1、南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保电气有限公司继电保护新原理新技术继电保护新原理新技术介绍介绍线路保护部份线路保护部份1.工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器2.工频变化量方向继电器工频变化量方向继电器3.以正序电压作为极化量的阻抗继电器和以正序电压作为极化量的阻抗继电器和电抗继电器构成的距离保护电抗继电器构成的距离保护4.振荡闭锁新原理振荡闭锁新原理5.单侧电源线路上发生短路防止纵联保护单侧电源线路上发生短路防止纵联保护拒动的措施拒动的措施6.在有串联补偿电容线路上线路保护的对在有串联补偿电容线路上线路保护的对策策工频变化量继电器的理论基础工频变化量继电器的理论基础重叠原理的应用重叠原
2、理的应用RESEFUFUMNZKZUISEREMNFUlUlIMNFUUI短路后状态短路附加状态llIIIUUU正常负荷状态工频变化量继电器的基本关系式工频变化量继电器的基本关系式正向短路基本关系式正向短路基本关系式SZIUMNFUUIKZSZFI工频变化量继电器的基本关系工频变化量继电器的基本关系式式反向短路基本关系式反向短路基本关系式RZIUUIRZKZMNFFU工频变化量阻抗继电器的构成工频变化量阻抗继电器的构成 用于构成快速的距离用于构成快速的距离段段 其动作方程为：其动作方程为：UopUop为保护范围末端电压为保护范围末端电压,上式代表上式代表保护范围末端电压变化量大于保护范围末端电
3、压变化量大于 时时继电器动作继电器动作,否则不动作。否则不动作。对相间阻抗继电器对相间阻抗继电器对接地阻抗继电器对接地阻抗继电器 为动作门槛，取故障前工作为动作门槛，取故障前工作 电压的记忆量。电压的记忆量。SETOPZIUUSETOPZIKIUU03MOPOPUU.MOPU.MOPU.工频变化量阻抗继电器工作原理工频变化量阻抗继电器工作原理 正向短路正向短路 正向区内短路正向区内短路 正向区外短路正向区外短路KSFsetSsetSsetOPZZIUZZIIZIZIZUUsetKZZFOPUUsetKZZFOPUUSRFUOPUFYSRFYFUOPU工频变化量阻抗继电器工作原理工频变化量阻抗继
4、电器工作原理 反向短路反向短路KRFsetRsetRsetOPZZIUZZIIZIZIZUUFOPUUSFYFUOPUR工频变化量阻抗继电器工作原理工频变化量阻抗继电器工作原理 工频变化量阻抗继电器动作方程为工频变化量阻抗继电器动作方程为 用用 代替代替 故动作方程为故动作方程为FOPUUMOPU.FUMOPOPUU.正向短路动作特性正向短路动作特性当当 落在圆内继电器动作落在圆内继电器动作保护过渡电阻的能力很强，该保护过渡电阻的能力很强，该能力有很强的自适应能力。能力有很强的自适应能力。由于由于 与与 相位相同，所以相位相同，所以过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。因此区
5、外短路不会超越。因此区外短路不会超越。正向出口短路没有死区。正向出口短路没有死区。正向出口短路动作速度很快。正向出口短路动作速度很快。保护背后运行方式越大保护背后运行方式越大，本线，本线路越长，动作速度越快。路越长，动作速度越快。系统振荡时不会误动，不必经系统振荡时不会误动，不必经振荡闭锁控制。振荡闭锁控制。适用于串补线路。适用于串补线路。KZRjXSETSZZ 2SETZKZoSETSKSETKoZZZZZ2702arg90II 正向出口短路动作速度很快正向出口短路动作速度很快 图中图中 为保护背后电源阻抗，为保护背后电源阻抗，为继电器整定阻抗。正向出口发为继电器整定阻抗。正向出口发生短路，
6、短路点电压变化生短路，短路点电压变化 。连接连接 线并引长交线并引长交 点垂线于点垂线于 点。则点。则 线为保护范围末端电线为保护范围末端电压变化量压变化量 。显见，短路点。显见，短路点越近保护安装处、越近保护安装处、越短、越短、线线越长，动作量越长，动作量 比制动量比制动量 大得越多。大得越多。，继电，继电器动作越快。最快可达到器动作越快。最快可达到 现场曾有现场曾有 动作于出口的记动作于出口的记录。录。SMMYFUSPYQYQOPUSMMYOPUFUFOPUUmS4SMNYFUOPUPQmS3反向短路动作特性反向短路动作特性 反向短路时反向短路时 落在第落在第象限，进入不了圆内。象限，进入
7、不了圆内。因而继电器不会误动。而因而继电器不会误动。而有良好的方向性。有良好的方向性。RjXKZSETRZZ 2SETZKZoSETRKSETKoZZZZZ2702arg90工频变化量方向继电器工频变化量方向继电器(RCS-901)工频变化量方向继电器测量电压、电流故工频变化量方向继电器测量电压、电流故障分量的相位。障分量的相位。正方向元件的测量相角为：正方向元件的测量相角为：反方向元件的测量相角为：反方向元件的测量相角为：动作方程为：动作方程为：DCOMZIZIUArg121212DZIUArg1212oo27090 正方向故障时：正方向故障时：反方向故障时：反方向故障时：0Zrg180Zr
8、gSSDDCOMZAZZA180Zrg0ZrgRRDDCOMZAZZA工频变化量方向继电器工频变化量方向继电器工频变化量方向继电器特点工频变化量方向继电器特点 在在RCS-901RCS-901中构成纵联方向保护。中构成纵联方向保护。测量的角度与故障类型无关，与运行方式无关测量的角度与故障类型无关，与运行方式无关，只与故障方向有关。只与故障方向有关。即使非全相运行，该性能也即使非全相运行，该性能也 不变。不变。测量的角度只与短路方向相反一侧的电源等值阻测量的角度只与短路方向相反一侧的电源等值阻 抗的阻抗角有关。抗的阻抗角有关。因而与过渡电阻大小无关。与因而与过渡电阻大小无关。与 负荷电流大小无关
9、。负荷电流大小无关。不反映系统振荡，灵敏度高。因而用它构成的纵不反映系统振荡，灵敏度高。因而用它构成的纵联保护可始终投入联保护可始终投入，而不是，而不是仅投入仅投入20-3020-30msms 正正、反方向元件相配合，提高安全性、反方向元件相配合，提高安全性 适用于串补线路适用于串补线路 动动作速度作速度5 51010msms三段式距离保护三段式距离保护 阻抗继电器由正序电压极化阻抗继电器由正序电压极化，因而对不，因而对不对称短路有较大的保护过渡电阻的能力；对称短路有较大的保护过渡电阻的能力；接地阻抗继电器接地阻抗继电器 相间阻抗继电器相间阻抗继电器 低压距离低压距离 当正序电压下降至当正序电
10、压下降至10%10%以下时，进入三相以下时，进入三相低压程序，低压程序，由正序电压的记忆量极化由正序电压的记忆量极化三段式阻抗继电器的构成三段式阻抗继电器的构成 用正序电压作极化量用正序电压作极化量 工作电压：工作电压：极化电压：极化电压：动作方程：动作方程：相间阻抗继电器：相间阻抗继电器：接地阻抗继电器：接地阻抗继电器：在低压距离中用接地阻抗继电器，极化电压用正序电在低压距离中用接地阻抗继电器，极化电压用正序电 压记忆量：压记忆量：SETOPIZUU1UUPoPOPoUU90arg901PSET UZI-UUUOP103UUZIKIUUPSETOPMPUU.1三段式阻抗继电器动作特性三段式阻
11、抗继电器动作特性 正向不对称故障暂、稳态动作特性正向不对称故障暂、稳态动作特性正向对称故障暂态动作特性正向对称故障暂态动作特性三段式阻抗继电器动作特性三段式阻抗继电器动作特性 对称故障稳态动作特性对称故障稳态动作特性三段式阻抗继电器动作特性三段式阻抗继电器动作特性 反向不对称故障暂态稳态动作特性反向不对称故障暂态稳态动作特性反向对称故障暂态动作特性反向对称故障暂态动作特性ZDZRjXKZRZ三段式阻抗继电器三段式阻抗继电器 当用于短线路时，为了当用于短线路时，为了进一步扩大测量过渡电进一步扩大测量过渡电阻的能力，还可将阻的能力，还可将、段阻抗特性段阻抗特性向第向第象象限偏移限偏移；为防止接地阻
12、；为防止接地阻抗继电器在区外短路时抗继电器在区外短路时超越，再加一个零序电超越，再加一个零序电抗继电器。两个继电器抗继电器。两个继电器构成逻辑构成逻辑与与的关系。的关系。零序电抗继电器的构成零序电抗继电器的构成 动作方程：动作方程：dPsetZIUZIKIUopU00)3(oPOPoUU90arg90RjXsetZ012三段式阻抗继电器三段式阻抗继电器 当用于长距离重负荷线当用于长距离重负荷线路，常规距离继电器整路，常规距离继电器整定困难时，可引入负荷定困难时，可引入负荷限制继电器，负荷限制限制继电器，负荷限制继电器和距离继电器的继电器和距离继电器的交集为动作区，这有效交集为动作区，这有效地防
13、止了重负荷时测量地防止了重负荷时测量阻抗进入距离继电器而阻抗进入距离继电器而引起的误动。引起的误动。振荡闭锁振荡闭锁由四部份组成由四部份组成:起动元件开放瞬间起动元件开放瞬间，若按躲过最大负荷整，若按躲过最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不定的正序过流元件不动作或动作时间尚不到到10ms10ms，则将振荡闭锁开放，则将振荡闭锁开放160ms160ms。区内不对称故障开放振荡闭锁区内不对称故障开放振荡闭锁 区内对称故障开放振荡闭锁区内对称故障开放振荡闭锁120ImII11cosUUOS振荡闭锁振荡闭锁 非非全相故障开放振荡闭锁全相故障开放振荡闭锁非全相振荡时，距离继电器可能动作，非全相
14、振荡时，距离继电器可能动作，但选相区为跳开相区。非全相再单相故障但选相区为跳开相区。非全相再单相故障时，距离继电器动作的同时选相区进入故时，距离继电器动作的同时选相区进入故障相区，因此，可以以选相区不在跳开相障相区，因此，可以以选相区不在跳开相区作为开放条件。另外，非全相运行时，区作为开放条件。另外，非全相运行时，测量二个运行相相电流之差的工频变化量，测量二个运行相相电流之差的工频变化量，当该电流突然增大达一定幅值时，说明运当该电流突然增大达一定幅值时，说明运行相上又发生短路。立即开放非全相运行行相上又发生短路。立即开放非全相运行振荡闭锁。因而非全相运行发生故障时能振荡闭锁。因而非全相运行发生
15、故障时能快速开放。快速开放。振荡闭锁特点振荡闭锁特点 系统发生振荡时闭锁距离保护系统发生振荡时闭锁距离保护 正常运行时发生短路开放距离保护正常运行时发生短路开放距离保护 区外短路并引起系统振荡时闭锁距离保区外短路并引起系统振荡时闭锁距离保护护 区外短路后紧接着发生区内短路开放距区外短路后紧接着发生区内短路开放距离保护离保护 振荡中发生区外短路距离保护不会误动，振荡中发生区外短路距离保护不会误动，振荡中发生区内短路距离保护可动作跳振荡中发生区内短路距离保护可动作跳闸闸 非全相振荡时闭锁距离保护，非全相运非全相振荡时闭锁距离保护，非全相运行又发生短路时开放距离保护行又发生短路时开放距离保护单侧电源
16、线路上发生短路纵联保单侧电源线路上发生短路纵联保护拒动的原因护拒动的原因(以闭锁式为例以闭锁式为例)如果负荷侧起动元件未起动如果负荷侧起动元件未起动,则将由远则将由远方起信起动发信方起信起动发信,闭锁了电源侧的纵联闭锁了电源侧的纵联保护保护 如果负荷侧起动元件起动的话如果负荷侧起动元件起动的话,则由于则由于方向元件或阻抗元件不动作而不能仃方向元件或阻抗元件不动作而不能仃信信。闭锁了电源侧的纵联保护。闭锁了电源侧的纵联保护防止纵联保护拒动的措施防止纵联保护拒动的措施 负荷侧如果起动元件未起动负荷侧如果起动元件未起动，则检查当任一，则检查当任一个相电压或相间电压降低到小于个相电压或相间电压降低到小
17、于0.6倍额定倍额定电压时电压时,将远方起信推迟将远方起信推迟100mS。让电源侧跳让电源侧跳闸。闸。负荷侧如果起动元件起动负荷侧如果起动元件起动,再加入一个超范再加入一个超范围的工频变化量阻抗继电器围的工频变化量阻抗继电器 (901),或反方或反方向动作的阻抗继电器向动作的阻抗继电器 (902)。当其它的方。当其它的方向元件、阻抗元件不动作而向元件、阻抗元件不动作而 元件动作或元件动作或 元件不动作的话则仃信。让电源侧跳闸。元件不动作的话则仃信。让电源侧跳闸。ZZZZ在有串补电容线路上保护的对策在有串补电容线路上保护的对策 研制并生产了研制并生产了RCS-902AS和和RCS-931AS两种
18、专门用于有串补电容情况下的保护。两种专门用于有串补电容情况下的保护。适用于本线路有串补电容、正向相邻线适用于本线路有串补电容、正向相邻线路出口有串补电容和反方向出口有串补路出口有串补电容和反方向出口有串补电容时的高压线路保护。电容时的高压线路保护。上述两种保护装置在距离保护和零序方上述两种保护装置在距离保护和零序方向继电器上采取了专门措施。向继电器上采取了专门措施。D DC CQ QS SM MO OV V 典型的串补装置典型的串补装置M MO OV VB Br re ea ak ke er rX XC CL LS SI IC CI IL Li in ne eI IT TV VT TV VC
19、C固定串补固定串补可控串补可控串补0 0.2 20 0.4 40 0.6 6R R/X Xc c-0 0.2 2-0 0.4 4-0 0.6 6-0 0.8 8-1 1.0 0X X/X Xc c1 1,I I=I Ip pr r2 2,I I=2 2I Ip pr r3 3,I I=1 10 0I Ip pr rI IC CX XC C R RC C M MO OV VI IC CX XC C0 0 MOV MOV和电容的等值特性和电容的等值特性0.50.51.01.01.51.510102 210104 410103 310105 5protectiveprotectivelevellev
20、elMinimum referenceMinimum referencevoltagevoltageSeries capacitorSeries capacitorrated voltagerated voltageDC 20DC 20o o C CDC 1000DC 1000o o C CAC 20AC 20o o C CAC 1000AC 1000o o C CVoltage(p.u.of minimum referenceVoltage(p.u.of minimum referencevoltage(peak value)voltage(peak value)Current(A)Curr
21、ent(A)Region 1Region 1Region 3Region 3Region 2Region 210101 110100 010-10-1 11010-4-41010-5-51010-3-31010-2-2 MOV MOV的伏的伏-安特性安特性MOVMOV未击穿未击穿(线路末端三相短路线路末端三相短路)：0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45-500 0 500 time s u(kV)0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45-10-5 0 5 10 time s i(kA)MOV MOV击穿
22、击穿(电容器出口三相短路电容器出口三相短路)：0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45-500 0 500 time s u(kV)0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45-20-10 0 10 20 time s i(kA)在有串补电容情况下继电保护遇在有串补电容情况下继电保护遇到的问题到的问题1.正向出口有串补电容时，在电容器后发生正向出口有串补电容时，在电容器后发生短路。由于电压反相，测量阻抗是容性的，短路。由于电压反相，测量阻抗是容性的，导致方向阻抗继电器有一段拒动区导致方向阻抗继电器有一段拒动区2
23、.如果反方向出口有串补电容时，在电容器如果反方向出口有串补电容时，在电容器另一侧发生短路。由于电压、电流都反相，另一侧发生短路。由于电压、电流都反相，测量阻抗是感性的。将导致方向阻抗继电测量阻抗是感性的。将导致方向阻抗继电器可能误动器可能误动3.如果本线路末端或相邻线路始端有串补电如果本线路末端或相邻线路始端有串补电容时，在串补电容后发生短路。按本线路容时，在串补电容后发生短路。按本线路阻抗阻抗(8085)%整定的距离保护第整定的距离保护第段将段将误动，产生超越。误动，产生超越。正向出口电容器后短路拒动问题的对策正向出口电容器后短路拒动问题的对策 工频变化量阻抗继电器能可靠动作工频变化量阻抗继
24、电器能可靠动作FUOPUOPUFU用带记忆的正序电压作极化量的阻抗继电用带记忆的正序电压作极化量的阻抗继电器也能可靠动作器也能可靠动作RjXSETZSZCjXERES-UCUOPMPSETOPUUIZUU1相邻线路出口电容器后短路超越相邻线路出口电容器后短路超越问题的对策问题的对策 带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器F F1 1点故障时，继电器测量阻抗为点故障时，继电器测量阻抗为 。造成距。造成距离离段误动。为此再设置一个电抗型继电器，其定值段误动。为此再设置一个电抗型继电器，其定值为为 利用正向保护级电压利用正向保护级电压UplvUplv，根据实测电流，
25、根据实测电流自动调整电抗器的动作特性，自适应于系统运行方式自动调整电抗器的动作特性，自适应于系统运行方式的变化。保证阻抗的变化。保证阻抗段不超越。该电抗继电器与带记段不超越。该电抗继电器与带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器构成逻辑与关系。忆的正序电压为极化量的阻抗继电器构成逻辑与关系。F1I2I1(a)F3(b)F21IUZplvsetClXIIjZ)1(12电抗型继电器特性电抗型继电器特性动作方程：动作方程：dPplvsetZIUIUZIUUop)(RjX电抗线-ZsIUplvsetZoPOPoUU90arg90工频变化量阻抗继电器在制动量中另再加入保工频变化量阻抗继电器在制动量中另再加入
26、保护级电压护级电压 来防止超越来防止超越plvMOPopMOPopUUUUU改为动作方程由.05.105.1FUOPUplvFUUplvU反方向电容器后短路误动的对策反方向电容器后短路误动的对策F1RZRjX电抗线RZSETZCjX以带记忆的正序电压为极化量的阻以带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器抗继电器 反方向电容器后三相短路时，短反方向电容器后三相短路时，短路初瞬由于记忆作用阻抗继电器不路初瞬由于记忆作用阻抗继电器不会误动，短路稳态时由于记忆消失会误动，短路稳态时由于记忆消失有可能动作。为此利用记忆时间相有可能动作。为此利用记忆时间相差两个周波的两个阻抗继电器的逻差两个周波的两个阻抗继电
27、器的逻辑组合来保证阻抗继电器的方向性。辑组合来保证阻抗继电器的方向性。反向三相短路时，记忆时间短的先反向三相短路时，记忆时间短的先动作，记忆时间长的后动作。如果动作，记忆时间长的后动作。如果它们动作时间相差它们动作时间相差1515mSmS以上不发跳以上不发跳闸命令。而正向短路时两个继电器闸命令。而正向短路时两个继电器是同时动作的。是同时动作的。RjX电抗线RZSETZCjX工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器 利用两个工频变化量阻抗继电器构成逻辑与。一利用两个工频变化量阻抗继电器构成逻辑与。一个按正常定值整定，另一个定值很大整定到对侧电源个按正常定值整定，另一个定值很大整定到对侧电源中心点
28、。后者在反方向短路时的动作特性很小，理想中心点。后者在反方向短路时的动作特性很小，理想情况动作特性是一个点。两个继电器动作特性的交集情况动作特性是一个点。两个继电器动作特性的交集是动作区。在反向串补电容后短路是动作区。在反向串补电容后短路 不可能进入该不可能进入该交集，防止了误动。而正方向短路时两个工频变化量交集，防止了误动。而正方向短路时两个工频变化量阻抗继电器是都动作的。阻抗继电器是都动作的。RjXRZSETZCjXCjX母线保护部份母线保护部份 母线差动保护遇到的主要问题母线差动保护遇到的主要问题 自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护 母线运行方式
29、变化时的自适应调整母线运行方式变化时的自适应调整 电流互感器变比不一致的自动调整电流互感器变比不一致的自动调整母线差动保护遇到的主要问题母线差动保护遇到的主要问题 母线外短路电流互感器饱和时母线差动母线外短路电流互感器饱和时母线差动保护不能误动。而母线内短路时希望快保护不能误动。而母线内短路时希望快速动作。速动作。当母线上发生短路时，差动保护的动作当母线上发生短路时，差动保护的动作应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电阻的影响。阻的影响。当母线运行方式发生变化时不必进行二当母线运行方式发生变化时不必进行二次回路的切换，仍然能只切故障母线。次回路的切换，仍然能只切故
30、障母线。各连接元件电流互感器变比不一致时能各连接元件电流互感器变比不一致时能自动调整，不必加辅助变流器。自动调整，不必加辅助变流器。电流互感器饱和问题电流互感器饱和问题 电磁式电流互感器是一个铁芯元件。它电磁式电流互感器是一个铁芯元件。它是一个非线性元件。当一次电流很大时、是一个非线性元件。当一次电流很大时、当一次电流中含有较大直流分量时、当当一次电流中含有较大直流分量时、当铁芯有很大剩磁时、当二次负载电阻很铁芯有很大剩磁时、当二次负载电阻很大时，它的工作点将进入磁化曲线的饱大时，它的工作点将进入磁化曲线的饱和部份。励磁电流急剧增大。将造成差和部份。励磁电流急剧增大。将造成差动保护因不平衡电流
31、增大而误动。动保护因不平衡电流增大而误动。为避免差动保护误动而设立的电流互感为避免差动保护误动而设立的电流互感器饱和的判据又往往造成母线内短路时器饱和的判据又往往造成母线内短路时差动保护的延缓动作。差动保护的延缓动作。电流互感器饱和问题电流互感器饱和问题 由电流互感器生产厂家，用生产一次电由电流互感器生产厂家，用生产一次电流互感器相同的材料做一个截面积小的流互感器相同的材料做一个截面积小的电流互感器。通过大量的试验得到电流电流互感器。通过大量的试验得到电流互感器饱和特性的大量数据。经过定量互感器饱和特性的大量数据。经过定量的分析得到一些有意义的结论。的分析得到一些有意义的结论。关于电流互感器饱
32、和的一些有用的结论关于电流互感器饱和的一些有用的结论1.1.由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、二次电由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于流有效值的差不大于1010，它所引起的差电流也往往，它所引起的差电流也往往会大于一次电流的会大于一次电流的1010。2.2.即使一次电流达到即使一次电流达到100100多倍额定电流，其二次多倍额定电流，其二次 电流也不会为零。电流也不会为零。3.3.当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较长时，在暂态过程中，尤其是在起始的长时，在暂态过程中，尤其是在起始的2 23 3个周波之
33、个周波之内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的差电流。差电流。4.4.短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和，一、二次短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和，一、二次总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于2 2msms。自适应加权式抗自适应加权式抗TA饱和的差动保护饱和的差动保护 除稳态量的比率差动保护外还采用国内除稳态量的比率差动保护外还采用国内外首创的以工频变化量为基础的自适应外首创的以工频变化量为基础的自适应加权式母差保护的原理。加权式母差保护的原理。构成元件：构成元件：1 1工频变化量电压开
34、放元件工频变化量电压开放元件 2 2工频变化量比率差动继电器工频变化量比率差动继电器 3 3工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器 4 4工频变化量电流开放元件工频变化量电流开放元件工频变化量比率差动继电器工频变化量比率差动继电器()cdzdTmjjDIDII1mjjmjjIKI11大差大差KK可整定，小差可整定，小差K=0.75K=0.75IIKBLCD工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器()工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器(Z Z ）|u/i|Zsu/i|U UT T+0.05U+0.05UN Nu u：母线电压工频变化量瞬时值：母线电压工频变化量瞬时值U UT T：母线电压
35、工频变化量浮动门坎：母线电压工频变化量浮动门坎0.050.05U UN N：固定门坎：固定门坎 无论何种故障，无论何种故障，u u都会自适应地开放都会自适应地开放。U自适应加权算法自适应加权算法t tS S0 0t tS S0 0加权算法加权算法等权算法等权算法以以 元件动作为基准时间，元件动作为基准时间，元件动作后元件动作后 和和 元件动作得越早加的权越大。当权值和达到阀值时发跳值命令元件动作得越早加的权越大。当权值和达到阀值时发跳值命令。最多只计算半个周波的权值和。最多只计算半个周波的权值和。母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大。所以用不母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大
36、。所以用不了多长时间就可以发跳闸命令。保护动作得很快。了多长时间就可以发跳闸命令。保护动作得很快。母线外短路且母线外短路且TA饱和。饱和。元件短路后立即动作，但由于短路元件短路后立即动作，但由于短路初始阶段初始阶段TA是不饱和的，所以是不饱和的，所以 和和 元件一开始不动元件一开始不动作。到作。到TA饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值和也饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值和也达不到跳闸的阀值，所以差动保护不动作。达不到跳闸的阀值，所以差动保护不动作。UBLCDUUBLCDZZ自适应加权算法自适应加权算法 在在3/23/2接线方式，或双母线等接线方式接线方式，或双母线等接线方式
37、情况下发生电压互感器断线等无母线电情况下发生电压互感器断线等无母线电压的情况下，此时工频变化量电压开放压的情况下，此时工频变化量电压开放元件和工频变化量阻抗元件都不能工作，元件和工频变化量阻抗元件都不能工作，此时将工频变化量电压开放元件改为工此时将工频变化量电压开放元件改为工频变化量电流标量和开放元件，工频变频变化量电流标量和开放元件，工频变化量差动继电器动作后即给以加权值。化量差动继电器动作后即给以加权值。并将权值略抬高。并将权值略抬高。自适应加权差动保护的特点自适应加权差动保护的特点 母线外短路抗母线外短路抗TATA饱和性能优异饱和性能优异(2ms(2ms以后以后饱和饱和就就可可靠制动）可
38、可靠制动）动作速度快（动作速度快（8 812ms12ms即可发跳闸命令）即可发跳闸命令）灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响小。小。灵敏度不受常规制动系数的影响灵敏度不受常规制动系数的影响这样从根本上解决了母差保护这样从根本上解决了母差保护可靠性与快速性和灵敏性之间的矛盾可靠性与快速性和灵敏性之间的矛盾母线运行方式变化时的自适应调整母线运行方式变化时的自适应调整 利用各连接元件电压切换继电器的接点利用各连接元件电压切换继电器的接点作为开入量输入装置。装置根据该开入作为开入
39、量输入装置。装置根据该开入量的情况，将该连接元件的电流自动切量的情况，将该连接元件的电流自动切换到相应的小差的电流计算中去。所以换到相应的小差的电流计算中去。所以当母线运行方式变化时不必在二次回路当母线运行方式变化时不必在二次回路中进行任何工作，装置能自动调整。中进行任何工作，装置能自动调整。当当母线上发生短路时只切除故障母线。母线上发生短路时只切除故障母线。各连接元件电流互感器变比不一各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整致时的自动调整 各连接元件电流互感器变比不一致时装各连接元件电流互感器变比不一致时装置在软件中将模数转换后的数值乘一个置在软件中将模数转换后的数值乘一个系数进行自动调整
40、。不必再加辅助变流系数进行自动调整。不必再加辅助变流器器变压器保护部份变压器保护部份 变压器差动保护需要解决的主要问题变压器差动保护需要解决的主要问题 工频变化量的比率差动保护工频变化量的比率差动保护 Y-11接线变压器电流相位补偿的新接线变压器电流相位补偿的新方法方法变压器差动保护需要解决的主要问题变压器差动保护需要解决的主要问题 变压器的励磁涌流将可能导致差动保护变压器的励磁涌流将可能导致差动保护的误动。而传统的励磁涌流闭锁三相差的误动。而传统的励磁涌流闭锁三相差动保护的方法又将导致空投在故障变压动保护的方法又将导致空投在故障变压器上时差动保护不能快速跳闸。器上时差动保护不能快速跳闸。变压
41、器有变压器有70%左右的故障是匝间短路，左右的故障是匝间短路，为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度比率制动特性中的起动电流往往整定度比率制动特性中的起动电流往往整定得较小，例如整定成得较小，例如整定成(0.30.5)倍的额定电倍的额定电流。而且初始部份没有制动特性。但运流。而且初始部份没有制动特性。但运行实践证明这样的差动保护往往在区外行实践证明这样的差动保护往往在区外短路或短路切除的恢复过程中由于各侧短路或短路切除的恢复过程中由于各侧电流互感器暂态或稳态特性不一致或者电流互感器暂态或稳态特性不一致或者二次回路时间常数的差异或者电流互感二次回路时间常数的差异或
42、者电流互感器饱和造成保护的误动。器饱和造成保护的误动。变压器差动保护需要解决的主要问题变压器差动保护需要解决的主要问题dIrIcdqdI无制动 由于由于起动电流起动电流 整定成整定成(0.30.5)倍的额定电流。倍的额定电流。动作特性的初始部份无制动动作特性的初始部份无制动特性特性 运行实践证明这样的差动保运行实践证明这样的差动保护往往在区外短路或短路切除护往往在区外短路或短路切除的恢复过程中由于各侧电流互的恢复过程中由于各侧电流互感器暂态或稳态特性不一致或感器暂态或稳态特性不一致或者二次回路时间常数的差异或者二次回路时间常数的差异或者电流互感器饱和造成保护的者电流互感器饱和造成保护的误动。误
43、动。cdqdI变压器的工频变化量的比率差动保护变压器的工频变化量的比率差动保护 除常规的稳态量的比率差动保护外增加了除常规的稳态量的比率差动保护外增加了 工工频变化量的比率差动保护。其动作方程为频变化量的比率差动保护。其动作方程为miirmiiderdrddtdtdIIIIIIIIIIII11erermaxI2I 3.075.0I2I 6.025.1变压器的工频变化量的比率差动保护变压器的工频变化量的比率差动保护 II：为各支路工频变化量电流的向量和：为各支路工频变化量电流的向量和|I|I|：为各支路工频变化量电流的标量和：为各支路工频变化量电流的标量和 :为固定门槛为固定门槛 :为浮动门槛。
44、浮动门槛的设置可防为浮动门槛。浮动门槛的设置可防止在系统发生振荡时或频率有偏移时保护误止在系统发生振荡时或频率有偏移时保护误动动 理论上，工频变化量比率差动制动系数可取理论上，工频变化量比率差动制动系数可取较高的数值，这样有利于防止区外故障较高的数值，这样有利于防止区外故障TATA饱饱和等因素所造成的差动保护误动。和等因素所造成的差动保护误动。dthIdtI变压器工频变化量比率差动继电器变压器工频变化量比率差动继电器的动作特性的动作特性0IdIr0.750.2Ie2Ie0.6工频变化量比率差动继电器的优点工频变化量比率差动继电器的优点 负荷电流对它没有影响。对稳态量的比率差动负荷电流对它没有影
45、响。对稳态量的比率差动继电器，负荷电流是一个制动量。会影响内部继电器，负荷电流是一个制动量。会影响内部短路的灵敏度。短路的灵敏度。受过渡电阻影响小。受过渡电阻影响小。由于上述原因工频变化量比率差动继电器比较由于上述原因工频变化量比率差动继电器比较灵敏。灵敏。提高了小匝数的匝间短路时的灵敏度提高了小匝数的匝间短路时的灵敏度。由于制动系数取得较高，在发生由于制动系数取得较高，在发生区外各种故障、区外各种故障、功率倒方向、区外故障中出现功率倒方向、区外故障中出现TATA饱和与饱和与TATA暂态暂态特性不一致等状态下也不会误动作。使得保护特性不一致等状态下也不会误动作。使得保护的安全性与灵敏度同时得到
46、了兼顾。的安全性与灵敏度同时得到了兼顾。变压器发生轻微匝间短路变压器发生轻微匝间短路（C相相1.5%匝间短路匝间短路）工频频变化量差工频变化量差动常规差动电流相位补偿的新方法电流相位补偿的新方法 目前国内外对目前国内外对Y/Y/-11-11接线变压器相位补接线变压器相位补偿方法都是采用偿方法都是采用Y Y 的补偿方法。其原的补偿方法。其原理是理是Y/Y/-11-11接线变压器由于接线变压器由于侧接线作侧接线作了一个顺相序的两相电流相减导致两侧了一个顺相序的两相电流相减导致两侧电流产生相位差。因此设法把电流产生相位差。因此设法把Y Y侧电流也侧电流也作一个顺相序的两相电流之差，就可实作一个顺相序
47、的两相电流之差，就可实现相位补偿。在模拟型保护中是将现相位补偿。在模拟型保护中是将Y Y侧侧TATA接成接成接线实现电流相减的。而在微机接线实现电流相减的。而在微机保护中是在软件中实现电流相减。保护中是在软件中实现电流相减。电流相位补偿新方法电流相位补偿新方法 上述这种补偿方法实际上在上述这种补偿方法实际上在Y和和两侧都做了两侧都做了个两相电流差的计算。这样在空投变压器时如个两相电流差的计算。这样在空投变压器时如果两相都有涌流，两相电流相减后可能成为涌果两相都有涌流，两相电流相减后可能成为涌流特征（例如二次谐波或间断角）不很明显但流特征（例如二次谐波或间断角）不很明显但幅值很大的电流。为了避免
48、差动保护的误动，幅值很大的电流。为了避免差动保护的误动，采用了任一相差电流出现涌流特征时闭锁三相采用了任一相差电流出现涌流特征时闭锁三相的方法。但这样将造成空投在故障变压器上时的方法。但这样将造成空投在故障变压器上时差动保护不能快速跳闸的缺陷。差动保护不能快速跳闸的缺陷。为解决上述问题采用由为解决上述问题采用由Y电流相位补偿的电流相位补偿的新方法。这种方法是国内外首创。新方法。这种方法是国内外首创。电流相位补偿新方法电流相位补偿新方法 由由Y相位补偿新方法：在软件中将相位补偿新方法：在软件中将侧侧电流做一个反相序的两相电流之差。为求得电流做一个反相序的两相电流之差。为求得零序电流的平衡，将零序
49、电流的平衡，将Y侧电流减去零序电流。侧电流减去零序电流。侧侧 Y侧侧3/)(3/)(3/)(bcCabBcaAIIIIIIIIIYYcYCYYbYBYYaYAIIIIIIIII000电流相位补偿新方法电流相位补偿新方法 采用采用Y相位补偿的新方法后，由于相位补偿的新方法后，由于Y侧没有进行两相电流差的计算，变压器侧没有进行两相电流差的计算，变压器空载合闸时各相有涌流时其特征都很明空载合闸时各相有涌流时其特征都很明显。有涌流时闭锁保护更加可靠。另外显。有涌流时闭锁保护更加可靠。另外当判别出涌流特征后可实行分相闭锁。当判别出涌流特征后可实行分相闭锁。当空投在故障变压器上时由于故障相肯当空投在故障变压器上时由于故障相肯定没有涌流特征所以故障相的差动保护定没有涌流特征所以故障相的差动保护没被闭锁可以快速跳闸。试验表明，空没被闭锁可以快速跳闸。试验表明，空投在故障变压器上保护动作时间小于投在故障变压器上保护动作时间小于40mS。空投变压器于匝间故障空投变压器于匝间故障(B相相2.5%匝间故障匝间故障)-Y-YY-Y-谢谢 谢谢！
