q 零序（

12、方向）過流元件q 間隙保護元件q 中性點保護元件q 非全相保護元件q 公共繞組過負荷元件q TV斷線判別元件 PST 1200 數字式變壓器保護 后備保護國電南自國電南自 啟動元件啟動元件q相電流突變啟動|i|kIn 其中： i為電流突變值； kIn為可整定的額定電流倍數q各種保護定值穩態啟動q過激磁跳閘啟動q非全相啟動 PST 1200 數字式變壓器保護 后備啟動國電南自國電南自 相間阻抗保護相間阻抗保護本保護采用相位比較原理，阻抗特性為偏移圓。 TV斷線時，相間阻抗保護退出。TV斷線后若電壓恢復正常，相間阻抗保護也隨之恢復正常。其動作判據為: Zxj =U/I Z1 =Zxj -Za Z2

13、 =Zxj +K *ZaZ1.Z2之間的相位差為,動作條件為90.其中: U為線電壓Uab，Ubc，Uca； I為U對應的線電流Iab，Ibc，Ica；Zxj為相間的測量阻抗值 Za為相間阻抗保護的定值(最大靈敏角的阻抗值)K為阻抗圓的偏移度 PST 1200 數字式變壓器保護 相間阻抗保護國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 相間阻抗保護ZxjZa-K*ZaZxj-ZaZxj+K*Za國電南自國電南自 接地阻抗保護接地阻抗保護本保護采用相位比較原理，阻抗特性為偏移圓。TV斷線時，接地阻抗保護退出。TV斷線后若電壓恢復正常，接地阻抗保護也隨之恢復正常。其動作判據為:Zjd=U/

14、（I+3I0*K0） Z1=Zjd-Za Z2=Zjd+K*ZaZ1.Z2之間的相位差為,動作條件為90。其 中 : U 為 相 電 壓 I 為 U 對 應 的 相 電 流 3I0為零序電流 Zjd為接地的阻抗值 Za為相間阻抗保護的定值(最大靈敏角的阻抗值) K為阻抗圓的偏移度 K0為零序電流補償系數 PST 1200 數字式變壓器保護 接地阻抗保護國電南自國電南自 復壓方向過流保護復壓方向過流保護本保護的方向元件TV斷線后退出。TV斷線后若電壓恢復正常，本保護也隨之恢復正常。本保護包括以下元件： q 復合電壓元件，電壓取自本側的電壓取自本側的TVTV或變壓器各側或變壓器各側TVTV，動作判

15、據為：min(Uab,Ubc,Uca)Ufx；以上兩個條件為“或”的關系；其中：Uab、Ubc、Uca為線電壓；Uddy為低電壓定值；U2為負序電壓；Ufx為負序電壓定值；q 功率方向元件，電壓電流取自本側的TV和TA，動作判據為： 若方向由控制字選擇為正向：UabIc UbcIa UcaIb三個夾角（電流落后電壓時角度為正），其中任一個滿足式45-135最大靈敏角為-45 PST 1200 數字式變壓器保護 復壓方向過流國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 復壓方向過流 Ua Ia -45 Ubc Uc Ub TA的正極性端指向母線復壓功率方向指向系統（母線）,保護動作區22

16、545，最大靈敏角為135；復壓功率方向指向變壓器；保護動作區45-135，最大靈敏角為-45；國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 零序方向過流 零序方向保護零序方向保護本保護TV斷線方向元件退出。TV斷線后若電壓恢復正常，本保護也隨之恢復正常。本保護包括以下元件：1） 零序過流元件，動作判據為：3I0 I0gl ；其中：3I0為零序電流，取自本側零序TA。 I0gl為零序過流的電流定值；2) 零序功率方向元件，動作判據為： 3U03I0夾角（電流落后電壓時角度為正） -195-15 其中： 3I0為中性點零序電流或三相電流 Ia,Ib,Ic在軟件中合成的零序電流 3U0為三

17、相電壓Ua，Ub，Uc自產零序電壓國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 零序方向過流 零序方向保護零序方向保護 3I0 -105 3U0國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 間隙保護 間隙零序保護間隙零序保護本保護反應變壓器間隙電壓和間隙擊穿的零序電流，可作為變壓器的后備保護。保護包括以下元件：1)間隙零序過壓元件，動作判據為： 3U0 U0L ；其中：3U0為零序電壓，取自本側零序TV； U0L為間隙零序過壓的電壓定值；2)間隙零序過流元件，動作判據為： 3I0g Iggl ；其中：3I0g為間隙零序電流，取自本側中性點間隙TA； Iggl為間隙零序過流的電流

18、定值；國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 中性點零序 中性點零序保護（公共繞組零序過流）中性點零序保護（公共繞組零序過流）本保護反應變壓器中性點電流，僅作為自藕變壓器的后備保護。本保護包括以下元件：中性點點過流元件，動作判據為： Izxd Iz ；其中：Izxd為中性點電流，取自本側中性點TA； Iz為中性點過流的電流定國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 過激磁保護 反時限過激磁保護反時限過激磁保護本保護作為大中型變壓器在過電壓或低頻率下運行的過激磁保護。 過激磁倍數N N=B/Be=(U/f)/(Ue/fe)；其中: U為變壓器高壓側母線電壓； f為系統頻率； Ue為變壓器高壓側母線額定電壓； fe為系統額定頻率；國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 過激磁保護 反時限過激磁保護反時限過激磁保護 1) 下限定時限元件，動作判據為： NNa ；其中：Na為下限定時限的定值； 2) 過激磁告警元件，動作判據為： NNx ； 其中：Nx為過激磁告警的定值； 3） 反時限元件，本元件為五段折線式；國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 過激磁保護 反時限過激磁保護反時限過激磁保護 Nc 上限定時限 反時限 Na 下限定時限 Tc T Ta T(s)國電南自國電南自 PST 1200 數字式變壓器保護 PT斷線