两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法

网络教育学院本科生毕业论文（终稿）题目：继电保护若干问题研究——两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法学习中心：安徽滁州奥鹏教育学习中心层次：专科起点本科专业：电气工程及其自动化年级：2010年春季学号：101410018866学生：孙大庆指导教师：刘凤丽完成日期：2012年2月15日继电保护若干问题研究——两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法I内容摘要变压器是电力系统的重要组成部分。随着电力工业的迅速发展，对供电系统的稳定性有了更高的要求，因此，变压器的稳定运行也越来越重要，也对变压器的保护提出了更高的要求。本文从变压器的微机保护入手，主要分析了微机型变压器继电保护中的差动保护，并对运行中存在的不平衡电流进行了深入的分析。微机主变差动保护在我省目前使用比较广泛的微机主变保护是南自厂生产的PST-1200系列数字式变压器差动保护和南瑞继保公司生产的RCS-978系列变压器差动保护。这两种保护在原理和试验方法有不同之处，通过实例进行分析比较。关键词：主变、微机差动保护、接线、试验方法继电保护若干问题研究——两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法目录内容摘要...........................................................................................................................I引言............................................................................................................................11绪论........................................................................................................................21.1课题的背景及意义............................................................................................21.2.变压器差动保护的发展状况............................................................................21.3本文的主要内容................................................................................................42变压器继电保护概况.................................................................................................52.1变压器的故障类型及保护方式........................................................................52.2变压器保护的配置情况....................................................................................62.3变压器本身所存在的不平衡电流及减小其影响的措施................................73PST-1200差动保护原理............................................................................................94RCS-978系列变压器差动保护原理.......................................................................115差回路电流的计算方法简述...................................................................................136PST-1200差动保护试验方法..................................................................................147RCS-978系列变压器差动保护试验方法...............................................................15结论............................................................................................................................16参考文献........................................................................................................................17继电保护若干问题研究——两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法1引言电力变压器在电力系统变电、输电和配电每个环节中广泛应用，它又是变电站内最重要的设备之一，它的安全运行对电力客户安全用电起决定性作用。现在微机型保护代表了继电保护技术发展的重要方向，随着电力系统的发展，电网结构日趋复杂，微机型保护装置种类繁多，微机主变差动保护在我省目前使用比较广泛的微机主变保护是南自厂生产的PST-1200系列数字式变压器差动保护和南瑞继保公司生产的RCS-978系列变压器差动保护。微机主变差动保护各侧电流互感器(以下简称TA)二次侧采用星形接线，必须要考虑以下两个问题：第一，当变压器绕组为Y/Δ型接线时,由于一次端两侧电流相位不同,在TA二次回路要进行相位补偿。第二，当变压器绕组为YN/Ｙ型接线时，YN侧发生区外接地故障时，由于YN侧中性点直接接地，变压器向故障点提供故障电流，故障电流中含有正序、负序、零序分量，其中正序、负序电流可以通过负荷形成回路而传变至Ｙ侧，而零序电流因为Ｙ侧为不接地系统，无零序通路而仅存在于YN侧。当变压器绕组为Y/Δ型接线时,在上述情况下，虽然Δ侧绕组中有零序电流，但零序电流在绕组中形成环流，线电流中无零序电流，也相当于零序电流仅存在于YN侧。当用于变压器差动保护TA二次侧均采用星形接线，变压器YN侧故障电流中的零序电流将全部成为差动保护继电器不平衡电流，当这种不平衡电流足够大时，将引起差动保护误动，所以要考虑如何消除变压器YN侧零序电流的影响。微机主变差动保护在软件算法上采取措施解决这两个问题。继电保护若干问题研究——两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法21绪论1.1课题的背景及意义变压器是电力系统中极为重要的装置,其正常运行直接关系用电设备的安全。变压器在运行中,由于各种原因将会导致变压器故障,变压器一旦发生故障,就会限制发电机的出力,减少和中断对部分用户的供电。如果不能及时发现事故并处理,将会对电网安全可靠供电造成很大的威胁。差动保护是变压器的主保护，微机型差动不广泛应用。微机主变差动保护各侧电流互感器(以下简称TA)二次侧采用星形接线，必须要考虑以下两个问题：第一，当变压器绕组为Y/Δ型接线时,由于一次端两侧电流相位不同,在TA二次回路要进行相位补偿。第二，当变压器绕组为YN/Ｙ型接线时，YN侧发生区外接地故障时，由于YN侧中性点直接接地，变压器向故障点提供故障电流，故障电流中含有正序、负序、零序分量，其中正序、负序电流可以通过负荷形成回路而传变至Ｙ侧，而零序电流因为Ｙ侧为不接地系统，无零序通路而仅存在于YN侧。当变压器绕组为Y/Δ型接线时,在上述情况下，虽然Δ侧绕组中有零序电流，但零序电流在绕组中形成环流，线电流中无零序电流，也相当于零序电流仅存在于YN侧。当用于变压器差动保护TA二次侧均采用星形接线，变压器YN侧故障电流中的零序电流将全部成为差动保护继电器不平衡电流，当这种不平衡电流足够大时，将引起差动保护误动，所以要考虑如何消除变压器YN侧零序电流的影响。微机主变差动保护在软件算法上采取措施解决这两个问题。1.2.变压器差动保护的发展状况近年来，我国继电保护技术发展相当迅速，未来继电保护的发展趋势是向计算机化，网络化及保护、控制、测量、数据通信一体化智能化发展。变压器差动保护中，解决涌流制动问题是一个关键。为满足电力系统不断发展的需要，近十多年国内外学者对变压器保护的原理从各方面进行了深入的研究和试验，提出了多种不同的方案。其中大多数进行的动摸试验和仿真证明具有较高的灵敏度和可靠性，但离微机保护的实现还有一段距离。而原来已用于实际的一些方法随着电力系统的发展也面临着新的考验。因此，为适应未来电力系统的发展要求，尽快研制出新原理的微机变压器保护已成为一个非常现实和迫切的要求。从应用的进程上来看，保护新原理的应用可能经历三个阶段：第一阶段，由继电保护若干问题研究——两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法3于保护新原理不受励磁涌流的影响，因此可以作为变压器差动保护励磁涌流识别方法进行应用，这也是很多新原理研究的出发点；第二阶段，新原理保护与差动保护配合使用，由于差动保护作为变压器主保护已经历了几十年的考验和完善，因此二者结合使用，可以取长补短。第三阶段，新原理保护取代差动保护，这是保护新原理研究的目标。为了保证变压器安全、可靠地运行，电力工作者不断深入分析其运行特性，，研究新原理、新方法提高变压器保护的性能，对其理论探讨与装置研制一直在不断进行。而随着计算机与网络技术的迅猛发展，高性能的微处理器芯片层出不穷，微机变压器保护装置的性能不断得到改善，整个微机保护系统正向集成化，人工智能化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化，标准化方向发展。变压器保护在进入数字微机时代后，利用微机强大的运算和处理能力，新的励磁涌流鉴别方法不断被提出，在国内外形成研究热潮。间断角原理从分析励磁涌流波形本质出发，为励磁涌流的鉴别提供了新思路，沿着这个思路，波形比较法、波形对称法和积分型波形对称法相继被提出。现在使用的微机变压器保护中识别励磁涌流的方法也主要是：二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原理等。实践表明，在过去的几十年间，上述原理基本上能达到继电保护要求。然而，随着电力系统以及变压器制造技术的日益发展，利用涌流特征的各种判据在实用中均遇到一些无法协调的矛盾。尽管从差动保护作为变压器的主保护那一天起，正确识别励磁涌流就成为变压器差动保护所需要解决的重要问题，但是在没有完善的新原理可以取代差动保护前，必须不断提高变压器差动保护励磁涌流识别能力。由于变压器差动继电保护系统将辨认励磁涌流为变压器内部故障电流，而可能引起继电器的误动作，故必须设法区分。长期以来变压器主保护动作正确率相对偏低，变压器差动保护及其相应的辅助判据需要改善。近年来，新器件，新技术的应用为变压器的保护研究与发展提供了一个广阔的天地。数字信号处理器的出现，不但可以提高微机保护数据采样与计算的速度和精度，甚至可能改变往常微机保护装置的设计思想，使得复杂的算法得以在保护装置中实现。现代数学工具开始越来越多的融入到变压器保护的研究领域，一方面为传统的变压器保护方法提供了更有效地工具，另一方面，采用多个信息量，可提高变压器保护智能化程度，改善可靠性和适应性。随着新的传感元件与测量元件的出现,故障诊断与预测充分利用各种现代数学分析手段对变压器的各个运行继电保护若干问题研究——两种微机主变差动保护的实现原理及试验方法4状态量进行监测与分析，越来越融入到变压器保护中。它实质上是传统变压器保护中电量与非电量保护的一个扩展