相位相关电流差动保护新原理

在保证区外故障时的差动保护安全性的前提下,为了提高保护的灵敏度,具有比率制动特性的差动保护在电力系统中的各种设备上作为主保护得到广泛应用。针对比率差动保护制动系数在内部故障灵敏度与外部故障安全性方面的矛盾,提出了一种相位相关电流差动保护新原理,该原理将差动两侧的电流相位差引入判据,使得区内、外故障情况下制动项分别体现为驱动和制动2种状态,从而提高了差动保护的灵敏性和可靠性。同时,差动保护新原理在抗电流互感器饱和问题上也具有明显的优越性。

基于故障分量的相位相关电流差动保护

基于基尔霍夫电流定律的电流差动保护作为电力系统中各种设备的主保护得到广泛应用。鉴于负荷电流的影响,故障分量的差动保护在消除负荷电流影响、提高抗过渡电阻能力方面具有明显的优越性。分析了差动两侧故障分量电流的幅值和相位特征,提出了基于故障分量的相位相关电流差动保护原理。与传统比率差动保护、标积制动的差动保护在复数平面上进行了比较,理论证明了新原理能够同时保障外部故障可靠性和内部故障灵敏性,并就电流互感器饱和情况下对差动保护的影响进行了分析比较。理论分析和仿真验证证明了新原理优良的动作性能。

一种基于相位相关电流差动的站域后备保护算法

传统站域电流差动后备保护,存在当比率系数单调变化时,区内区外故障的灵敏性呈现相斥变化的缺点;以及在区外故障CT饱和情况下保护误动的弊端。为了克服上述缺点,提出了相位相关电流差动的站域后备保护算法。理论分析表明其随着比率系数的单调增加,在区内与区外故障灵敏性都增加;而随着接地电阻的增大,其相较传统差动灵敏性提高;同时其还能克服传统站域电流差动在区外故障CT饱和情况下保护误动的缺点。最后利用PSCAD软件搭建了站域模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。

通信限制下多DG接入配网的新型电流差动保护

差动保护是解决分布式电源(distributed generation, DG)接入下配电网保护难题的有效手段,然而配网现有通信建设水平很大程度上制约了差动保护的构建。首先,融合电流相位与相量差动保护思想,同时将电流相位信息进行变换,实现通信信息降容。应用递推最小二乘法实现短路电流相位参数的快速估计,提出了短路电流相位修正策略,以应对CT饱和与直流分量对保护的干扰。最后,提出适用于含多DG配网的新型电流差动保护构建原则与保护判据。基于PSACD/EMTDC平台搭建仿真模型,验证了所提出的电流相位参数预测方法的精度与新型差动保护的性能。算例结果表明:所提电流相位参数预测方法速度快、精度高,具有良好的抗CT饱和能力;所提新型差动保护原理具有良好的性能。

基于双比例补偿系数的有源配电网电流差动保护

分布式电源在配电网中的渗透率不断提升,常规电流差动保护存在适应性不足的问题。为此,对不同类型的分布式电源在故障时刻输出的正序电流分量进行分析,提出了一种基于双比例补偿系数的有源配电网电流差动保护方案。该方案构建了制动系数及故障电流相量的补偿系数,通过补偿调整两侧正序电流故障分量的相位和幅值,使得区内故障时正序电流故障分量更容易向幅相平面的动作区域移动,而区外故障时可靠不动作。最后,通过在PSCAD/EMTDC仿真软件上搭建有源配电网模型测试所提保护方案在不同故障情况下的有效性,仿真实验结果表明所提保护方案提高了电流差动保护的灵敏性与可靠性。

变压器差动保护的相位补偿方式及零序电流过滤

变压器会对其两侧电流产生相位偏移,变压器差动保护必须对其两侧电流进行相位校正,以满足变压器在正常运行及区外故障时差流为零而使变压器差动保护不致误动。详细阐述、分析了变压器差动保护中几种常用的相位补偿方式,另外,对变压器差动保护中另一种不平衡电流源即接地故障时的零序电流的过滤技术也做了较深入分析。变压器差动保护的相位补偿及零序电流过滤是变压器保护中的核心技术,对其原理的深入理解,对变压器保护的运行、维护将大有裨益。

变压器差动保护不平衡电流相关问题研究

变压器差动保护装置是电力系统中一个极其重要的组成部分。但是由于不平衡电流的存在,严重影响了差动保护装置的可靠运行,本文主要分析了差动保护装置不平衡电流产生的原因及消除方法。

基于双端电流波形相关度识别的线路零序差动保护启动元件

对一起线路保护误动案例的分析结果表明:若某侧电流互感器在区外故障时发生轻微暂态饱和,因其电流波形畸变不明显使饱和判据失效,零序差动保护容易误动作。为解决这一问题,对三相电流互感器的暂态饱和特性进行了分析,得到了暂态饱和时间与故障角、故障电流的关系,并采用迭代方法计算出进入饱和的最小时间和使电流互感器饱和的最小全偏移故障电流。在此基础上,以两端零序电流作为识别对象对电流互感器饱和状态进行鉴别,构建了改进的零序差动保护启动元件。在电流互感器有剩磁和无剩磁工况下对各种故障进行了仿真,结果表明该启动元件可大幅提高零序差动保护动作的准确率,证明了其可行性和有效性。

电流相位比较式母线差动保护装置的改进设计

本文提出了电流相位比较式母线差动保护装置的优点及其不足。

一种YNd系列变压器差动保护电流相位补偿方案

针对各变压器保护制造厂只设计了YNd11,YNd1和YNy12这3种变压器接线组别及其接线组合的变压器差动保护电流软件相位补偿,没有设计其他接线组别和接线组合方式变压器差动保护电流软件相位补偿的情况,通过分析YNd3,YNd7,YNd5、YNd9等接线变压器d侧各相电流相位与YNd11变压器或YNd1变压器d侧各相电流相位规律,提出了改变变压器保护外部电流回路接线,使YNd3,YNd7接线或YNd5,YNd9接线变压器差动保护的电流相位补偿问题转变为YNd11接线或YNd1接线变压器差动保护的电流相位补偿问题,再利用已有的变压器差动保护电流软件相位补偿实现了YNd3,YNd7,YNd5,YNd9等接线变压器差动保护的电流相位补偿。通过一个实例证明了该方案是可行的。

基于2次硬件移相的新型变压器差动保护电流相位补偿方案

通过分析YNd3、YNd7与YNd11变压器或YNd5、YNd9与YNd1变压器低压侧各相电流相位规律,利用YNd11与YNd5、YNd1与YNd7、YNd9与YNd3变压器低压侧各相电流相位关系为反相的相位特征,以及YNd11与YNd1之间的相位特征,提出了2种基于2次硬件移相的新型变压器差动保护电流相位补偿方案。即改变变压器保护外部电流回路接线的2次硬件相位补偿,使YNd11、YNd3、YNd7接线或YNd1、YNd5、YNd9接线变压器差动保护的电流相位补偿问题,转变为已有的YNd1或YNd11接线的差动保护相位补偿问题,并通过现有的YNd1或YNd11微机变压器差动保护装置软件相位补偿实现YNd全系列接线形式的变压器差动保护电流相位补偿。该方案简单实用,不需要单独设置其他形式接线变压器的差动保护软件电流相位补偿。

基于正序故障分量的电流相位差动保护的仿真

本文根据叠加原理给出正序故障分量的概念及特点,详细阐述正序故障分量在电流相位纵联差动保护中的应用原理,对比说明基于正序故障分量的继电保护原理较传统保护所具有的优点。以正序故障分量在电流相位纵联差动保护中的应用为例,利用MATLAB进行仿真验证,证明利用正序故障分量实现电流相位纵联差动保护更为灵敏可靠,还能克服常规保护的许多缺点。

二维空间重构电流特征轨迹的变压器差动保护判据

在故障电流的影响下,变压器差动保护两侧电流互感器(TA)易发生饱和,使传变的电流波形发生畸变,严重影响变压器差动保护的正确动作。针对TA饱和造成的变压器差动保护误动或拒动的问题,对不同故障类型下变压器两侧电流波形相位关系特性进行对比分析,提出将两侧电流进行二维空间重构,应用重构后的特征轨迹构造变压器差动保护新判据,以识别伴随TA饱和的变压器各类故障。通过仿真和动模试验,验证新判据有较高的可靠性和灵敏性,并且具备较强抗TA饱和的能力。

基于相关度的发电机采样值差动保护

提出利用发电机机端和中性点侧电流的采样值波形的相关度来区分内部相间故障和外部故障。分析了数据窗的长度 ,两侧电流的幅值、相位 ,以及采样的同步对相关度的影响。利用短数据窗来连续计算相关度 ,并根据多点相关度的情况可以清楚地区分内部相间和外部故障。提出了基于相关度的发电机采样值完全纵差保护新判据 ,理论分析和仿真验证了该判据能够快速、可靠地切除内部故障 ;外部故障时 ,即使电流互感器严重饱和也不会误动。基于这种方法的判据能够在小于1/ 4周期内可靠动作 。

基于负序电流判别的变压器差动保护零序电流自动补偿方法

对于星形/三角形(Y/d)连接组的变压器,形成差动量一般采用2种转角方式:Y侧电流移相转角(Yd)和d侧电流移相转角(dY)以实现二次电流的幅值和相位校正。为了避免中性点直接接地侧外部单相接地短路时差动保护误动,2种转角方式都消去了差动电流中的零序分量,但因此降低了差动保护反应内部单相接地短路和匝间短路的灵敏度。直接利用中性点零序电流对差动电流进行自动补偿可以兼顾区内外接地短路时保护的可靠性与灵敏度,但实际上由于三相电流互感器(TA)与中性点零序TA的不同型问题,也可能导致差动保护的误动。研究表明,充分利用变压器各侧负序电流在区内外接地短路时的不同相位特征,可以对差动电流进行零序电流的自动补偿,既提高了区外接地短路时保护的可靠性,又保证了区内接地短路时保护的灵敏度不会降低。该方法无需增加额外的零序TA二次接线,也避免了零序TA极性校验问题。

利用两台变压器间的环流测量差动保护电流相位

对于35/10kV、110/10kV等电压等级的变压器均设置纵联差动保护。当变压器安装调试完毕后,还没有带负载前,应对变压器一、二次侧电流相位进行检验。铝厂在一些主体设备尚未投入时,负载电流小,带载检验无法进行。铝厂是一级负载,均设置容量相等、参数相同的两台总降压变压器T1、T2,可以利用并联空载运行的两台变压器的环流模拟负载,用相位表完成变压器一、二次侧电流相位的检验,见图1。

变压器差动保护的电流相位校正分析

变压器变比、电流互感器变比、变压器联结组别等是影响变压器差动保护性能的主要因素。变压器变比造成正常情况下变压器一、二次侧电流幅值不同。在变压器差动保护中利用各侧电流互感器变比的选择来进行幅值校正,由于电流互感器及变压器都是按标准变比生产的,因此两侧电流互感器变比之间的倍数不可能与变压器两侧的倍数相等,从而导致保护中产生不平衡电流。

关于电流相位比较式母线差动保护改进之浅见

与固定联接式母线差动保护相比,电流相位比较式母线差动保护具有运行方式灵活等优点,因此,该型母线差动保护在现运行的110kV和220kV电网中得到了广泛的采用.但就该型母线差动保护原理而论,仍有其不足之处,例如,当双母线相继发生故障时,后故障母线将由于母联断路器断开、失去比相电流而拒绝动作,从而使故障母线依靠后备保护来切除,大大地延长了故障的切除时间.这种母线相继故障的事例,在国内兄弟电网中已多次发生,特别是上下布置的母线排列方式极易发生.又如,故障发生在母联开关和比相用电流互感器之间的线股上时,将出现动作死区,对于220kV的变电站。

变压器无负荷时的差动保护电流互感器二次回路极性与相位测试

组成变压器差动保护的电流互感器极性与相位关系的测试（俗称六角图法）基本上都是通过带负荷来进行的。为了保证测试结果的正确性，通常要求变压器各二次侧电流在20mA以上（老式相位表要200mA以上）。由于新投变压器带负荷较困难，测试要有特殊措施，而且也有一定的风险，所以有必要找出一种简单方法。即在新变压器正式投运前完成差动保护测试，确保变压器正确投运。现介绍几种测试方法。