变压器微机比率差动保护的实现

时间:2022-03-20 08:43:11

变压器微机比率差动保护的实现

【摘 要】 传统的变压器比率差动保护的实现主要是采用差动继电器来完成,在教学中,学生通过设计原理图通过大量的接线达到实验的效果,实验过程既复杂也繁琐,本论文主要采用目前流行的微机保护来实现,通过后台计算机监控系统、微机保护模块的程序算法来完成实验效果,通过此方法,学生不需要大量的接线,可以很灵活的改变实验参数的整定,进而达到不同的实验结果,论文介绍了后台软件的构成,程序算法的实现,硬件的实验过程及实验结果,可以达到理想的实验教学。

【关键词】 微机 变压器 比率 差动 实验结果

传统的继电保护在发电厂,变电站基本上已经被淘汰,继而被代替的就是微机保护,随着计算机网络技术的飞速发展,由微机构成的电力系统保护已是一个不可逆转的潮流,微机保护在很大程度上使得继电保护的可靠性、灵敏性、速动性、选择性得到了很大的改进,本论文针对保护的基本原理,提出在教学上采用微机构成变压器差动保护,通过此方法,学生不需要大量的接线,并且可以很灵活的改变实验参数的整定,进而达到不同的实验结果,通过学习让学生毕业后马上和企业实际接轨,论文主要通过后台软件的构成,程序算法的实现,硬件的实验过程及实验结果,来达到理想的实验教学。

1 变压器比率差动保护的基本原理

变压器是电力系统中一个非常重要的电力设备,其是否能够稳定安全的工作,关系到整个系统的供电可靠性,在此对其进行保护就变得之关重要,变压器中的保护主要有[1]:瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、外部相间短路时过电流保护,复合电压起动过电流保护,负序电流及单相式低电压起动的过电流保护,阻抗保护、外部接地短路时零序电流保护、过负荷保护、过励磁保护等。而变压器的差动保护是其内部故障时的主保护,变压器的内部故障可以分为:油箱内和油箱外故障。油箱内故障主要有绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁心的损耗等。油箱外故障主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路等。差动保护中主要是要考虑不平衡电流的因素[2],而不平衡电流主要由以下几个原因构成:

(1)变压器励磁涌流所产生的不平衡电流,主要是变压器空载投入和外部故障切除后,数值很大,而正常运行和外部故障时都很小。

(2)变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流。

(3)计算变比和实际变比不同而产生的不平衡电流。

(4)电流互感器型号不同而产生的不平衡电流。

(5)变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流。

目前我们都是采用微机比率制动式差动保护来完成变压器内部故障,能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障,它由比率差动、差流速断、差流越限告警几个部分组成。

1.1 比率差动保护

(1)比率差动动作方程

为差动电流,为差动最小动作电流整定值,为制动电流,为最小制动电流整定值,S为比率制动系数整定值,各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。

(2)比率差动动作特性如图1所示:

1.2 差流速断保护

当变压器内部发生严重故障时,由于互感器饱和,不能正确检测两侧电流,故需要配置差流速断保护。

差流速断保护逻辑图如2所示。

1.3 差流越限告警

当任一相差流电流大于差流越限整定值时差流越限保护延时动作,报差流越限信号。

差流越限保护逻辑图如图3所示。

2 计算机监控系统组成及功能

计算机监控系统主页面如下图4所示,它具有数据采集、运行监视和控制功能、继电保护功能、后备控制和紧急控制功能。

2.1 数据采集是变电站自动化系统得以执行的基础

(1)采集对象。

模拟量:电压、电流、功率、温度。

开关量:断路器、刀闸位置、变压器分接头、设备状态。

(2)采集种类。

变电站原始数据:直接来自一次设备的电压、电流信号等。

变电站自动化系统内部数据:电能量数据、直流母线电压信号等。

2.2 运行监视和控制功能

(1)安全监视功能。监视电流、电压、温度、频率等的越限情况并记录。监视保护装置是否失电。监视自动控制装置是否正常。

(2)故障录波和测距。110kV及以上的重要输电线路因为距离长,发生故障影响大,所以故障必须尽快排除。变电站的故障录波和测距有两种实现方法:一种是由微机保护装置兼做故障记录和测距;另一种是专门的录波装置。

(3)数据处理与记录功能。主要内容:历史数据的形成和存储。主变和线路P/Q的最大值、最小值及相应时间。母线电压的最大值、最小值及相应时间。计算受配电电能平衡率(如图5)。

3 实验参数整定及实验结果

如表1,2。

4 结语

通过实验测试,微机变压器比率差动保护实验数据符合保护原理,它能够在变压器设定一个内部故障时,根据程序的判断做出正确的动作,可以通过改变整定数据来进行变压器差动、变压器内部严重故障时差流速断动作等等实验,经验证系统可靠,完整实验教学要求。

参考文献:

[1]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2004.

[2]刘桂琴,高瑞俊,徐琳.提高微机继电保护运行可靠性的措施[J].内蒙古石油化工,2010(1).

[3]丁泠允,胡晶晶.变压器比率差动保护原理及校验方法[J].继电器,2007,35(12):67-70.

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