1、RCS-978變壓器保護變壓器保護公司員工公司員工1200人人, 90%具有大學學歷具有大學學歷,300多位碩士、多位碩士、30余位博士。余位博士。研發人員超過公司員工的研發人員超過公司員工的1/4，計劃建成，計劃建成500人的研發中心人的研發中心培養了一批培養了一批30多歲的學術帶頭人多歲的學術帶頭人 1人當選中國工程院院士人當選中國工程院院士1人獲得中國青年科技獎人獲得中國青年科技獎2人獲得江蘇省青年科技獎人獲得江蘇省青年科技獎18人入選國家和江蘇省各層次人才培養計劃人入選國家和江蘇省各層次人才培養計劃100多人次獲國家和省部級科技進步多人次獲國家和省部級科技進步合同總額：合同總額：200

2、8年年31億億公司情況簡介公司情況簡介沈國榮院士，公司董事長兼總經理，教授級高級工程師，博士生導師，江蘇武進人。1979年進入國網南京自動化研究院，1982年獲工學碩士學位，1999年當選為中國工程院院士，2003年當選第十屆全國政協委員，2004年獲“國家電網公司科技杰出貢獻獎”。長期從事繼電保護的科研和生產，研制的工頻變化量快速方向保護是繼電保護的重大突破。 該系列保護解決了超高速動作和可靠性的矛盾，而且在增強承受過渡電阻的能力、降低暫穩態超越及消除電力系統振蕩的影響等方面，兼備一系列國際領先的技術性能和指標。其大量而又成功的應用，為提高電力系統的穩定性和提高超高壓線路的輸送能力，作出了突

3、出貢獻。經營業績經營業績l2006年度銷售收入21.5億元，人均銷售超過200萬元，凈上繳國家稅收2.98億元，列江蘇納稅百強l2007年銷售24.8億元,凈上繳國家稅收2.6億元市場占有率市場占有率 核心產品占有率居行業首位核心產品占有率居行業首位國網國網220kV220kV及以上所有繼電保護使用統計（數據來源于及以上所有繼電保護使用統計（數據來源于20062006年國家電網公司年度報告）：年國家電網公司年度報告）：市場占有率市場占有率多年來，承擔了國家發改委、科技部和電力行業的多多年來，承擔了國家發改委、科技部和電力行業的多項重大科技攻關項目：項重大科技攻關項目： 1000kV1000kV

4、特高壓交流電網繼電保護研究特高壓交流電網繼電保護研究 800kV800kV特高壓直流控制保護系統特高壓直流控制保護系統 750kV750kV輸變電系統保護輸變電系統保護 500kV500kV超高壓直流輸電控制保護系統超高壓直流輸電控制保護系統 大區交直流互聯電網安全穩定控制研究大區交直流互聯電網安全穩定控制研究 電網在線決策安全穩定控制系統電網在線決策安全穩定控制系統 IEC 61850IEC 61850變電站自動化系統變電站自動化系統, , 數字化變電站數字化變電站技術創新技術創新4.54.5萬平方米的江寧開發區九龍湖南瑞繼保研發中心萬平方米的江寧開發區九龍湖南瑞繼保研發中心6 6萬平方米的

5、江寧開發區勝太路南瑞繼保生產試驗中心萬平方米的江寧開發區勝太路南瑞繼保生產試驗中心3.53.5萬平方米的常州博瑞機加工和高壓電氣試驗基地萬平方米的常州博瑞機加工和高壓電氣試驗基地占地占地430430畝的江寧科學園區新產業發展基地畝的江寧科學園區新產業發展基地主要產業基地主要產業基地應用業績應用業績國內重大工程：國內重大工程：國家電網公司國家電網公司1000kV1000kV晉東南晉東南- -南陽南陽- -荊門特高壓交流試驗示范工程：光纖距離荊門特高壓交流試驗示范工程：光纖距離保護、光纖差動保護、主變保護以及變電站綜合自動化系統保護、光纖差動保護、主變保護以及變電站綜合自動化系統國家電網公司向家壩

6、至上海國家電網公司向家壩至上海800kV800kV特高壓直流輸電示范工程：復龍換流站直特高壓直流輸電示范工程：復龍換流站直流控制保護設備流控制保護設備0808奧運：北京城區奧運：北京城區5 5座座500kV500kV變電站控制保護；奧運場館鳥巢、水立方、國家變電站控制保護；奧運場館鳥巢、水立方、國家會議中心等場館供電系統的控制保護會議中心等場館供電系統的控制保護葛洲壩葛洲壩- -南橋南橋500kV500kV直流輸電工程、西北直流輸電工程、西北- -華中直流聯網工程、三峽華中直流聯網工程、三峽上海上海500kV500kV直流輸電工程、中俄背靠背直流輸電工程的直流控制保護系統直流輸電工程、中俄背靠

7、背直流輸電工程的直流控制保護系統酒泉衛星發射基地神舟載人火箭發射電力保護控制系統酒泉衛星發射基地神舟載人火箭發射電力保護控制系統西北電網西北電網750kV輸變電工程：線路保護、變壓器保護、電抗器保護輸變電工程：線路保護、變壓器保護、電抗器保護一大批變電站的控制和保護系統一大批變電站的控制和保護系統: 400多個多個500kV變電站、變電站、3000多個多個220kV變變電站、電站、6000多個多個110kV變電站變電站 目前已銷往的目前已銷往的2121個國家個國家硬件配置圖交流信號低 通濾 波A/DDSP1DSP2CPU1外部開入串口打印出 口繼 電 器CPU板低通濾波A/DDSP3DSP4C

8、PU2管理板串口打印+E光隔光隔外部開入QDJCPLDCPLD先進的硬件核心采樣及運算單元采用高速數字信號處理芯片采樣及運算單元采用高速數字信號處理芯片（DSPDSP）以及）以及3232位位MC68332MC68332微處理器，精度高、微處理器，精度高、速度快，保證了保護算法的實時計算（速度快，保證了保護算法的實時計算（2424點點/ /周波）。周波）。輸入、輸出邏輯單元采用大規模可編程邏輯輸入、輸出邏輯單元采用大規模可編程邏輯陣列，靈活性高、兼容性強，在同一硬件平陣列，靈活性高、兼容性強，在同一硬件平臺上可開發出多種保護裝置。臺上可開發出多種保護裝置。硬件結構變壓器差動保護變壓器差動保護 變

9、壓器差動保護需要解決的主要問題：變壓器差動保護需要解決的主要問題：（1）工頻變化量、穩態高值、穩態低值的工頻變化量、穩態高值、穩態低值的比率差動保護、零序比率差動和分側比比率差動保護、零序比率差動和分側比率差動保護率差動保護（2）變壓器差動保護）變壓器差動保護TA飽和判別飽和判別（3）勵磁涌流識別原理勵磁涌流識別原理（4）Y-11接線變壓器電流相位補償的接線變壓器電流相位補償的 新方法新方法（5）高低壓側平衡系數）高低壓側平衡系數220KV主變主保護配置主變主保護配置lRCS978裝置中可提供一臺變壓器所需要的全部電量保護，主保護和后備保護可共用同一TA。這些保護包括：l穩態比率差動l差動速斷

10、l工頻變化量比率差動l零序比率差動/分側比率差動后備保護配置：后備保護配置：l復合電壓閉鎖方向過流l零序方向過流l零序過壓l間隙零序過流l后備保護可以根據需要靈活配置于各側。另外還包括以下異常告警功能：另外還包括以下異常告警功能：l過負荷報警l起動冷卻器l過載閉鎖有載調壓l零序電壓報警l公共繞組零序電流報警l差流異常報警l零序差流異常報警l差動回路TA斷線lTA異常報警和TV異常報警220 kV220 kVII母I母* TV21 TV21 TV22 TV22*II母I母TV3TV3TV4TV4差動速斷比例差動工頻變化量比例差動零序方向過流復合電壓過流零序方向過流復合電壓方向過流圖中所示保護在一

11、臺裝置中實現，所有量只接入裝置一次。利用第二組CT和第二臺裝置完成第二套保護功能（與第一套完全相同），構成雙主、雙后備 內選項可投退。復合電壓可選各側復合電壓，或各側復合電壓的“或”。2 21 12 21 12 22 21 11 1110 kV110 kV復合電壓方向過流零序過壓間隙零序過流OR零序過壓TA2TA2TA3TA3TA4TA4*TV12TV122 22 21 11 1TA1TA1TV11TV11*復合電壓方向過流零序方向過流旁母I母 II母復合電壓方向過流零序方向過流間隙零序過流OR零序過壓零序過壓零序過壓零序過壓TA6TA6TA7TA7TA8TA8TA9TA9(I側）(I側）(I

12、I側）(II側）35 kV35 kV(III側）(III側）(IV側）(IV側） RCS-978E在三圈變壓器中的典型應用配置 500KV變壓器主保護配置變壓器主保護配置lRCS978裝置中可提供一臺變壓器所需要的全部電量保護，主保護和后備保護可共用同一TA。這些保護包括：l穩態比率差動l差動速斷l工頻變化量比率差動l零序比率差動/分側比率差動后備保護配置：后備保護配置：l復合電壓閉鎖方向過流l零序方向過流l過激磁l相間阻抗與接地阻抗l后備保護可以根據需要靈活配置于各側。另外還包括以下異常告警功能：另外還包括以下異常告警功能：l過負荷報警l起動冷卻器l過載閉鎖有載調壓l零序電壓報警l差流異常報

13、警l零序/分側差流異常報警l差動回路TA斷線lTA異常報警和TV異常報警l過激磁報警I母II母500 kV500 kVTV1TV1*差動速斷比例差動工頻變化量比例差動阻抗保護過流保護零序方向過流過激磁零序過流復合電壓過流圖中所示保護在一臺裝置中實現，所有量只接入裝置一次。利用第二組CT和第二臺裝置完成第二套保護功能（與第一套完全相同），構成雙主、雙后備 內選項可投退。1 12 22 21 1零序過壓*2 21 1低壓繞組TA10低壓繞組TA10*TA1TA1TA2TA2TA5TA5*零序差動分側差動過流保護阻抗保護過流保護零序方向過流220 kV220 kV過激磁TV2TV2I母II母*1 1

14、2 2*2 21 1TA3TA3TA4TA4*I母TV3TV3*零序過流零序過流TA6TA6TA7TA7TA8TA8TA9TA9(I側）(I側）(II側）(II側）35 kV35 kV(III側）(III側）RCS-978C在自耦變壓在自耦變壓器中的典型器中的典型應用配置應用配置 穩態量低值差動保護首先規定首先規定TATA的正的正極性端在母線側，極性端在母線側，電流參考方向由電流參考方向由母線流向變壓器母線流向變壓器為正方向。為正方向。穩態低值比率差動繼電器穩態低值比率差動繼電器miidmiirercdqdeeberderecdqdeerbdercdqdrdIIIIIIIIIKIIIIIIII

15、IIKIIIIII11112161 . 05 . 5675. 065 . 01 . 05 . 05 . 02 . 0動作方程：動作方程：nneUSI113nneUSI223穩態低值比率差動繼電器穩態低值比率差動繼電器 穩態低值比率差穩態低值比率差動保護要經過勵動保護要經過勵磁涌流判據和過磁涌流判據和過激磁判據閉鎖。激磁判據閉鎖。 穩態低值比率差穩態低值比率差動保護要經過動保護要經過TA飽和判據閉鎖以飽和判據閉鎖以防止在防止在TA飽和時飽和時誤動。誤動。差動保護的不平衡電流差動保護的不平衡電流l變壓器差動保護不同于線路差動保護，是因為變壓器差動保護的不平變壓器差動保護不同于線路差動保護，是因為變

16、壓器差動保護的不平衡電流遠大于線路差動保護不平衡電流，因此變壓器差動保護的靈敏衡電流遠大于線路差動保護不平衡電流，因此變壓器差動保護的靈敏度及可靠程度都存在問題。變壓器差動保護不平衡電流產生的原因主度及可靠程度都存在問題。變壓器差動保護不平衡電流產生的原因主要有以下幾方面：要有以下幾方面：1.穩態情況下的不平衡電流穩態情況下的不平衡電流（1）由于變壓器各側電流互感器型號不同，即各側電流互感器的飽）由于變壓器各側電流互感器型號不同，即各側電流互感器的飽和特性和勵磁電流不同而引起的不平衡電流。它必須滿足電流互感器和特性和勵磁電流不同而引起的不平衡電流。它必須滿足電流互感器的的10%誤差曲線的要求。

17、誤差曲線的要求。（2）由于實際的電流互感器變比和計算變比不同引起的不平衡電流。）由于實際的電流互感器變比和計算變比不同引起的不平衡電流。（3）由于改變變壓器調壓分接頭引起的不平衡電流。）由于改變變壓器調壓分接頭引起的不平衡電流。（4）由于變壓器運行過勵磁而引起的不平衡電流。）由于變壓器運行過勵磁而引起的不平衡電流。2.暫態情況下的不平衡電流暫態情況下的不平衡電流（1）由于短路電流的非周期分量主要為電流互感器的勵磁電流，使）由于短路電流的非周期分量主要為電流互感器的勵磁電流，使其鐵芯飽和，誤差增大而引起不平衡電流。其鐵芯飽和，誤差增大而引起不平衡電流。（2）變壓器空載合閘的勵磁涌流，僅在變壓器一

18、側有電流。）變壓器空載合閘的勵磁涌流，僅在變壓器一側有電流。三折線的差動方程三折線的差動方程三段式比率制動特性中，電流啟動值是針對正常運行三段式比率制動特性中，電流啟動值是針對正常運行時的不平衡電流，因此應當躲開最大負荷情況下的不平衡時的不平衡電流，因此應當躲開最大負荷情況下的不平衡電流，通常取電流，通常取Icdqd=（0.20.5）IN。 使用三段式比率差動的特點就是反映了故障時的實際使用三段式比率差動的特點就是反映了故障時的實際情況，在較小的外部故障的情況下，情況，在較小的外部故障的情況下，Ie=（23）IN,電流互電流互感器飽和程度不深，誤差還是較小的，這時允許選取較小感器飽和程度不深，

19、誤差還是較小的，這時允許選取較小的制動系數（的制動系數（Kbl=0.20.5)，這樣相應的增加了動作區，這樣相應的增加了動作區，在區內故障時提高了靈敏度。在區內故障時提高了靈敏度。在較大的外部故障的情況下，可以選擇較大的制動系在較大的外部故障的情況下，可以選擇較大的制動系數數(Kbl=0.75)，這時電流互感器流過了很大的穿越性故障電，這時電流互感器流過了很大的穿越性故障電流，互感器飽和程度加深，誤差也隨之增大，應當選擇較流，互感器飽和程度加深，誤差也隨之增大，應當選擇較大的制動系數，同時在這種區內短路電流的情況下，差動大的制動系數，同時在這種區內短路電流的情況下，差動電流遠遠大于制動電流，可

20、以保證保護在區內故障時可靠電流遠遠大于制動電流，可以保證保護在區內故障時可靠動作。動作。區內故障時：如圖示，各側短路電流都是由母線流向變壓器，和參考方向一致，為正值，所以差動電流很大，容易滿足差動方程，差動保護動作。321IIIIdl區外故障時：區外故障時：如圖示在低壓母線上發生如圖示在低壓母線上發生故障。高、中壓側短路電故障。高、中壓側短路電流由母線流向變壓器，為流由母線流向變壓器，為正值。低壓側電流由變壓正值。低壓側電流由變壓器流向母線，為負值。把器流向母線，為負值。把變壓器看成電路上的一個變壓器看成電路上的一個節點，由節點電流定理，節點，由節點電流定理，流入的電流等于流出的電流入的電流等

21、于流出的電流，即相量和為流，即相量和為0，所以，所以差動電流差動電流差動保護不動作。差動保護不動作。0321IIIIdTA飽和對差動保護的影響（飽和對差動保護的影響（1） -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 A 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 B 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 C 相(A) t (ms) TA飽和時波形飽和時波形TA嚴重飽和時的主要特征嚴重飽和時的主要特征l1）二次電流波形有嚴重缺損，顯著非正弦。）二次電流波形有

22、嚴重缺損，顯著非正弦。l2）在短路后）在短路后TA很快進入深飽和，以致二次繞組的感應電動勢降很快進入深飽和，以致二次繞組的感應電動勢降為零。在相應的一段時間內二次電流為零，此時一次電流全部為零。在相應的一段時間內二次電流為零，此時一次電流全部成為勵磁電流。成為勵磁電流。l3）當一次電流全部成為勵磁電流后其瞬時值下降時）當一次電流全部成為勵磁電流后其瞬時值下降時TA逐漸退出逐漸退出飽和，當它下降到零繼而改變極性時鐵心安全退出飽和，二次飽和，當它下降到零繼而改變極性時鐵心安全退出飽和，二次繞組的感應電動勢增大，二次電流又幾乎與一次電流相等，但繞組的感應電動勢增大，二次電流又幾乎與一次電流相等，但這

23、時鐵心中有相當大的剩磁存在。這時鐵心中有相當大的剩磁存在。l4）當一次電流恢復初始的極性又上升時，由于有剩磁存在鐵心）當一次電流恢復初始的極性又上升時，由于有剩磁存在鐵心又很快飽和，二次電流又降為零。又很快飽和，二次電流又降為零。l5）在短路開始時鐵心要維持磁通不變，或者說勵磁回路的電感）在短路開始時鐵心要維持磁通不變，或者說勵磁回路的電感不允許其電流突變，一次電流全部變換為二次電流，不允許其電流突變，一次電流全部變換為二次電流，TA無誤差。無誤差。這段時間雖短，一般為這段時間雖短，一般為38ms ,但可以被差動保護所利用。但可以被差動保護所利用。區外故障伴隨區外故障伴隨TA飽和會引飽和會引起

24、差動保護誤動：起差動保護誤動：如圖示在低壓母線上發生故障。假設：如圖示在低壓母線上發生故障。假設：I11000AI22000A則則I33000A；但是但是由于低壓側由于低壓側TA飽和飽和，測到，測到的電流的電流I3很小，假設為很小，假設為0，則保護計，則保護計算的差動和制動電流為：算的差動和制動電流為：滿足差動方程，造成差動保護誤動。滿足差動方程，造成差動保護誤動。AIIIId3000321AIIIIr1500)(5 . 0321TA飽和處理方法飽和處理方法(1) 為防止在變壓器區外故障等狀態下為防止在變壓器區外故障等狀態下TA的暫態的暫態與穩態飽和所引起的穩態比率差動保護誤動作，與穩態飽和所

25、引起的穩態比率差動保護誤動作，裝置利用二次電流中的二次和三次諧波含量來判裝置利用二次電流中的二次和三次諧波含量來判別別TA是否飽和，所用的表達式如下：是否飽和，所用的表達式如下：其中其中I2為電流中的二次諧波，為電流中的二次諧波， I3為電流中的為電流中的三次諧波，三次諧波， I1為電流中的基波，為電流中的基波，k 2xb和和k 3xb為為某一比例常數。某一比例常數。當與某相差動電流有關的電流滿足以上表達當與某相差動電流有關的電流滿足以上表達式即認為此相差流為式即認為此相差流為TA飽和引起，閉鎖穩態比率飽和引起，閉鎖穩態比率差動保護。差動保護。133122*IkIIkIxbxbTATA飽和處理

26、方法飽和處理方法(2)(2)ereerdIIIIII8 . 02 . 18 . 06 . 0動作方程動作方程動作特性動作特性穩態高值比率差動繼電器穩態高值比率差動繼電器高值比率差動高值比率差動不受不受TATA飽和判據影響飽和判據影響。這樣當區內嚴重故障同時這樣當區內嚴重故障同時TATA飽和，低飽和，低值差動閉鎖，高值差動保護可以動作。值差動閉鎖，高值差動保護可以動作。高值和低值差動的配合1）區內輕微故障，短路電流小，）區內輕微故障，短路電流小，TA不飽和：不飽和：低值比率差動靈敏動作低值比率差動靈敏動作2）區內嚴重故障，短路電流大，）區內嚴重故障，短路電流大，TA飽和：飽和：低值閉鎖，高值動作

27、低值閉鎖，高值動作3）區外輕微故障，短路電流小，）區外輕微故障，短路電流小，TA不飽和：不飽和：差流為差流為0，低值和高值都不動作，低值和高值都不動作4）區外嚴重故障，短路電流大，）區外嚴重故障，短路電流大， TA飽和：飽和：低值閉鎖，高值差動由于定值比較高，差低值閉鎖，高值差動由于定值比較高，差流進入不到動作區，也不會動作。流進入不到動作區，也不會動作。鏈接：勵磁涌流鏈接：勵磁涌流識別原理識別原理l在正常運行時勵磁電流比較小，一般不超過額定電在正常運行時勵磁電流比較小，一般不超過額定電流的流的3%。可是在。可是在: (1)變壓器空載合閘（空投）變壓器空載合閘（空投） (2)區外故障切除后電壓

28、恢復時區外故障切除后電壓恢復時可能出現很大的勵磁電流。可能出現很大的勵磁電流。 勵磁涌流波形特征： 勵磁涌流的最大幅值很大，可能達到變壓勵磁涌流的最大幅值很大，可能達到變壓器額定電流的器額定電流的510倍。變壓器容量越小，該倍。變壓器容量越小，該倍數越大。倍數越大。 有很大的非周期分量。波形偏于時間軸的有很大的非周期分量。波形偏于時間軸的一側，因此波形嚴重不對稱。一側，因此波形嚴重不對稱。 有大量的諧波分量，尤其是二次諧波分量有大量的諧波分量，尤其是二次諧波分量含量較大。二次諧波與基波分量的比值含量較大。二次諧波與基波分量的比值一般均大于一般均大于0.15。 波形出現間斷，間斷角一般大于波形出

29、現間斷，間斷角一般大于60o。 12IIl 勵磁涌流的波形與合閘瞬間電壓的相位、鐵勵磁涌流的波形與合閘瞬間電壓的相位、鐵芯中剩磁的大小和方向、電源容量和變壓器容芯中剩磁的大小和方向、電源容量和變壓器容量的大小、鐵芯材料的性質和磁化曲線、變壓量的大小、鐵芯材料的性質和磁化曲線、變壓器的飽和磁密、合閘回路的阻抗和時間常數等器的飽和磁密、合閘回路的阻抗和時間常數等因素有關。因素有關。l 如果合閘時正好電壓達到最大值如果合閘時正好電壓達到最大值，就不會出，就不會出現非周期性的磁通，也就不會出現勵磁涌流，現非周期性的磁通，也就不會出現勵磁涌流，而只有正常時的勵磁電流。而只有正常時的勵磁電流。l 如果合閘

30、時正好電壓為零，勵磁涌流最大如果合閘時正好電壓為零，勵磁涌流最大。所以三相變壓器中三相的勵磁涌流大小是不一所以三相變壓器中三相的勵磁涌流大小是不一樣的。考慮到變壓器空投時電源三相電壓互差樣的。考慮到變壓器空投時電源三相電壓互差1200，所以無論在何時合閘至少有二相會出現，所以無論在何時合閘至少有二相會出現不同程度的勵磁涌流。不同程度的勵磁涌流。 勵磁涌流會引起差動保護誤動勵磁涌流會引起差動保護誤動NRNDIIIIIIII5)(5 . 0102121由于勵磁涌流最大可以達到由于勵磁涌流最大可以達到額定電流的額定電流的10倍，將勵磁涌流代倍，將勵磁涌流代入差動方程，可以看出此時差動入差動方程，可以

31、看出此時差動電流遠遠大于制動電流，滿足差電流遠遠大于制動電流，滿足差動方程，造成差動保護誤動。動方程，造成差動保護誤動。空投變壓器時勵磁涌流錄波圖（實際（實際500kV500kV自耦變壓器空充錄波圖）自耦變壓器空充錄波圖）勵磁涌流識別原理一 勵磁涌流識別采用勵磁涌流識別采用諧波制動諧波制動和和波形不對稱波形不對稱兩個原理。判兩個原理。判為涌流后分相閉鎖。為涌流后分相閉鎖。 諧波制動原理。利用諧波制動原理。利用差電流差電流Id中的二次和三次諧波分量中的二次和三次諧波分量與基波分量的比值作為閉鎖差動的判據。與基波分量的比值作為閉鎖差動的判據。 當滿足：當滿足： 或或 時分相閉鎖差動保護。時分相閉鎖

32、差動保護。 通常式中通常式中K2 、K3分別取為分別取為0.15和和0.2。二次諧波含量高。二次諧波含量高閉鎖差動保護避免了勵磁涌流情況下差動保護的誤動。閉鎖差動保護避免了勵磁涌流情況下差動保護的誤動。三次諧波含量高閉鎖差動保護主要是為了在供給鋼廠等三次諧波含量高閉鎖差動保護主要是為了在供給鋼廠等非線性負荷較大的用戶的變壓器中防止差動保護誤動。非線性負荷較大的用戶的變壓器中防止差動保護誤動。 133122 IKIIKI鏈接：勵磁涌流識別原理二 與門分相開放差動保護。與門分相開放差動保護。 式中式中 差電流的全周積分值。差電流的全周積分值。 SS1S2 兩個相距半周的差電流瞬時值兩個相距半周的差

33、電流瞬時值 之和的全周積分值。之和的全周積分值。 S+=S1-S2 大于大于1的常數。的常數。 門檻值。門檻值。 tbSSSKSSSbKtSS1S2S1S2勵磁涌流短路電流工頻變化量的物理解釋工頻變化量的物理解釋I=IK-IN工頻變化量比率差動保護工頻變化量比率差動保護 除常規的穩態量的比率差動保護外增加了除常規的穩態量的比率差動保護外增加了 工工頻變化量的比率差動保護。其動作方程為頻變化量的比率差動保護。其動作方程為:m1iirm1iiderdrddtdtdImaxIII2I3.0I75.0I2I6.0III25.1IererII II 變壓器的工頻變化量的比率差動保護變壓器的工頻變化量的比

34、率差動保護 ：為各支路工頻變化量電流的相量和：為各支路工頻變化量電流的相量和 ：為各支路工頻變化量電流的標量和：為各支路工頻變化量電流的標量和 : :為固定門檻為固定門檻 : :為浮動門檻。浮動門檻的設置可防為浮動門檻。浮動門檻的設置可防止在系統發生振蕩時或頻率有偏移時保護誤止在系統發生振蕩時或頻率有偏移時保護誤動動 理論上，工頻變化量比率差動制動系數可取理論上，工頻變化量比率差動制動系數可取較高的數值，這樣有利于防止區外故障較高的數值，這樣有利于防止區外故障TATA飽飽和等因素所造成的差動保護誤動。和等因素所造成的差動保護誤動。 dthIdtIII工頻變化量差動繼電器的動作特性eI2 . 0

35、0eI26 . 075. 0dIrI工頻變化量比率差動繼電器的優點工頻變化量比率差動繼電器的優點 負荷電流對它沒有影響。對穩態量的比率差動繼電負荷電流對它沒有影響。對穩態量的比率差動繼電器，負荷電流是一個制動量。會影響內部短路的靈器，負荷電流是一個制動量。會影響內部短路的靈敏度。敏度。 受過渡電阻影響小。受過渡電阻影響小。 由于上述原因工頻變化量比率差動繼電器比較靈敏。由于上述原因工頻變化量比率差動繼電器比較靈敏。提高了重負荷下少匝數的匝間短路時的靈敏度提高了重負荷下少匝數的匝間短路時的靈敏度。由由于制動系數取得較高再加上采用浮動門檻技術，在于制動系數取得較高再加上采用浮動門檻技術，在發生發生

36、區外各種故障、功率倒方向、區外故障中出現區外各種故障、功率倒方向、區外故障中出現TATA飽和與飽和與TATA暫態特性不一致等狀態下也不會誤動作。暫態特性不一致等狀態下也不會誤動作。使得保護的安全性與靈敏度同時得到了兼顧。使得保護的安全性與靈敏度同時得到了兼顧。 變壓器發生輕微匝間短路變壓器發生輕微匝間短路（C相相1.5%匝間短路）匝間短路）工頻頻變化量差工頻變化量差動常規差動工頻變化量比率差動保護 工頻變化量差動保護經過勵磁涌流判據閉鎖（諧波制工頻變化量差動保護經過勵磁涌流判據閉鎖（諧波制動原理和波形不對稱原理）。動原理和波形不對稱原理）。 工頻變化量差動保護經過過激磁判據閉鎖（差電流五工頻變

37、化量差動保護經過過激磁判據閉鎖（差電流五次諧波含量）。次諧波含量）。Y /11接線接線*A a IABIICcIIbaIIabIIcBC c bRCS978RCS978采用采用YY折算折算( (以以Yd11Yd11為例為例) )3/ )(3/ )(3/ )(bccabbcaaIIIIIIIII電流相位補償新方法電流相位補償新方法 由由Y相位補償新方法：在軟件中將相位補償新方法：在軟件中將側側電流做一個兩相電流之差的運算。為求得零電流做一個兩相電流之差的運算。為求得零序電流的平衡，將序電流的平衡，將Y側電流減去零序電流。側電流減去零序電流。 側側 Y側側3/ )(3/ )(3/ )(bccabb

38、caaIIIIIIIII000IIIIIIIIICCBBAA電流相位補償新方法電流相位補償新方法 采用采用Y相位補償的新方法后，由于相位補償的新方法后，由于Y側沒有進行兩相電流差的計算，變壓器側沒有進行兩相電流差的計算，變壓器空載合閘時各相有涌流時其特征都很明空載合閘時各相有涌流時其特征都很明顯。有涌流時閉鎖保護更加可靠。顯。有涌流時閉鎖保護更加可靠。 另外當判別出涌流特征后可實行分相閉另外當判別出涌流特征后可實行分相閉鎖。當空投在故障變壓器上時由于故障鎖。當空投在故障變壓器上時由于故障相肯定沒有涌流特征所以故障相的差動相肯定沒有涌流特征所以故障相的差動保護沒被閉鎖可以快速跳閘。試驗表明，保護

39、沒被閉鎖可以快速跳閘。試驗表明，空投在故障變壓器上保護動作時間小于空投在故障變壓器上保護動作時間小于40mS。差動保護高低壓側折算差動保護高低壓側折算nnnUSI113LHnnnII12差動保護中的平衡系數的計算算變壓器各側一次額定電流：式中Sn為變壓器最大額定容量，U1n為變壓器計算側額定電壓（注意！：應以運行的實際電壓為準，如（注意！：應以運行的實際電壓為準，如220kV220kV側實際的運側實際的運行電壓為行電壓為242kV242kV，U U1n1n應取應取242kV242kV）。）。2.算變壓器各側二次額定電流：式中I1n為變壓器計算側一次額定電流，nLH為變壓器計算側TA變比。l3.

40、計算變壓器各側平衡系數：計算變壓器各側平衡系數： ,其中式中I2n為變壓器計算側二次額定電流，I2nmin為變壓器各側二次額定電流值中最小值，I2nmax為變壓器各側二次額定電流值中最大值。bnnphKIIK2min2)4,min(min2max2nnbIIK1 1）例如：）例如：I IHnHn=2A,I=2A,IMnMn=10A,I=10A,ILnLn=16A,=16A, 則：則： I Iminmin=2; I=2; Imaxmax=16 ;K=16 ;Kb b=4;=4; K K1 1=(2/2)=(2/2)* *4=44=4； K K2 2=(2/10)=(2/10)* *4=0.84=

41、0.8；K K3 3=(2/16)=(2/16)* *4=0.54=0.5 為了提高接地故障的靈敏度，針對自耦變壓器，裝置為了提高接地故障的靈敏度，針對自耦變壓器，裝置 設有零序差動或分側差動。設有零序差動或分側差動。 零序差動保護可保護變壓器零序差動保護可保護變壓器Y Y側的各種接地故障，分側的各種接地故障，分 側差動保護可保護變壓器側差動保護可保護變壓器Y Y側的各種接地故障和相間側的各種接地故障和相間 故障，但它們都不能保護變壓器故障，但它們都不能保護變壓器Y Y側的匝間短路。側的匝間短路。 零序差動保護和分側差動保護都不必經勵磁涌流判據零序差動保護和分側差動保護都不必經勵磁涌流判據 閉

42、鎖。閉鎖。零序比率差動和分側比率差動保零序比率差動和分側比率差動保護護零序比率差動和分側比率差動保護原理高壓側中壓側公共繞組側低壓側現有零差保護存在的問題現有零差保護存在的問題 零序零序TATA極性不易校驗問題。極性不易校驗問題。 在變壓器區外三相短路或勵磁涌流狀態在變壓器區外三相短路或勵磁涌流狀態下，由于三相下，由于三相TATA特性不一致和特性不一致和TATA飽和程飽和程度不一致等因素的影響，零差保護可能度不一致等因素的影響，零差保護可能誤動作的問題。誤動作的問題。零序比率差動繼電器零序比率差動繼電器 各側零序電流均由裝置自產得到，各側各側零序電流均由裝置自產得到，各側TATA二次零序電二次

43、零序電 流由軟件調整平衡，這樣可避免采用零序流由軟件調整平衡，這樣可避免采用零序TATA極性不易極性不易 校驗等問題。校驗等問題。 裝置在理論分析與實驗的基礎上，采用正序電流制動裝置在理論分析與實驗的基礎上，采用正序電流制動 與與TATA飽和判據相結合的方法，保證零差保護在變壓器飽和判據相結合的方法，保證零差保護在變壓器 區外三相短路、或勵磁涌流情況下不誤動。區外三相短路、或勵磁涌流情況下不誤動。 正序電流制動判據：正序電流制動判據： ，滿足本判據開放保護。滿足本判據開放保護。100II零序比率差動繼電器零序比率差動繼電器cwdcworcdqdnrbdnrcdqddIIIIIIIIIIIKII

44、III002010002010000000,max5 . 05 . 0動作方程：動作方程：動作特性：動作特性：cdqd0INI5 . 00d0Ir0Ibl0K5 . 0推薦自耦變壓器正常運行發生A相1匝對地短路（零差保護動作）（零差保護動作）實例實例自耦變壓器區外出口三相短路并伴隨TA飽和 （零差保護不誤動）（零差保護不誤動）實例實例復合電壓閉鎖方向過流復合電壓閉鎖方向過流l變壓器過電流保護通常是作為主變壓器內部故障及相變壓器過電流保護通常是作為主變壓器內部故障及相鄰設備不對稱故障的后備保護，其電流整定不與相鄰設備鄰設備不對稱故障的后備保護，其電流整定不與相鄰設備配合，應按照躲過主變壓器最大負

45、荷電流整定，時間整定配合，應按照躲過主變壓器最大負荷電流整定，時間整定應躲開低壓側所有出線保護的最長時間。應躲開低壓側所有出線保護的最長時間。也就是說，過電流保護主要作用還是保護主變壓器設也就是說，過電流保護主要作用還是保護主變壓器設備的，但也要做為低壓側母線的遠后備保護，由于整定不備的，但也要做為低壓側母線的遠后備保護，由于整定不能與線路保護配合，因此電流保護的時間應大于低壓側線能與線路保護配合，因此電流保護的時間應大于低壓側線路的最長整定時間。路的最長整定時間。如果在過電流保護的靈敏度不足的情況下，一般采用如果在過電流保護的靈敏度不足的情況下，一般采用復合電壓閉鎖過電流保護。通過整定控制字

46、可選擇各段過復合電壓閉鎖過電流保護。通過整定控制字可選擇各段過流是否經過復合電壓閉鎖，是否經過方向閉鎖，是否投入，流是否經過復合電壓閉鎖，是否經過方向閉鎖，是否投入，跳哪幾側開關。跳哪幾側開關。 復合電壓指相間電壓低或負序電壓高： UUZD 或 U2U2ZD對于變壓器某側復合電壓元件可通過整定控制字選擇是否引入其它側的電壓作為閉鎖電壓，例如對于I側后備保護，裝置分別設有控制字，如過流保護經過流保護經II側復壓閉鎖側復壓閉鎖等，來控制過流保護是否經其II側復合電壓閉鎖；l當過流保護經過流保護經II側復壓閉鎖側復壓閉鎖控制字整定為1時，表示I側復壓閉鎖過流可經過II側復合電壓起動； 當過流保護經過

47、流保護經II側復壓閉鎖側復壓閉鎖控制字整定為0時，表示I側復壓閉鎖過流不經過II側復合電壓起動。各段過流保護均有過流經復壓閉鎖過流經復壓閉鎖控制字，當過流經過流經復壓閉鎖復壓閉鎖控制字為1時，表示本段過流保護經復合電壓閉鎖。方向元件： l裝置后備保護分別設有控制字裝置后備保護分別設有控制字過流方向指向過流方向指向來控制過來控制過流保護各段的方向指向。當流保護各段的方向指向。當過流方向指向過流方向指向控制字為控制字為00時，方向指向系統，靈敏角為時，方向指向系統，靈敏角為225225，當，當過流方向過流方向指向指向控制字為控制字為11時，方向指向變壓器，靈敏角為時，方向指向變壓器，靈敏角為454

48、5 l同時裝置分別設有控制字同時裝置分別設有控制字過流經方向閉鎖過流經方向閉鎖來控制過流來控制過流保護各段是否經方向閉鎖保護各段是否經方向閉鎖 l方向元件按相配置，方向元件按相配置，電壓元件為相電壓的正序分量電壓元件為相電壓的正序分量（如（如A A相為相為U UA1A1），電流為實際相電流（如），電流為實際相電流（如A A相為相為I IA A）。）。接相配置正序電壓極化的方向元件接相配置正序電壓極化的方向元件lA型和型和E型，選型，選0接線且電壓用正序電壓，當電流極接線且電壓用正序電壓，當電流極性指向變壓器，方向元件也指向變壓器時，方向元件性指向變壓器，方向元件也指向變壓器時，方向元件的靈敏角

49、為的靈敏角為48，向量分析如圖，向量分析如圖4.1所示。所示。l由圖由圖4.1-a可知，假定短路阻抗角可知，假定短路阻抗角為為78時，在時，在AB相相間故障時，間故障時，IAK落后落后 UA148，故，故0接線的接線的A相元件能相元件能最靈敏的反應最靈敏的反應AB故障。故障。l由圖由圖4.1-b可知，當三相故障時，可知，當三相故障時，IAK落后落后UA1短路阻抗短路阻抗角，假設角，假設=78時，距最靈敏線差時，距最靈敏線差30。l由圖由圖4.1-c可知，當可知，當CA相故障時，假如相故障時，假如=78時，距時，距最靈敏線差最靈敏線差60，但在，但在CA相故障時，相故障時，C相元件最靈敏。相元件

50、最靈敏。因而，在相間故障時，故障領前相的方向元件，可在因而，在相間故障時，故障領前相的方向元件，可在最靈敏狀態下動作，三相故障時，三個方向元件均可最靈敏狀態下動作，三相故障時，三個方向元件均可動作。動作。a.AB故障 b.三相故障 c.CA相故障 相間方向元件動作特性方向指向變壓器方向指向變壓器 方向指向系統方向指向系統 Ilm=45Ilm=225UlUlTV異常對復合電壓元件、方向元件的影響 lTV異常對復合電壓元件、方向元件的影響：異常對復合電壓元件、方向元件的影響：l裝置設有整定控制字TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則來控制TV斷線時方向元件和復合電壓元件的動作行為。 若TV斷線保護投

51、退原則斷線保護投退原則控制字為1，當判斷出本側TV異常時，方向元件和本側復合電壓元件不滿足條件，但本側過流保護可經其它側復合電壓閉鎖（過流保護經過其他側復合電壓閉鎖投入情況）；若TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則控制字為0，當判斷出本側TV異常時，方向元件和復合電壓元件都滿足條件，這樣復合電壓閉鎖方向過流保護就變為純過流保護 不論TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則控制字為0或1，都不會使本側復合電壓元件起動其它側復壓過流。本側電壓退出對復合電壓元件、方向元件的影響： 當本側TV檢修或旁路代路未切換TV時，為保證本側復合電壓閉鎖方向過流的正確動作，需投入本側本側電壓退出電壓退出壓板或整定控制

52、字，此時它對復合電壓元件、方向元件有如下影響： (1)本側復合電壓元件不啟動，但可由其它側復合電壓元件起動（過流保護經過其它側復合電壓閉鎖投入情況）； (2)本側方向元件輸出為正方向； (3)不會使本側復合電壓元件起動其它側過流元件（其它側過流保護經過本側復合電壓閉鎖投入情況）。 方向指向系統或變壓器時的保護范圍方向指向系統或變壓器時的保護范圍l過流保護方向元件指向系統時，此時做為系統故障的后備保護，保護范圍是本側母線故障及母線出口處故障。l方向元件指向變壓器時，保護范圍是：變壓器故障、對側母線故障及母線出口處故障。復合電壓閉鎖方向過流邏輯框圖&=1&方向元件&復合電壓

53、元件=1&=1&=1t本側電壓退出硬壓板投入低電壓元件動作負序電壓元件動作TV斷線其它側復合電壓起動元件動作方向判別滿足TV斷線本側電壓退出硬壓板投入過流保護經方向閉鎖投入過流元件動作本側復合電壓起動元件=1過流保護經復合電壓閉鎖投入過流保護硬壓板投入過流保護軟壓板投入過流保護起動元件動作過流保護跳閘零序方向過流保護l 零序過流保護，主要作為變壓器中性點接地運行時接地故障后備保護。通過整定控制字可控制各段零序過流是否經方向閉鎖，是否經零序電壓閉鎖，是否經諧波閉鎖，是否投入，跳哪幾側開關。l方向元件所采用的零序電流：方向元件所采用的零序電流： 裝置設有零序方向判別用自產零序電流零

54、序方向判別用自產零序電流控制字來選擇方向元件所采用的零序電流。若零序方向判別用自產零序電流零序方向判別用自產零序電流控制字為1，方向元件所采用的零序電流是自產零序電流；若零序方向判別用自產零序電流零序方向判別用自產零序電流控制字為0，方向元件所采用的零序電流為外接零序電流。零序方向元件： l 裝置分別設有零序方向指向零序方向指向控制字來控制零序過流各段的方向指向。當零序方向指向零序方向指向控制字為1時，方向指向變壓器，方向靈敏角為255；當零序方向指向零序方向指向控制字為0時，表示方向指向系統，方向靈敏角為75。l 方向元件的動作特性如下圖所示。同時裝置分別設有零序過流經方向閉鎖零序過流經方向

55、閉鎖控制字來控制零序過流各段是否經方向閉鎖。當零序過流經方零序過流經方向閉鎖向閉鎖控制字為1時，本段零序過流保護經過方向閉鎖。零序方向元件動作特性方向指向系統方向指向系統 方向指向變壓器方向指向變壓器lm=75lm=255I0I03U03U0l注意：注意：l方向元件所用零序電壓固定為自產零序電壓自產零序電壓。以上所指的方向均是指零序電流外接套管TA的正極性端在母線側（變壓器中性點的零序電流TA的正極性端在變壓器側），具體參見前面保護配置圖，否則以上說明將與實際情況不符。l零序過流零序過流I段和段和II段所采用的零序電流：段所采用的零序電流： 裝置分別設有零序過流用自產零序電流零序過流用自產零序

56、電流控制字來選擇零序過流各段所采用的零序電流。若零序過流用自產零序電流零序過流用自產零序電流控制字為1時，本段零序過流所采用的零序電流為自產零序電流；若零序過流用自產零序電流零序過流用自產零序電流控制字為0時，本段零序過流所采用的零序電流是外接零序電流。l零序過流III段固定為外接零序電流。l零序電壓閉鎖元件：零序電壓閉鎖元件： 裝置設有零序過流經零序電壓閉鎖零序過流經零序電壓閉鎖控制字來控制零序過流各段是否經零序電壓閉鎖。當零序過流經零序電壓閉鎖控制字為1時，表示本段零序過流保護經過零序電壓閉鎖。TV異常對零序方向元件的影響： lTV異常對零序電壓閉鎖元件、零序方向元件的影響：異常對零序電壓

57、閉鎖元件、零序方向元件的影響： 裝置設有TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則控制字來控制TV斷線時零序方向元件和零序電壓閉鎖元件的動作行為。若TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則控制字為1，當裝置判斷出本側TV異常時，方向元件和零序電壓閉鎖元件不滿足條件；若TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則控制字為0，當裝置判斷出本側TV異常時，方向元件和零序電壓閉鎖元件都滿足條件，零序電壓閉鎖零序方向過流保護就變為純零序過流保護。本側電壓退出對零序方向過流的影響： l 當本側TV檢修或旁路代路未切換TV時，為保證本側零序電壓閉鎖零序方向過流的正確動作，需投入本側電壓退出本側電壓退出壓板或整定控制字，此時它

58、對零序電壓閉鎖零序方向過流有如下影響： (1) 零序電壓閉鎖元件開放； (2) 方向元件輸出為正方向。RCS-978零序過流保護邏輯框圖&=1&零序方向元件&零序方向滿足TV斷線零序過流保護軟壓板投入零序過流保護起動元件動作零序過流保護硬壓板投入零序過流元件動作&本側電壓退出硬壓板投入=1零序過流保護經方向閉鎖投入零序過流保護跳閘t變壓器的零序電流保護間隙零序電流保護零序過電壓保護l大接地電流系統中，中心點直接接地的變壓器裝大接地電流系統中，中心點直接接地的變壓器裝設零序電流保護作為接地短路的后備保護。設零序電流保護作為接地短路的后備保護。l大接地電流系統中，中

59、心點又可能不接地的大接地電流系統中，中心點又可能不接地的分級分級絕緣變壓器絕緣變壓器需裝設間隙零序電流保護和零序過電需裝設間隙零序電流保護和零序過電壓保護作為接地短路的后備保護。壓保護作為接地短路的后備保護。l大接地電流系統中，中心點又可能不接地的大接地電流系統中，中心點又可能不接地的全絕全絕緣變壓器緣變壓器需裝設零序過電壓保護作為接地短路的需裝設零序過電壓保護作為接地短路的后備保護。后備保護。當變壓器中性不接地當變壓器中性不接地運行時，如圖示，當發運行時，如圖示，當發生單相接地故障，中性生單相接地故障，中性點點N N電位升高到相電位，電位升高到相電位，如果不設放電間隙，容如果不設放電間隙，容

60、易把中性點絕緣擊穿。易把中性點絕緣擊穿。此時設放電間隙，防此時設放電間隙，防止過電壓，同時間隙擊止過電壓，同時間隙擊穿后有間隙零序電流，穿后有間隙零序電流，間隙過流保護動作。間隙過流保護動作。中心點直接接地的變壓器裝設零序電流保護作為接地短路的后備保護。0I0I1t1t2t2t0000跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF變壓器的間隙零序電流保護和零序過電壓保護0I跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF1t00U同上圖12t002t過激磁保護的作用原理 l過激磁保護的作用原理過激磁保護的作用原理變壓器運行時，其輸入端的電壓為： （3-3）式中：U電源電壓；W一次繞組的匝數；S變壓器鐵芯的有效截面；f電源頻率；B鐵芯中的磁密。由于繞組匝數W和鐵芯截面S均為