ST 1200變壓器保護(保護原理1.ppt

1、PST 1200變壓器保護保護原理, 2 ,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 主要內(nèi)容,采用的新原理、新技術 差動保護 后備保護 非電量保護,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 新原理,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(wěn)態(tài)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(tǒng),PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 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回路異常判別元件,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 勵磁涌流,勵磁涌流 變壓器運行時，電源側勵磁繞組中將流過用于產(chǎn)生主磁通的勵磁電流，因此

2、會在變壓器差動保護中產(chǎn)生不平衡電流。正常運行時，勵磁電流很小，產(chǎn)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(fā)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。,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 勵磁涌流,單相變壓器勵磁涌流的典型特征 與合閘角有關，合閘角為0度時，勵磁涌流最大 波形偏離時間軸的一側，出現(xiàn)間斷 含有很大的非周期分量，間斷角越小，非周期分量越大 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,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 勵磁涌流,三相

3、變壓器勵磁涌流的特征 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(xiàn)不同程度的勵磁涌流 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(shù)值較小，非對稱涌流仍含有大量的非周期分量 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 勵磁涌流的波形仍然是間斷的，但間斷角明顯減小,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 二次諧波,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(jù)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

4、波制動系數(shù)；, 9 ,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 波形對稱,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(shù)據(jù)和后半周數(shù)據(jù)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(qū)分涌流和故障電流. 波形對稱原理是我們首先提出并實現(xiàn)工程化應用,享有發(fā)明專利,專利號為 ZL-95-1-12781.0,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 波形對稱,波形對稱原理,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 性能特點,變壓器磁通涌流及其導數(shù),PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 波形對稱,波形對稱 從數(shù)字濾波的角度來分析，波形對稱判據(jù)的構成實質(zhì)上是差分后差動電流

5、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(jù)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(jù)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。,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 波形對稱,波形對稱的優(yōu)點 靈敏度高 抗干擾能力強 計算量小, 對硬件要求低 所用數(shù)據(jù)冗余度大, 容錯能力強,允許數(shù)據(jù)有一定偏差或個別數(shù)據(jù)受干擾. 當變壓器有涌流時發(fā)生內(nèi)部故障,可以瞬間出口,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 波形對稱,分側差動保護 高壓側、中壓側、公共繞組構成差動保護。 優(yōu)點：保護原理簡單、調(diào)試方便，靈敏度高，不受勵

6、磁涌流影響。 缺點：對匝間短路靈敏度低,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 波形對稱,零序差動保護 高壓側、中壓側、公共繞組的零序電流構成差動保護。 優(yōu)點：接地短路靈敏度高，動作電流與變壓器調(diào)壓分接頭的調(diào)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),PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 五次諧波,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(jù)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(shù),軟件設定為0.3

7、8；,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 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(wěn)態(tài)啟動 差流穩(wěn)態(tài)啟動元件是為了防止經(jīng)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(wěn)態(tài)啟動門坎并持續(xù)5ms后啟動。差流穩(wěn)態(tài)啟動門坎為差動動作定值的80%。,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 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： I

8、cdd =|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；,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 比率制動,比率制動曲線,CT斷線判別 |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

9、足判CT斷線，僅條件（3）滿足，判為差流越限。,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 CT斷線,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 二次諧波原理框圖,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 波形對稱邏輯框圖,后備保護 保護啟動元件 相間阻抗保護元件 接地阻抗保護元件 復合電壓（方向）過流元件 零序（方向）過流元件 間隙保護元件 中性點保護元件 非全相保護元件 公共繞組過負荷元件 TV斷線判別元件,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 后備保護,啟動元件 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(shù) 各種保護定值穩(wěn)態(tài)啟動 過激磁跳閘啟動 非全相啟動,PST 1200

10、 數(shù)字式變壓器保護 后備啟動,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(jù)為: Zxj =U/I Z1 =Zxj -Za Z2 =Zxj +K *Za Z1.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(shù)字式變壓器保護 相間阻抗保護,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 相間阻抗保護,接地阻抗保護

11、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(jù)為: Zjd=U/（I+3I0*K0） Z1=Zjd-Za Z2=Zjd+K*Za Z1.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(shù),PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 接地阻抗保護,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

12、件： 復合電壓元件，電壓取自本側的TV或變壓器各側TV，動作判據(jù)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； 功率方向元件，電壓電流取自本側的TV和TA，動作判據(jù)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(shù)字式變壓器保護 復壓方向過流,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 復壓方向過流,TA的正極性端指向母線 復壓功率方向指向系統(tǒng)（母線）,保護動作

13、區(qū)22545，最大靈敏角為135； 復壓功率方向指向變壓器；保護動作區(qū)45-135，最大靈敏角為-45；,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 零序方向過流,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(jù)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(jù)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為三相電壓Ua，

14、Ub，Uc自產(chǎn)零序電壓,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 零序方向過流,零序方向保護,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 間隙保護,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(jù)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(jù)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定值；,PST 1200 數(shù)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

15、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： 中性點過流元件，動作判據(jù)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,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 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(shù)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(tǒng)頻率； Ue為變壓器高壓側母線額定電壓； fe為系統(tǒng)額定頻率；,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 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(jù)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(jù)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；,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 過激磁保護,反時限過激磁保護,PST 1200 數(shù)字式變壓器保護 PT斷線,PT斷線判據(jù) 本元