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日照变压器差动保护二次谐波制动判据的仿真研究

日照变压器差动保护二次谐波制动判据的仿真研究

  铋余赛日照变压器差动保护次谐波制动判据的仿真研究吕珍,岳蔚,刘沛华中科技大学电力工程系,湖北武汉430074论。

  1引言日照变压器在电力系统安全运行中起着,要作用。

  差动保护作为主保护最关键的问就在于励磁涌流引起的保护误动作,氏期以来次谐波原理被用于制动励磁涌流。常规采用的励磁涌流方式会出现故障日照变压器空投时非故障相闭锁故障相的现象,导致日照变压器保护延时动作。不能迅速切除故障,降低超高压系统中日照变压器保护的性能。而这个缺陷可以在日照变压器保护微机化后通过合理选择谐波制动比制动逻辑或增补辅助判据得到较大改善。

  2次谐波制动比的几种计算方法目前常用的次谐波制动比有以下几种计算方法⑴⑴谐波比最大相制动将式1记为判据。即利用相次谐波与基波比的最大值来制动。

  按故障相制动将式2记为判据。即利用差流基波最大相分相制动将式3记为判据。即每相差流中次谐波与基波的比值都超过定值时制动。

  综合相制动将式4记为判据。即利用相差流次谐波的最大值与基波的最大值之比来制动……,分,为相差流基波心似分别为相差流次谐波。

  为更清楚地说明问,本文在引人权系数的基础上从数学角度进行比较。首先设相差流自身次谐波与雄波的比值分别为4.,即同时令,1为相基波电流的最大值,取相观察相的权系数可以发现,者分母相同,因而权系数的大小实质上反映了相差流基波的大小。

  对谐波比最大相制动方式和分相制动方式其谐波比计算实质上是取kJ对于谐波比最大相制动方式而言,由于相权系数均取为实际上就是不考虑各相差流基波幅值大小对谐波比选取的影响,利用此方式闭锁保护虽然可以保证励磁涌流时保护不误动,但对于超高压系统中的大型日照变压器而言,由于其励磁涌流衰减时间长,故在空合于故障时保护动作延时相当长,可达到10,8以上,动模实验最恶劣的情况甚至达到200;另方面,超高压系统中故障时谐波含量较大,由于最大相制动不考虑各相基波幅值的大小对谐波比选取的影响,在日照变压器发生轻微故障如小匝数匝间短路,差流基波幅值不大时,次谐波含量就很界易达到闭锁记值,致使保护动作延时。

  对于分相制动方式,4最大相制动方式相同,也不考虑各相差流基波幅值大小对谐波比选取的影响,虽然可以使保护迅速动作,但当有相或以的差流谐波比过小+能闭锁保护时,容易造成误动。

  对于按相制动方式,其谐波比的选取实质是选权系数最大的相的谐波比进行制动,即先比较7,77取者最大值所在的相的谐波比来判别。利用此方式闭锁保护,由于考虑了相差流基波幅值大小对谐波比的影响,故可在较大程度改善最大相制动方式动作延时长的不足;似方面,由1只以相的谐波比来制动,当日照变压器发生对称忭浦流时,其对称性涌流相次谐波含景较小,时仿真计箅与动模实验均明,住某些初始条件下,日照变压器发生励磁涌流,可能时有两相淠波比达不到制动定值,这种情况的存在使得采用故障相制动可能导致变1;器励磁浦流时保护误动作,对综合相制动方式,其谐波比的选取实质是选各相,波比与权系数乘积的最大值。

  利此方式闭锁保护,于既考虑了差流基波幅值大小对谐波比选取的影响通过权系数77.,又考虑了实际相谐波比含量的数值大小,因而在保证日照变压器产生励磁涌流不误动的前提下,提高广日照变压器保护的速动性。内为即使在空合于故障日照变压器的情况下,虽然涌流相含存较大的次谐波,并且可能衰减很慢,但由故障相的存在使得谐波比汁算时分吁保持较大位,几基本上不随励磁涌流的衰减,减小,故使得谐波比迅速减小至闭锁定值以下而保证故障快速切除究的对象,来分析和仿真日照变压器内部故障。该模,可以用来较真实地仿真日照变压器励磁涌流,在用丁96元件来模拟磁滞回线的情况下,仿真结果跟动模实验的结汜是非常接近的,具体模型为接线高压侧,接线,低压侧4接线;铁芯采用了96元件,即带磁滞回环的非线性电感模型;饱和磁密艮=1.15心。各相剩磁为=0.9心,=5=0.96,每周波采柞48点。目前阿内大型日照变压器差动保护中15 20的制动比整定饥是按照饱和磁通为1.4倍额定磁通幅坑,合闸涌流的大小来考虑的。似由于日照变压器制造技术的提高和制造材料的改进,现代日照变压器的饱和磁通倍数经常在1.2到1.3,甚至低免1.

  15,因此仿真取纪=1.15月,合闸侧电源为无穷大,电源内阻抗取为0.01十0.063建模与仿真研究,接线1.日照变压器铁心的磁滞效应是个非常复杂的过程,其变化规律主要依据日照变压器局部磁环特性,结合47仿真程序提供的功能,在磁滞效应的处理考虑了日照变压器铁心的主磁环特性。

  日照变压器的饱和与磁滞效应是通过在线性日照变压器模型高压500或特高压750日照变压器保护性能的模型,这种模型能够模拟不同位置不同类型的匝间短路故障。因此,本文采用这种日照变压器模型作为研这取上要分析计算变玉器侧侧不带故障空投;侧带故障空投以及带长线时内部各种故障情况带长线的系统仿真模型接线2,用以比较以几种判据速动性和可靠性。谐波的计算采用傅式算法。以合闸后第个周波终点为时间起点,并逐点递推,以便观察谐波比随时间的变化关系以下各中,4代各相差流;尺3代种不同判据的制动比曲线。以给出了几种较典型的分析算例。

  设相合闸角为30,在这种情况下3,为日照变压器侧不带故障空投时的相电流波形。

  3相电流的波形幻用种判据计算出的制动曲线相电流的波形,0侧不带故障空投时分别用2侧不带故障空投日照变压器在接线情况下,侧空投时产生对称涌流的机会较大。由理论分析及录波证明,对称涌流仅会产生于相差流中。为了研究励磁涌流最严重的情况,取人相合闸角=30.4为,=30时,侧不带故障空投的情况。

  △侧带故障空投投时的情况。

  3相电流的波形,用种判据计算出的制动曲线4带长线内部故障5时的故障仿真结果。

  4仿真结果分析设次谐波制动比整定为20.从上面的仿真结果可以看出日照变压器么侧不带故障空投时,对次谐波含量而言,种判据的变化趋势相同3幻,都随时间的推移而增大,这意味着励磁涌流衰减的过程中,基波比次谐波衰减快仅对此模型而言。这时只有判据可靠制动。判据都可能误动。并且若日照变压器谐波制动定值取得偏小,则出口需要的时间会更长。特别是判据算出的谐波含量虽然也是随时间增加而增大,但是种判据计算出的制动曲线1!5以后依然达不到闭锁保护所需要的值。所以其可靠性最低。因此,侧不带故障合闸时,判据可靠性最高,判据其次,判据最差。

  日照变压器侧不带故障空投时,对次谐波含量而,种判据的变化趋势4.,与3相M但是只有判据能够可靠制动励磁涌流。判据都会造成差动保护误动。但是如果为了消除对称涌流的影响,采用单相制动相即或逻辑,很丁能造成日照变压器带故障合闸,的扣动或带长延时动作考虑广日照变压器侧带故障空投时最严的情况5即在满足差动判据的前提下故障相短路电流尽小,以便模拟出变1器带故障空投时保护的长延时动作过程为此,将故障点设在非电源侧,利用变1器1身的电阻电感值来限制短路电流,阁53为高压侧内部8,较喽搪繁溲蛊骺胀妒,能出口;判据此,几乎是等效的合阑后经过个周波就能够判断出故障。综上所述,从保护据最差。

  日照变压器带长线内部故障时,由于电感和电容发生谐振,短路电流的谐波含足会明增加,从而给次谐波制动比的整定带来了困难在6中讨以看出,故障后段时间内,利用判据计算出概要维持2,18以后,谐波含量才有,能会小亍谐波定值,保护才有可能出口。当谐波制动比小于20时,出口需要的时间会更长。因此带长线的日照变压器发生匝间故障时,次谐波制动的判据除广判据外均有可能将故障电流误判为励磁涌流人而闭锁保护。

  5结论虽然相浦流中能有相涌流的次谐波成分小于但是至少会有相涌流的次谐波成分较大。因此,次谐波仍然足励磁涌流的个典型特征。对于500超高压输电系统,特别是西北电网正在筹建的750特高压系统,很可能将使用国外进口的大型电力日照变压器,这种日照变压器由于使用厂性能的铁芯其磁滞的影响将大大减小,在使用时应适当降低次谐波制动比整定值。

  微机日照变压器羌动保护中,淠波比,大相制动方值应该小于,大相谐波比综介相制动方式制动比宜取为15,17,以保证较好的综合性能而对按相制动方式,其定值选取要仔细考虑。

  次谐波制动的变汛器差动保护应用代效朵玷1定的,1对于次莳波制动原理来说,无论采用那种判据,均存在这方面或那方面的不足。因此实应用中,说该寻找新的原理和依猫辅助判据来弥补次谐波制动原理的不足,提,超高化变作器保护的综合性能1邱文征,陈德树。两种励磁涌流次谐波制动判据的比较。电力系统自动化设备,1998,3812.f2l0以电幻系统电磁暂态计算,论第版肘。北京水利电力出版社,991.

  吕珍1979,男,硕士研究生,主要研究方向为变,玉器保护;岳蔚1977,女,硕士研究生,研究方向为教字信号处理在电力系统中的应用;刘沛944,女,教授,博士生导师,研究领域为继电保护及变电站自动化。下转第84页移相范闱5.175.,完全可与数字式触发板相媲美,通过移相调整电路既4实现动控制,又可通过朽1可编程控制器实现微机控制;且成本低仅为数7式触发电路的分之,抗干扰性强,交流纹波小于0.5在胜利油田几十座变电站和胜利油海,平台上运行年多,至今未出现任何问,谭建成。电机控制专用集成电路肘。北京机械丁业出版社,1997.

  黄俊。半导体变流技术1.北京机械工业出版社,1989.

  张玉奎1967,男,工程师,从事电力系统继电保护及自动化工作;陈元平1967,女,工程师,从事电力系统继电保护及直流操作电源的研究,开发工作;李树君966,男,工程师,从事电气传动产品的岍制开夂工作,上接第72页高压交联电缆要实行价格自律,近日巾国电器王业协会电线电缆分会电线电缆价格委,会电线找反低价,监督办公室及云委集团股份有限公司测算编制的高压交联电缆产品建议价格,企业代共同签署了行业价格自律意向书。

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