1、PST-1200变压器保护(保护原理)-(2)PST 1200 数字式变压器保护 主要内容o采用的新原理、新技术采用的新原理、新技术o差动保护差动保护o后备保护后备保护o非电量保护非电量保护PST 1200 数字式变压器保护 新原理q采用的新原理及技术采用的新原理及技术q波形对称原理的差动保护 q波形快速比较法 q全稳态启动 q三折线比率制动差动保护原理q利用多侧电流量的CT断线识别原理 q采用嵌入式多任务操作系统PST 1200 数字式变压器保护 差动保护q差动保护差动保护二次谐波原理 波形对称原理启动元件比率制动元件CT回路异常判别元件PST 1200 数字式变压器保护 励磁涌流q励磁涌流
2、 变压器运行时，电源侧励磁绕组中将流过用于产生主磁通的励磁电流，因此会在变压器差动保护中产生不平衡电流。正常运行时，励磁电流很小，产生的不平衡差流不会影响保护的动作；在变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，由于变压器铁芯的严重饱和，励磁电流激增并发展为励磁涌流（可达510倍的额定电流），此时在变压器各侧将形成较大的不平衡差流，导致变压器保护误动。PST 1200 数字式变压器保护 励磁涌流q单相变压器励磁涌流的典型特征l 与合闸角有关，合闸角为0度时，励磁涌流最大l 波形偏离时间轴的一侧，出现间断l 含有很大的非周期分量，间断角越小，非周期分量越大l 含量大量的高次谐波，以二次谐波为主，间
3、断角越小，二次谐波越小PST 1200 数字式变压器保护 励磁涌流q三相变压器励磁涌流的特征q由于三相电压的相位差，三相励磁涌流不会相同，至少两相出现不同程度的励磁涌流q某相励磁涌流不能再偏离时间轴一侧，变成对称性涌流，其他两相仍为偏离时间轴一侧的非对称性涌流，对称性涌流的数值较小，非对称涌流仍含有大量的非周期分量q三相励磁涌流中有一相或两相二次谐波含量比较小，但至少一相比较大q励磁涌流的波形仍然是间断的，但间断角明显减小PST 1200 数字式变压器保护 二次谐波q二次谐波原理二次谐波原理本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动,其动作判据为：I Id*XB 2；其中：I为差动
4、电流中的二次谐波含量；Id为变压器差动电流；XB2为差动保护二次谐波制动系数；PST 1200 数字式变压器保护 波形对称波形对称原理波形对称原理 将流入继电器的差流进行微分,将微分后波形的前半周数据和后半周数据逐点做对称比较,对于故障电流恒对称;而对于励磁涌流基本不对称.这样可以有效地区分涌流和故障电流.波形对称原理是我们首先提出并实现工程化应用,享有发明专利,专利号为 ZL-95-1-12781.02/2/NkkNkkKiiiif PST 1200 数字式变压器保护 波形对称波形对称原理波形对称原理 PST 1200 数字式变压器保护 性能特点 a i (a)(c)90 180 270 3
5、60 t 90 180 270 360-sia-ib ic-iaib-iccb -0.9 d(ic-ia)/dt di/dt d(ia-ib)/dt d(ib-ic)/dt iia (b)(d)sPST 1200 数字式变压器保护 波形对称波形对称波形对称从数字滤波的角度来分析，波形对称判据的构成实质上是差分后差动电流中偶次谐波的瞬时值与奇次谐波包括基波分量的瞬时值相比。按判据的动作条件，输入电流中的偶次谐波为动作量，奇次谐波为制动量。与二次谐波制动原理相比，波形对称判据充分利用了二次谐波以上的偶次谐波分量，提高了保护躲励磁涌流误动的能力。PST 1200 数字式变压器保护 波形对称波形对称的
6、优点波形对称的优点u灵敏度高 抗干扰能力强u计算量小,对硬件要求低u所用数据冗余度大,容错能力强,允许数据有一定偏差或个别数据受干扰.u当变压器有涌流时发生内部故障,可以瞬间出口 PST 1200 数字式变压器保护 波形对称分侧差动保护分侧差动保护 高压侧、中压侧、公共绕组构成差动保护。高压侧、中压侧、公共绕组构成差动保护。优点：保护原理简单、调试方便，灵敏度高，不受励磁涌流影响。缺点：对匝间短路灵敏度低 PST 1200 数字式变压器保护 波形对称零序差动保护零序差动保护 高压侧、中压侧、公共绕组的零序电流构成差高压侧、中压侧、公共绕组的零序电流构成差动保护。动保护。优点：接地短路灵敏度高，
7、动作电流与变压器调压分接头的调整无关，与励磁涌流的关系仅有间接影响（基本无影响）缺点：二次回路极性校验，所用互感器较多，特性不一致的问题(中性点零序CT特性)PST 1200 数字式变压器保护 五次谐波五次谐波判别元件五次谐波判别元件本元件是为了在变压器过励磁时防止差动保护误动,其动作判据为：I Id*XBB 5其中：I为差动电流中的五次谐波含量；Id为变压器差动电流XBB5为差动保护五次谐波制动系数,软件设软件设定为定为0.38；PST 1200 数字式变压器保护 启动元件差流启动元件差流启动元件差流突变启动|i(t)-2i(t-T)+i(t-2T)|0.6Icd；差流稳态启动 差流稳态启动
8、元件是为了防止经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在差动电流大于差流稳态启动门坎并持续5ms后启动。差流稳态启动门坎为差动动作定值的80%。PST 1200 数字式变压器保护 比率制动比率制动比率制动 两侧差动：Icdd=|I1+I2|；Izdd=max(|I1|,|I2|)三侧差动：Icdd=|I1+I2+I3|；Izdd=max(|I1|,|I2|,|I3|)四侧差动：Icdd=|I1+I2+I3+I4|；Izdd=max(|I1|,|I2|,|I3|,|I4|)五侧差动：Icdd=|I1+I2+I3+I4+I5|；Izdd=(|I1|+|I2|+|I3
9、|+|I4|+|I5|)/2；PST 1200 数字式变压器保护 比率制动比率制动曲线比率制动曲线IsdIcd Izd3IzdIzId K1=0.5 K2=0.7CTCT断线判别断线判别q|i|0.1In且|IH|0.33Icd其中：i为相电流突变值 Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值；Icd 为差动保护电流定值；In 为额定电流；IQ 前一次测量电流；IH 当前测量电流；ID 无流相的差动电流；IWI无电流门槛值，取0.04倍的CT额定电流；以上条件同时满足判CT断线，仅条件（3）满足，判为差流越限。PST 1200 数字式变压器保护 CT断线PST 1200 数字式变压器保护 二
10、次谐波原理框图差动速断元件差动保护压板投入差动保护控制字投入差动保护启动TA断线判别元件TA断线开放差动保护控制字投入&=1&=1&差动保护动作跳变压器各侧开关A相比率差动元件动作B相比率差动元件动作C相比率差动元件动作A相二次谐波元件开放B相二次谐波元件开放C相二次谐波元件开放=1&A相五次谐波元件开放B相五次谐波元件开放C相五次谐波元件开放&五次谐波闭锁退出&TA断线发信号PST 1200 数字式变压器保护 波形对称逻辑框图后备保护后备保护q 保护启动元件q 相间阻抗保护元件q 接地阻抗保护元件q 复合电压（方向）过流元件q 零序（方向）过流元件q 间隙保护元件q 中性点保护元件q 非全相
11、保护元件q 公共绕组过负荷元件q TV断线判别元件 PST 1200 数字式变压器保护 后备保护启动元件启动元件q相电流突变启动|i|kIn 其中：i为电流突变值；kIn为可整定的额定电流倍数q各种保护定值稳态启动q过激磁跳闸启动q非全相启动 PST 1200 数字式变压器保护 后备启动 相间阻抗保护相间阻抗保护本保护采用相位比较原理，阻抗特性为偏移圆。TV断线时，相间阻抗保护退出。TV断线后若电压恢复正常，相间阻抗保护也随之恢复正常。其动作判据为:Zxj=U/I Z1=Zxj-Za Z2=Zxj+K*ZaZ1.Z2之间的相位差为,动作条件为90.其中:U为线电压Uab，Ubc，Uca；I为U
12、对应的线电流Iab，Ibc，Ica；Zxj为相间的测量阻抗值 Za为相间阻抗保护的定值(最大灵敏角的阻抗值)K为阻抗圆的偏移度 PST 1200 数字式变压器保护 相间阻抗保护 PST 1200 数字式变压器保护 相间阻抗保护ZxjZa-K*ZaZxj-ZaZxj+K*Za 接地阻抗保护接地阻抗保护本保护采用相位比较原理，阻抗特性为偏移圆。TV断线时，接地阻抗保护退出。TV断线后若电压恢复正常，接地阻抗保护也随之恢复正常。其动作判据为:Zjd=U/（I+3I0*K0）Z1=Zjd-Za Z2=Zjd+K*ZaZ1.Z2之间的相位差为,动作条件为90。其 中:U 为 相 电 压 I 为 U 对
13、应 的 相 电 流 3I0为零序电流 Zjd为接地的阻抗值 Za为相间阻抗保护的定值(最大灵敏角的阻抗值)K为阻抗圆的偏移度 K0为零序电流补偿系数 PST 1200 数字式变压器保护 接地阻抗保护 复压方向过流保护复压方向过流保护本保护的方向元件TV断线后退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：q 复合电压元件，电压取自本侧的电压取自本侧的TVTV或变压器各侧或变压器各侧TVTV，动作判据为：min(Uab,Ubc,Uca)Ufx；以上两个条件为“或”的关系；其中：Uab、Ubc、Uca为线电压；Uddy为低电压定值；U2为负序电压；Ufx为负序电压定值；q
14、 功率方向元件，电压电流取自本侧的TV和TA，动作判据为：若方向由控制字选择为正向：UabIc UbcIa UcaIb三个夹角（电流落后电压时角度为正），其中任一个满足式45-135最大灵敏角为-45 PST 1200 数字式变压器保护 复压方向过流 PST 1200 数字式变压器保护 复压方向过流 Ua Ia -45 Ubc Uc Ub TA的正极性端指向母线复压功率方向指向系统（母线）,保护动作区22545，最大灵敏角为135；复压功率方向指向变压器；保护动作区45-135，最大灵敏角为-45；PST 1200 数字式变压器保护 零序方向过流 零序方向保护零序方向保护本保护TV断线方向元件
15、退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：1）零序过流元件，动作判据为：3I0 I0gl；其中：3I0为零序电流，取自本侧零序TA。I0gl为零序过流的电流定值；2)零序功率方向元件，动作判据为：3U03I0夹角（电流落后电压时角度为正）-195-15 其中：3I0为中性点零序电流或三相电流 Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流 3U0为三相电压Ua，Ub，Uc自产零序电压 PST 1200 数字式变压器保护 零序方向过流 零序方向保护零序方向保护 3I0 -105 3U0 PST 1200 数字式变压器保护 间隙保护 间隙零序保护间隙零序保护本保护反应变压器
16、间隙电压和间隙击穿的零序电流，可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件：1)间隙零序过压元件，动作判据为：3U0 U0L；其中：3U0为零序电压，取自本侧零序TV；U0L为间隙零序过压的电压定值；2)间隙零序过流元件，动作判据为：3I0g Iggl；其中：3I0g为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA；Iggl为间隙零序过流的电流定值；PST 1200 数字式变压器保护 中性点零序 中性点零序保护（公共绕组零序过流）中性点零序保护（公共绕组零序过流）本保护反应变压器中性点电流，仅作为自藕变压器的后备保护。本保护包括以下元件：中性点点过流元件，动作判据为：Izxd Iz；其中：Izxd为中性点电
17、流，取自本侧中性点TA；Iz为中性点过流的电流定 PST 1200 数字式变压器保护 过激磁保护 反时限过激磁保护反时限过激磁保护本保护作为大中型变压器在过电压或低频率下运行的过激磁保护。过激磁倍数N N=B/Be=(U/f)/(Ue/fe)；其中:U为变压器高压侧母线电压；f为系统频率；Ue为变压器高压侧母线额定电压；fe为系统额定频率；PST 1200 数字式变压器保护 过激磁保护 反时限过激磁保护反时限过激磁保护 1)下限定时限元件，动作判据为：NNa；其中：Na为下限定时限的定值；2)过激磁告警元件，动作判据为：NNx；其中：Nx为过激磁告警的定值；3）反时限元件，本元件为五段折线式；
18、PST 1200 数字式变压器保护 过激磁保护 反时限过激磁保护反时限过激磁保护 Nc 上限定时限 反时限 Na 下限定时限 Tc T Ta T(s)PST 1200 数字式变压器保护 PT断线 PTPT断线判据断线判据本元件仅在保护正常运行时投入；当保护启动后，退出本元件。动作判据为：1)大电流接地系统|Ua+Ub+Uc|8V 判为PT断线；小电流接地或不接地系统U28V 判为PT断线；其中：U2为负序电压；2)max(Uab,Ubc,Uca)70V 判为PT断线；PST 1200 数字式变压器保护 失灵启动 变压器保护启动失灵变压器保护启动失灵 PST 1200 数字式变压器保护 非电量保护 非电量保护非电量保护直跳的非电量保护 PST 1200 数字式变压器保护 非电量保护 非电量保护非电量保护经延时的非电量保护
