畢業(yè)設計微機變壓器保護原理分析及應用預計1

1、目目 錄錄 前 言 .3 第一章 緒論 .4 1.1 微機繼電保護概況 .4 1.1.1 微機繼電保護的發(fā)展 .4 1.1.2 微機繼電保護的基本構成 .5 1.1.3 微機繼電保護與常規(guī)的模擬式的區(qū)別.5 1.1.4 微機繼電保護特點.6 1.1.5 微機繼電保護的發(fā)展趨勢 .6 第二章 微機繼電保護的理論基礎 .9 2.1 微機保護裝置硬件系統(tǒng)的基本構成.9 2.2 微機繼電保護算法基礎.10 2.2.1 數(shù)字濾波器 .10 2.2.2 富氏算法 .12 第三章 微機變壓器保護 .15 3.1 微機變壓器差動保護 .15 3.1.1 變壓器差動保護原理 .15 3.1.2 微機差動電流的獲

2、取方式： .16 3.2 外部故障和內(nèi)部故障的區(qū)分 .16 3.2.1 具有折線制動特性的差動原理 .16 3.2.2 利用標積制動區(qū)分內(nèi)外故障 .18 3.3 勵磁涌流的鑒別 .20 3.3.1 利用二次諧波制動原理來躲過勵磁涌流.20 3.3.2 利用間斷角原理來躲過勵磁涌流 .20 3.3.3 利用波形對稱法來躲過勵磁涌流 .22 3.4 各原理的分析及較 .27 第四章 rcs-978 系列變壓器成套保護裝置的認識.31 4.1 硬件原理說明 .31 4.2 保護工作原理 .32 4.2.1 裝置管理總起動元件及 cpu 板起動元件 .32 4.2.2 變壓器差動各側電流相位差補償和平

3、衡.33 4.2.3 穩(wěn)態(tài)比率差動保護 .33 4.2.4 差動保護在過勵磁狀態(tài)下的閉鎖判據(jù).35 4.2.5 勵磁涌流判別原理 .35 4.2.6 小結 .36 第五章 新原理及新方法的應用 .37 5.1 故障分量比率差動保護原理.37 5.2 利用磁通特性來鑒別勵磁涌流的原理 .39 5.2.1 利用磁通導數(shù)的特性鑒別.39 5.2.2“圖形識別 ”法鑒別 .41 附 錄 .44 差動保護比率制動整定中的動作電流與制動系數(shù)等關系分析.44 .1 典型比率制動特性及分析 .44 理想比率制動特性曲線 .44 實用比率制動特性曲線 .45 實用比率制動特性曲線分析.45 .2 差動保護比率制

4、動整定步驟 .47 .3 小結及注意 .48 rcs-978 穩(wěn)態(tài)比率差動保護中的平衡系數(shù)的計算 .49 致 謝 .50 參考文獻 .51 前前 言言 本論文的題目是作者經(jīng)過閱讀大量繼電保護書籍而選定的，微機變壓器保護原 理分析及應用。 此畢業(yè)設計論文共分五章，第一章主要介紹了微機繼電保護的概況及其發(fā)展， 第二章對微機保護的理論基礎包括硬件及一些基本且常用的算法進行了說明，第三 章以微機變壓器保護原理的實現(xiàn)為中心，著重討論了微機式變壓器差動保護的構成 原理及實際運行情況及微機式變壓器差動保護外部短路時差動不平衡電流的情況， 勵磁涌流的識別方案等問題。第四章介紹分析了 rcs978 數(shù)字式變壓器

5、成套保護 裝置的硬件組成、保護原理及功能。它集成了一臺主變的全套電量保護,對每臺主 變采用雙套主保護、雙套后備保護的配置原則,可提高安全性和可靠性。最后介紹 了微機變壓器保護的一些新原理等。 在做畢業(yè)設計過程中得到了本院老師數(shù)月的精心指導，提出很多寶貴的意見， 最后由老師進行了仔細的審閱，同時也非常感謝院圖書館、電力系機房給予的大力 支持。 由于本人缺少實際的操作經(jīng)驗，對保護的事故現(xiàn)場分析不足，在本文中難免有 不足之處，望各位老師批評指導！ 第一章 緒論 1 1. .1 1 微機繼電保護概況微機繼電保護概況 電力系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生各種故障，進入不正常的運行狀態(tài)，可能引發(fā)事故，并導致用戶停電或 電能質(zhì)

6、量下降，甚至造成人身傷亡和電氣設備的損壞。繼電保護裝置能檢測電力系統(tǒng)故障及不 正常運行狀態(tài)，動作于斷路器跳閘、自動隔離故障，或發(fā)生故障告警信號，有助于運行人員或 其它自動裝置進行故障處理。因此繼電保護是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要手段。微機保 護就是指以數(shù)字式計算機（包括微型計算機）為基礎而構成的繼電保護。 1 1. .1 1. .1 1 微微機機繼繼電電保保護護的的發(fā)發(fā)展展 微機式繼電保護可以說是繼電保護技術發(fā)展歷史過程中的第四代，即從電磁型、晶體管型、 集成電路型到微機型。 電磁型和整流型保護裝置在電力系統(tǒng)中運行時間長，制造和運行維護的經(jīng)驗豐富，抗電磁 干擾的性能好，實踐證明，這類保護裝

7、置的可靠性也較高。但這類保護裝置交直流回路的功耗 大、動作時間慢、調(diào)試工作量大。 晶體管型和集成電路型變壓器保護裝置，在我國已有42多年的制造和運行歷史，有成熟的 制造技術和比較豐富的運行維護經(jīng)驗。與電磁型、整流型保護裝置相比，具有體積小，功耗大， 動作速度快，調(diào)試簡單等優(yōu)點。雖然在抗電磁干擾方面不如電磁型、整流型保護，但在長期的 制造和運行過程中已經(jīng)摸索出了一套行之有效的抗干擾措施，解決了抗電磁干擾的問題。但很 快就被微機繼電保護所代替。 微機型保護裝置具有體積小，功耗小，動作快，功能全，整定方便，運行維護簡單等優(yōu)點。 更主要的是，它具有其他型式保護裝置不可比擬的、完美的保護性能。此外，還具

8、有打印、記 錄，能與變電所的微機監(jiān)控裝置通信等功能，給運行及分析研究事故的隱患帶來極大方便。在 各種微機保護裝置發(fā)展的同時，利用計算機的特有的優(yōu)勢，還發(fā)展了許多新的保護原理，特別 是故障分量原理和自適應式保護原理，這些保護原理的引入，使繼電保護的性能得到很大的完 善和提高。 電力系統(tǒng)繼電保護是一門綜合性的科學，奠基于理論電工、電機學和電力系統(tǒng)分析等基礎 理論，還與電子技術、通信技術和信息科學等理論、新技術密切的融合在一起。由于計算機絡 的發(fā)展和在電力系統(tǒng)中的大量采用給微機保護提供了無限發(fā)展的可能。微機軟硬件功能的強大， 綜合自動化系統(tǒng)的興起和電力系統(tǒng)光纖信網(wǎng)絡的逐步形成使得微機保護不再是一個獨

9、立的、任 務單一的、消極的待命裝置，而是積參與、共同維護電力系統(tǒng)整體安全穩(wěn)定運行的計算機自動 控制系統(tǒng)的基本組成單元。由于網(wǎng)絡信息共享的優(yōu)越性，微機保護可以占用全系統(tǒng)的行數(shù)據(jù)和 信息，應用自適應原理和人工智能方使保護原理、性能和可靠性得到進一步的發(fā)展提高。繼電 保護技術將沿著網(wǎng)絡化、智能化、適應和保護、測量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化的方向不斷前進。 1 1. .1 1. .2 2 微微機機繼繼電電保保護護的的基基本本構構成成 繼電保護的任務是判斷電力系統(tǒng)有關設備是否發(fā)生故障而決定是否發(fā)出跳閘命令，使發(fā)生 故障的設備盡量迅速地與電力系統(tǒng)隔離。為此，首先要取得與被保護設備有關的信息，根據(jù)這 些信息，根

10、據(jù)不同原理，進行綜合和邏輯判斷，最后作出決斷，并付諸執(zhí)行。所以，繼電保護 的基本結構大致上可以分為三部分： 信息獲取與初步加工； 信息的綜合、分析與邏輯加工、決斷； 決斷結果的執(zhí)行。 輸入信號通常包括電壓電流模擬量和開關量以及一些通訊數(shù)據(jù)。在測量部分中，由于計算 機是數(shù)字電路，其工作電平比電力系統(tǒng)互感器的二次輸出信號電平還低。為了適應電子器件的 弱信號的要求，在電流互感器、電壓互感器與電子電路之間要求設置一些傳變環(huán)節(jié)，通常使用 電流變換器、電壓變換器以至電抗變換器等等。即微機保護要對輸入模擬信號進行預處理，再 經(jīng)計算機采樣計算后與已給定的整定值進行比較。邏輯部分主要包括信息的綜合、分析與邏輯

11、加工、決斷等環(huán)節(jié)。 微機保護的主要部分是計算機系統(tǒng)，用來分析計算電力系統(tǒng)的有關電氣量和判定系統(tǒng)是否 故障，然后決定是否發(fā)出跳閘信號。因此，除微機系統(tǒng)主體外，還必須配備自電力系統(tǒng)向計算 機送入有關信息的輸入接口部分和向電力系統(tǒng)送出控制信息的輸出接口部分。此外，微機還要 具有相關監(jiān)控和操作程序，輸出記錄的信息，以供運行人員分析。這就是人機對話部分。 1 1. .1 1. .3 3 微微機機繼繼電電保保護護與與常常規(guī)規(guī)的的模模擬擬式式的的區(qū)區(qū)別別 微機繼電保護與常規(guī)的模擬式的根本區(qū)別是在中間部分，即信息的綜合、分析與邏輯加工、 決斷的環(huán)節(jié)。區(qū)別是在于實現(xiàn)上述功能的手段。常規(guī)的模擬式保護是靠模擬電路的

12、構成來實現(xiàn) 的即用模擬電路實現(xiàn)各種電量的加、減、乘、除和延時與邏輯組合等要求。而微機保護，即數(shù) 字式繼電保護卻是用數(shù)字技術進行數(shù)值（包括邏輯）運算來實現(xiàn)上述功能的。數(shù)字式電子計算 機上的數(shù)字和邏輯運算是通過軟件進行的，即這些運算要通過預先按一定的規(guī)則（語言）制定 的計算程序進行的。這是與模擬式截然不同的工作模式。也就是說，微機繼電保護是由“硬件” 和“軟件”兩部分組成的，硬件是實現(xiàn)繼電保護功能的基礎。而繼電保護原理直接由軟件，既 由計算程序來實現(xiàn)的，程序的不同可以實現(xiàn)不同的原理。程序的好壞、正確與錯誤都直接影響 著保護性能的優(yōu)劣、正確或錯誤。 1 1. .1 1. .4 4 微微機機繼繼電電保

13、保護護 特特點點 研究和實踐證明，微機保護有許多優(yōu)點。其主要的特點如下： 1 改善和提高繼電保護的動作特性和性能 用數(shù)學方程的數(shù)字方法構成保護的測量元件，其動作特性可以得到很大的改進，或得到 常規(guī)保護（模擬式）不易獲得的特性； 用它的很強的記憶功能更好地實現(xiàn)故障分量保護； 可引進自動控制、新的數(shù)學理論基礎和技術自適應、狀態(tài)預測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡 （ann）等等。 2 可以方便地擴充其他輔助功能 打印故障前后電量波形故障錄波、波形分析； 打印故障報告：日期、時間、保 護 動作元件、時間先后、故障類型； 隨時打印運行中的保護定值；利用線路故障記錄數(shù)據(jù)進 行測量（故障定位） ； 通過計算機網(wǎng)絡

14、、通信系統(tǒng)實現(xiàn)與廠站監(jiān)控交換信息；遠方改變定 值或工作模式。 3. 工藝結構條件優(yōu)越 硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標準； 裝置體積小，減少盤位數(shù)量；功耗低。 4. 可靠性容易提高 數(shù)字元件的特性不容易受溫度變化、電源波動、使用年限的影響，不易受元件更換的影 響； 自檢能力強，可用軟件方法檢測主要元件、部件工況以及功能軟件本身。 5. 使用方便 維護調(diào)試方便，縮短維修時間； 依據(jù)運行經(jīng)驗，在現(xiàn)場可通過軟件方法改變特性、 結構。 6保護的內(nèi)部動作過程不象模擬式保護那樣直觀 1 1. .1 1. .5 5 微微機機繼繼電電保保護護的的發(fā)發(fā)展展趨趨勢勢 隨著計算機技術和通信技術以及各種新方法和新理論在繼

15、電保護中的廣泛應用，微機保護 技術未來趨勢是向網(wǎng)絡化、綜合自動化和智能化發(fā)展。 微機保護硬件的發(fā)展 隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展，微機保護硬件也在不斷發(fā)展。微機保護的硬件已由第一代單 cpu 硬件結構和第二代多單片機的多 cpu 硬件結構發(fā)展到以高性能單片機構成的第三代硬件 結構，其具有總線不需引出芯片，電路簡單的特點，抗干擾性能進一步加強，并且完善了通信 功能，為實現(xiàn)變電站自動化提供了方便。近年來，數(shù)字信號處理(dsp)技術開始廣泛應用于微機 保護領域。dsp 與目前通用的 cpu 不同，是一種為了達到快速數(shù)學運算而具有特殊結構的微處 理器。dsp 的突出特點是計算能力強、精度高、總線速度快、吞

16、吐量大。將數(shù)字信號處理器應 用于微機繼電保護，極大地縮短了數(shù)字濾波、濾序和傅里葉變換算法的計算時間，可以完成數(shù) 據(jù)采集、信號處理的功能和傳統(tǒng)的繼電保護功能。 網(wǎng)絡化 目前，繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務） ，還要 保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。微機保護裝置網(wǎng)絡化可大大提高保護性能和可靠性，每個保護單 元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù) 據(jù)的基礎上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是將全 系統(tǒng)各主要設備的保護裝置用計算機網(wǎng)絡聯(lián)接起來，亦即實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化。繼電保 護裝置能夠得到

17、的系統(tǒng)故障信息愈多，則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準 確。 綜合自動化 繼電保護、操作控制和監(jiān)測的集成化趨向稱之為變電所等的綜合自動化。實際上，保護裝 置就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡上的一個智能終端，它可從 網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和 數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而 且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能。 智能化 近年來，人工智能技術如自適應控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電 力系統(tǒng)各個領域都得到了應用，在繼

18、電保護領域應用的研究也開始。自適應繼電保護是一種繼 電保護的基本原理，它使得繼電保護能自動地對各種保護功能進行調(diào)節(jié)或改變，以更適合于給 定的電力系統(tǒng)的工況。神經(jīng)網(wǎng)絡是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的 復雜的非線性問題，應用神經(jīng)網(wǎng)絡方法則可迎刃而解。其它如遺傳算法、進化規(guī)劃等也都有其 獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快?？梢灶A見，人 工智能技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。 第二章 微機繼電保護的理論基礎 2 2. .1 1 微微機機保保護護裝裝置置硬硬件件系系統(tǒng)統(tǒng)的的基基本本構構成成 微機保護裝置是以微處理器為

19、核心，根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集到的電力系統(tǒng)的實時狀態(tài)數(shù) 據(jù)，按照給定算法來檢測電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障以及故障的性質(zhì)、范圍等，并由此做出是否需 要跳閘或報警等判斷的一種安全裝置。微機保護主要包括進行數(shù)據(jù)采集的輸入通道、進行數(shù)據(jù) 處理及相應判斷的數(shù)字核心部分以及輸出通道。除此以外，還包括人機接口和通信系統(tǒng)。 模擬量輸入系統(tǒng)（或稱數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)） 微機保護的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括：模擬量輸入變換回路、低通濾波回路、采樣保持回路 和多路轉(zhuǎn)換器以及模擬轉(zhuǎn)換（a/d）回路。其主要功能是采集由被保護設備的電流電壓互感器輸 入的模擬信號，并將此信號經(jīng)過適當?shù)念A處理轉(zhuǎn)化為所需的數(shù)字量。 繼電功能回路（ cpu 主系統(tǒng)）

20、 cpu 主系統(tǒng)一般包括微處理器 cpu，只讀存儲器（eprom）隨即存取存儲器（ram）及定時 器（time）等。cpu 執(zhí)行存放在 eprom 中的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至 ram 區(qū)的原始數(shù)據(jù) 進行分析處理，以完成各種繼電保護功能。 開關量輸入 /輸出回路 由并行口光電耦合電路及有接地的中間繼電器等組成，以完成各種保護的出口跳閘信號報 警及以外部接點輸入等工作。 人機接口回路 人機接口回路主要包括鍵盤、顯示器、打印接口以及用于干預裝置工作的各種按鈕或開關 等，其主要功能用于人機對話、如調(diào)試、定值調(diào)整、人對機器工作狀態(tài)的干預等。人機接口應 定時或在保護動作后打印或顯示運行情況及保護執(zhí)行

21、結果。 通信回路 機間通信和遠動。 （綜合）自動化系統(tǒng)內(nèi)部通信（局域網(wǎng)或總線）pc 機通信（用于調(diào)試） ，對 側保護通信（用于實現(xiàn)縱聯(lián)保護） 電源回路 供電電源回路提供了整個裝置所需的直流穩(wěn)壓電源，以保證整個裝置的可靠供電 2.22.2 微機繼電保護算法基礎微機繼電保護算法基礎 在微機繼電保護中，連續(xù)型的電壓、電流輸入信號經(jīng)過離散采樣和模數(shù)變換成為可用于計 算機處理的數(shù)字量后，計算機對這些數(shù)據(jù)進行分析、計算，確定保護所需的電氣量參數(shù)，并根 據(jù)這些參數(shù)的計算結果以及保護的動作特性方程與定值，通過比較判斷，決定保護裝置的動作 行為。而完成上述分析計算和比較判斷以實現(xiàn)各種繼電保護功能的方法稱為微機保

22、護算法。 算法是研究保護的重點之一，衡量各種算法的優(yōu)缺點，主要的指標可歸結為：計算精度響 應時間和運算量。這三者之間往往是互相矛盾的，因此應根據(jù)保護的功能性能指標（如精度動 作時間）和保護系統(tǒng)硬件的條件（cpu 的運算速度存儲器的容量）的不同，采用不同的算法。 2 2. .2 2. .1 1 數(shù)數(shù)字字濾濾波波器器 數(shù)字濾波器是一個裝置或系統(tǒng)，用于對輸入信號進行某種加工處理(運算)以達到取得信號 中有用的頻率成分而去掉無用信息。抑制模擬量輸入回路的各種誤差所帶來的各種電子噪聲。 在微機保護中，數(shù)字濾波器的運算過程可用下述常系數(shù)線性差分方程來表示： )()()( 00 jnybinxany m j

23、 j m i i 式中：和分別為濾波器的輸入值和輸出值序列；和為濾波器系數(shù)。)(nx)(ny i a j b 1 差分濾波器 差分濾波器的數(shù)學模型表達式：，它是一個階差分方程，)()()(knxnxnyk 其數(shù)據(jù)窗長度為 k（或 kts） 。它表明該濾波器與前行輸出無關，所以這種濾波器是非遞歸型數(shù) 字濾波器。當剛好等于諧波的周期，或者是的整倍數(shù)（如 p 倍， kts 1 1 mf tm 1 1 mf p=1，2，）時，則在及兩點的采樣值中所含該次諧波成分相等，ntst )(ktsntst 故兩點采樣值相減后，恰好將該次諧波濾去，剩下基波分量。此時有， 1 mf p kts 故濾去的諧波次數(shù)為:

24、 1 ktsf p m 由此可見，當和已確定時，能去掉的諧波最低次數(shù)是在 p=1 時計算的 m 值，除此之外， 1 fts 還能濾掉 m 的整倍數(shù)的諧波。 差分濾波器有如下特點： 差分濾波器能消除直流分量。 適當選擇 k 值后，能消除 m 次及 m 的整數(shù)倍次諧波。 2 加法濾波器 加法濾波器的數(shù)學模型表達式： 若一正弦波頻率為，在)()()(knxnxnyf 和兩點采樣，若此兩點距離為該正弦波的 1/2 周期，則此正好消除ntst )(ktsntst 該次諧波。此時有兩點采樣值正好大小相等，符號方向相反，相加后輸出為 0， 事實上，時都可以消除 m 次諧波，其中 p=1，2，為基波頻率。 1

25、 2 11 2 1 mff kts 于是有 1 2 1 mf p kts 加法濾波器有如下特點： 與差分濾波器比較，數(shù)據(jù)窗短，為工頻周期的一半。 不能消除直流分量。 3 積分濾波器 積分濾波器數(shù)學模型表達式： k m mtsntsxktsntsxtsntsxtsntsxntsxntsy 0 )()(.)2()()()( 即任意時刻 nts 的輸出是由此時刻的采樣值與前 k 個采樣值相加而得。 若積分區(qū)間長度正好為某次諧波的周期或周期的整倍數(shù)，則在此區(qū)間內(nèi)，該次諧波積分的 結果是正負半波所圍成的面積正好相互抵消，因此，濾波器對應于該次諧波濾去。欲消除 m 次 諧波，數(shù)據(jù)窗長度應?。╬=1，2，）

26、 1 ) 1( mf p tsk 積分濾波器是一個低通濾波器，它對低頻分量的響應幅度較大，對高頻分量抑制能力較強， 頻率越高衰減越大，特別是那些積分區(qū)間正好為其周期的整數(shù)倍的頻率成分的衰減是無窮大。 2 2. .2 2. .2 2 富富氏氏算算法法 富氏算法的基本思想源于富立葉級數(shù)。該算法假設輸入信號為一周期性函數(shù)信號，即輸入 信號中除基頻分量外，只包含恒定的直流分量和各種整次諧波分量。此時，輸入信號可表示為： .)(.)()()( 210 txtxtxxtx m 對于 m 次諧波又可表示為：)(txm mwtxmwtxtwxtx mcmsmmmm cossin)sin(2)( 式中：m 次諧

27、波分量有效值； m x m 次諧波分量初相角； m m 次諧波分量角頻率，（w 為基波頻率） 。 m wmwwm ； mmms xxcos2 mmmc xxsin2 所以： mcmsmxxx 222 2 ms mc m x x tg 全波富立葉算法 根據(jù)富氏級數(shù)原理，當已知周期函數(shù)時，可以求其 m 次諧波分量的正弦和余弦系)(tx 數(shù) ； t ms mwtdttx t x 0 sin)( 2 t mc mwtdttx t x 0 cos)( 2 式中 t 為的周期，對于基波分量（m=1）的正弦和余弦系數(shù)為：)(tx ； t s wtdttx t x 0 1 sin)( 2 t c wtdttx

28、 t x 0 1 cos)( 2 求上面的積分可以采用矩形法，設每周采樣 n 點， 則： n knknx n x n k s 2 )sin()( 2 1 0 1 n knknx n x n k c 2 )cos()( 2 1 0 1 求出基波分量的正弦和余弦系數(shù)后，則基波分量的復數(shù)形式為： ； )( 2 1 11 1 cs jxxx csxxx1 2 1 2 1 2 1 電流電壓計算出各自基波分量的正弦和余弦系數(shù)、后，再用下式求測量 s i1 c i1 s u1 c u1 阻抗 2 1 2 1 11111111 )()( sc csscsscc ii iuiujiuiu i u z 2 1 2

29、 1 1111 sc sscc ii iuiu r 2 1 2 1 1111 sc cssc ii iuiu x 當輸入信號為周期性信號時，采用該算法可準確求出信號中的基頻分量有很好的濾波能力， 但數(shù)據(jù)窗需要一個周波，響應時間較長。 半波富立葉算法 半波富立葉算法的積分區(qū)間是 0t/2，利用半個周期的采樣值來計算電流電壓基波分量的 正弦和余弦系數(shù)，其矩形計算公式為 n knknx n x n k s 2 )sin()( 4 1 2 0 1 n knknx n x n k c 2 )cos()( 4 1 2 0 1 兩種富氏算法的比較： 從濾波效果來看，全波富立葉算法不僅能完全濾除各次諧波分量和

30、穩(wěn)定的直流分量，而且 能較好地濾除線路分布電容引起的高頻分量，對隨機干擾信號的反應也較小，而對畸變波形中 的基頻分量；可平穩(wěn)和精確地作出響應。半波富立葉算法的濾除效果不如全波算法，它不能濾 除直流分量和偶次諧波。富氏算法在衰減的非周期分量的影響下計算誤差很大。 從精度來看，由于半波富氏算法的數(shù)據(jù)窗只有半周期，其精度比全波富氏算法差。當故障 發(fā)生半周后，半波算法即可計算出真值，但精度差；全波算法在發(fā)生故障一周后才能計算出真 值，精度較半波好。有的保護裝置中采用變動數(shù)據(jù)窗的方法來協(xié)調(diào)響應速度和精度的關系。其 做法是在啟動元件啟動之后，先調(diào)用半波富氏算法程序，同時將保護范圍縮小 10%。當故障達 到

31、一周時，調(diào)用全波富氏算法程序，這時，保護范圍復原。這樣，當故障在保護范圍的 090%以 內(nèi)時，用半波算法計算很快就趨于真值，精度雖然不高，但足以正確判斷是區(qū)內(nèi)故障；當故障 在保護范圍的 90%以外時，仍以全波富氏算法的計算結果為準，保證精度。 第三章 微機變壓器保護 在微機繼電保護研究領域中，變壓器保護的研究和開發(fā)：一方面，將傳統(tǒng)的保護原理如比 率制動和 2 次諧波制動原理應用于微機變壓器保護，并借助計算機所具有的技術優(yōu)勢，重點針 對保護原理的具體實現(xiàn)技術進行改進和完善，以提高變壓器保護的總體性能。另一方面，充分 利用計算機的數(shù)字運算、邏輯處理以及長記憶能力，不斷探索新的保護原理 3 3. .

32、1 1 微微機機變變壓壓器器差差動動保保護護 3 3. .1 1. .1 1 變變壓壓器器差差動動保保護護原原理理 差動保護原理問世已有近百年歷史。在繼電保護的發(fā)展過程中，有著獨特的地位，至今廣 泛應用于電氣主設備和線路保護中。 變壓器的差動保護是利用比較變壓器各側電流的差值構成的一種保護，其單線原理圖 3.1 變壓器裝設有電流互感器 ta1 和 ta2，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)，差動繼電器 kd 并接在差回 路中。變壓器在正常運行或外部故障時，電流由電源側流向負荷側，在圖 3.1(a) 所示的 接線中，ta1、ta2 的二次電流 i1、i2會以反方向流過繼電器 kd 的線圈，kd 中的電流等

33、于二次 電流 i1和 i2之差，故該回路稱為差回路，整個保護裝置稱為差動保護。 由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為保證縱差動保護的正確工作，就必 須適當選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比 ，且在忽略勵磁電流的情 b n 況下，則 i1=i2，繼電器 kd 中 i=0 電流，亦即在正常運行和外部故障時，兩側的二次電流大小 相等、方向相反，在繼電器中電流等于零，因此差動保護不動作。 如果故障發(fā)生在 ta1 和 ta2 之間的任一部分（如k2點） ，且母性和均接有電源，則流過 ta1 和 ta2 一二次側電流方向如圖 3.1(b)所示，于是 i1和 i2按同一方向流過繼

34、電器 kd 的線圈， 即 i=i1+i2使 kd 動作，瞬時跳開 qf1 和 qf2。如果只有母性有電源，當保護范圍內(nèi)部有故障 （如 k2點）時，i2=0，如圖 3.1(c)，此時繼電器 kd 仍能可靠動作。 (a) (b) (c) 圖 3.1 變壓器差動保護單線原理圖 3 3. .1 1. .2 2 微微機機差差動動電電流流的的獲獲取取方方式式： 在微機保護中，變壓器各側的電流信號均作為獨立通道信號送入計算機，通過對各通道 電流信號采樣值進行數(shù)字差計算來取得差動電流。由于 ta 二次側電流不再進行并聯(lián)差接，因 此，較傳統(tǒng)方式相比，可進一步減小因 ta 變比不匹配、特性不一致以及二次負擔不平衡

35、而產(chǎn) 生的不平衡電流。此外，也有利于對各側電流信號采樣值分別進行補償計算，消除由于 ta 變 比標準化所帶來的誤差。這種補償方法較常規(guī)采用的平衡線圈補償方式更為精確有效。 可通過數(shù)字計算進行電流相位調(diào)整。在傳統(tǒng)保護中，當變壓器采用 y/聯(lián)接方式時， 需將 y 側三相 ta 副邊接成形，以保證變壓器兩側同相電流在區(qū)外故障時相位一致。對于計 算機差動保護，y/變壓器的 y 側 ta 仍可采用 y 形接線，通過數(shù)值計算來完成 y/變換，從 而可以消除這類不平衡環(huán)流的影響，同時也為 ta 斷線的檢測判斷提供了有利條件。 微機變壓器差動保護的原理和算法主要可分為兩部分：一部分是如何區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，

36、另一部分是如何鑒別勵磁涌流。 3.23.2 外部故障和內(nèi)部故障的區(qū)分外部故障和內(nèi)部故障的區(qū)分 3 3. .2 2. .1 1 具具有有折折線線制制動動特特性性的的差差動動原原理理 微機變壓器差動保護通常也是采用分相差動方式。假設各側電流的相位以及 ta 變比誤差 己由數(shù)字計算進行了補償，并取各側電流流入變壓器為假定正方向。對于雙繞組變壓器，如規(guī) 定其兩側分別記為側和側，那么按照大型變壓器通常采用的三段折線式比率制動特性要求， 其基波向量可表示成下述動作判據(jù)或算法。 min.dd ii 1rr ii min.11 )( drrd iiiki 21rrr iii min.12122 )()( dr

37、rrrd iiikiiki 2rr ii 圖 3.2 三段折線式比率制動特性 方程中各基波電流相量可按傅氏算法或最小二乘算法進行計算。計算過程可先用采樣 值計算差動和制動電流的瞬時值，再計算這此電流的基波向量，也可先計算各側電流的基 波向量，再計算差動電流和制動電流。對于三繞組變壓器，仿照雙繞組變壓器的算法，差 動電流可表示為三個繞組電流向量和的模值，制動電流通常有兩種計算方法，或者用三 d i 個繞組電流向量的模值之和表示，或者用三個繞組電流向量的模值的最大者表示。當然， 制動電流也可按照常規(guī)保護中的做法來表示。 如微機保護采用 16 位或 32 位微機(大型變壓器保護 )，由于其計算處理能

38、力很強， 也可采用下述能反映 “穿越電流 ”的制動量的計算方法。設是二個繞組電流中模值 max i 最大的那個電流向量，是另外兩個電流向量之和，則制動電流可用和相 ps i r i max i ps i 減后取模值來表示。此外，還可把發(fā)電機縱差保護中的標積制動原理引入到多繞組變壓器 差動保護中，其差動判據(jù)為： cos max 2 psd isii 式中：s 為制動系數(shù)；。)arg( max ps ii 3 3. .2 2. .2 2 利利用用標標積積制制動動區(qū)區(qū)分分內(nèi)內(nèi)外外故故障障 基本原理 所謂標積就是電氣設備兩側電流絕對值、和他們之間相位差的余弦值之積， 1 i 2 i 即： cos21

39、ii 以上即為標積制動量。 標積制動式縱差保護不僅適用于發(fā)電機而且適用于變壓器，下面以標積制動式縱差保護在 變壓器保護中的應用為例。 定義雙繞組變壓器電流、的正方向均為流入變壓器，并令、的相角為， 1 i 2 i 1 i 2 i 即： )(21 ii 差動電流 ： 12d iii 制動電流 ： 12 coscos0 res iii 當時 當0 時0 res icos 當變壓器正常或外部短路時，和的相角差有： 1 i 2 i 9090 則， 有制動電流，有效防止誤動。0cos res i 當變壓器縱差保護區(qū)短路（包括相間、匝間短路和中性點接地一側的接地短路） ， 如有： ， 90270 則， 令

40、制動電流=0，保護靈敏動作。0cos res i 在很大外部短路電流下，ta 可能飽和，二次電流幅值減小，比率制動式縱差保護的不平 衡電流急劇增大而制動電流反而減小，可能造成誤動。但是標積制動式縱差保護在很大的外部 短路電流作用下，特別是暫態(tài)非周期分量電流的影響，兩側 ta 的傳統(tǒng)可能相差較大，出現(xiàn)幅 值很大的暫態(tài)不平橫差流，但是兩側二次電流的相角差別不致太大（當幅值誤差不超過 10% 時，相角誤差一般小于） ，制動電流仍不小，只要（圖中 7cos 21i iiresbii nres / b=1.5）且同時有和，制動特性的斜率等于無窮大，縱差保護可靠不誤動，bii n / 1 bii n /

41、2 如圖 3.3(a)所示。 s=0.25 s=0.25 dn ii dn ii resn ii resn ii 00op ii 00op ii 0resn ii 0resn ii 1.0 0.75 0.50 0.25 1.0 0.75 0.50 0.25 0 0 0.51.01.50.51.51.0 s (a)(b) 圖 3.3 標積制動特性 變壓器內(nèi)部繞組短路，如果出現(xiàn)的相位關系，只要 90900 res i 和，則保護的制動特性如圖 3.3(b)，折線斜率較小(s=0.250.50)，仍有較bii n / 1 bii n / 2 高的靈敏度。 假設：一臺雙繞組變壓器發(fā)生內(nèi)部匝間短路，已知

42、（額定負荷電流） ， n ii 2 4/ 21 ii ，即，因此有： 180 21 ii 0 21 ii nnnd iiiiii34 21 nnnres iiii20cos4 可見在發(fā)生內(nèi)部匝間短路時且同時有流出的額定負荷電流時，由于（取bii n 1/ 2 為 1.5）,保護動作特性如圖(b)，已知、 ，當制動特性斜率 s 整定為 0.5 和時，保護靈25 . 0 0 op i 敏動作，靈敏系數(shù)為 = 3/0.75=4/3/ 00 resresopopdsen iisiiik 為防止勵磁涌流造成誤動（，為涌流，） ，采用二次諧波制動方案，當 2 0i 1 i0 res i 時閉鎖保護；涌流檢

43、測的有效時間推薦值為 5s，即在 5s 期間，計算 10050 /10% hzhz ii ，判斷是否為涌流，5s 過后不再作此檢測。 10050 / hzhz ii 考慮到突然甩負荷調(diào)解器失靈等引起過電壓，變壓器發(fā)生過勵磁，同時注意到變壓器調(diào)壓 分接頭的切換，都將產(chǎn)生較大的不平衡電流，為防止縱差保護誤動，宜將最小動作電流作 0 op i 適當增加。 3.33.3 勵磁涌流的鑒別勵磁涌流的鑒別 在變壓器空載投入電源或外部故障切除后電壓恢復過程中，會出現(xiàn)勵磁涌流。特別是在電 壓為零時刻合閘時，變壓器鐵芯中的磁通急劇增大，使鐵芯瞬間飽和，這時出現(xiàn)數(shù)值很大的沖 擊勵磁電流，稱為勵磁涌流。 3 3. .

44、3 3. .1 1 利利用用二二次次諧諧波波制制動動原原理理來來躲躲過過勵勵磁磁涌涌流流 工作原理 勵磁涌流中含有大的偶次諧波分量，且二次諧波分量最大。因此計算出差流中的二次諧波 分量，如果其值較大就可以判斷是勵磁涌流。常用的判別式為: kii dd 12/ 式中: 差流中的基波值; 1d i 差流中的二次諧波幅值; 2d i k 一二次諧波制動比，常取 0.150.20。 二次諧波原理簡單明了，在常規(guī)保護中有較多的運行經(jīng)驗，用微機實現(xiàn)比常規(guī)保護更容易。 因此，目前國內(nèi)外實際投人運行的計算機變壓器保護大都采用該原理。 二次諧波原理的實現(xiàn) 本原理在微機保護中利用富氏算法很很容易實現(xiàn)，下面以全波富

45、氏算法為例： 22 dndnsdnc iii 其中： 1 0 22 sin n dns k ix nknk nn 1 0 22 cos n dnc k ix nknk nn 符號說明：n 為諧波次數(shù)，n 為每周波采用點數(shù)。利用上式很容易得出與 1d i 2d i 3 3. .3 3. .2 2 利利用用間間斷斷角角原原理理來來躲躲過過勵勵磁磁涌涌流流 工作原理 間斷角原理的變壓器差動保護采用如下判據(jù): 間斷角： (3-3-1) 65 d 波寬： (3-3-2) 140 w 若間斷角，則認為是勵磁涌流,而非變壓器內(nèi)部故障,此時立即閉鎖比率差動繼電 65 d 器，以防止其在變壓器空載合閘和外部故障

46、切除電壓恢復過程中誤動；若波寬，并 140 w 且間斷角，則短時開放比率差動繼電器，一旦，則立即閉鎖比率差動繼電器。 65 d 65 d 由此可見，間斷角為比率差動繼電器的閉鎖條件，式(3-3-2)為其短時開放條件，且前 65 d 提條件是閉鎖條件不滿足，而式(3-3-1)條件滿足時并不能開放比率差動繼電器。 65 d 間斷角原理在變壓器差動保護的微機實現(xiàn) 由于微機是離散采樣和計算變壓器各側的三相電流，因此利用微機來實現(xiàn)間斷角原理的變 壓器差動保護具有一些困難。以下介紹作者在研制微機間斷角原理變壓器差動保護時的一些解 決方法。該方法是在每周波內(nèi)獲得 72 點采樣數(shù)據(jù)的基礎上進行計算的，在間斷角

47、和波寬測量 時采用浮動門坎的技術 ，從而在采樣速率上保證了間斷角和波寬的測量具有較高的精度。 波寬的浮動測量門坎為： (3-3-3) 11 dt iw 間斷角浮動測量門坎為： (3-3-4) 22 dt i 式中：和分別為某相波寬和間斷角的浮動測量門坎；為該相差動電流的半周積分值； t w t d i 、分別為某一比例常數(shù)；、分別為固定門坎值。 1 2 1 2 在變壓器空載合閘和內(nèi)部故障時，三相差流幅值上升很快。波寬和間斷角的浮動測量門坎 也隨之上升很快，能較快地跟蹤波寬和間斷角的變化。 勵磁涌流的一次波形具有明顯的間斷角特征。但由于電流互感器 lh 的飽和，差動電流的 涌流二次波形己喪失了這

48、種特性，雖然保護裝置的中間電抗互感器能恢復涌流一次波形中的這 種間斷角特性。但此時獲取的間斷角較涌流一次波形中的間斷角有所減小。這種情況下在間斷 角前均有一個波寬不大的半波(反向電流輸出)，此時間斷角的浮動測量門坎下降較慢，因此實 際測得的間斷角仍能恢復至涌流一次波形中的間斷角。 采用閉鎖條件和開放條件互為補充的涌流判據(jù) 若間斷角,則立即可靠閉鎖比率差動繼電器，反之，當波寬, 且 65 d 140 w 時，則短時開放比率差動繼電器，開放時間一到，若采樣值仍小于波寬的測量門坎， 65 d 則可靠閉鎖比率差動繼電器，否則繼續(xù)開放比率差動繼電器。 涌流的最小間斷角發(fā)生在對稱涌流。對于非對稱涌流情況，

49、由于 lh 的飽和，間斷角中的 反向電流可能使差流中的間斷角減小很多。這兩種情況的共同特點是間斷角前有一個波寬不大 的半波，不會滿足波寬的條件，因此比率差動繼電器不會開放并造成誤動。 140 w 用 vfc 自動調(diào)零技術消除 vfc 的零漂和變壓器正常運行時電流波形的不對稱 若變壓器在正常運行狀態(tài)，保護裝置即進行 vfc(壓頻變換)自動調(diào)零運算，不斷地校正 vfc 的基準值。由此消除了 vfc 的零漂和正常運行電流波形的不對稱。這樣也保證了間斷角 和波寬的正確測量。以上介紹了利用微機實現(xiàn)間斷角原理的變壓器差動保護時的一些技術措施， 3 3. .3 3. .3 3 利利用用波波形形對對稱稱法法來

50、來躲躲過過勵勵磁磁涌涌流流 工作原理 本文采用一種波形對稱算法，將變壓器在空載合閘時產(chǎn)生的勵磁涌流和故障電流區(qū)分開來。 具體方法如下：首先將流人繼電器的差流進行微分，將微分后差流的前半波和后半波作對稱比 較。設差流導數(shù)前半波某一點的數(shù)值為，后半波對應點的數(shù)值為，如果數(shù)值滿足式 i i 180 i i (3-3-5)k ii ii i i i i 180 180 稱為對稱，否則不對稱。連續(xù)比較半個周波，對于故障電流式(3-3-5)恒成立，對于勵磁涌流有 1/4 周波以上的點不滿足公式(3-3-5)，這樣可以區(qū)分故障和涌流。 變壓器空載合閘時勵磁涌流的分析 假定與方向相反稱為方向?qū)ΨQ，相同稱為方向

51、不對稱，則方向不對稱的波形不滿 1 i 180 i i 足(3-3-5)式。關于變壓器涌流的特點以及和(3-3-5)式的關系簡單分析如下。 單相變壓器空載合閘的勵磁涌流單 假定變壓器的勵磁特性曲線用兩段折線 osp 表示，如圖 1 所示?？梢娫诳偞磐ㄋ矔r值 小于飽和磁通時，勵磁電流的瞬時值為零，總磁通大于時勵磁電流由 sp 直線確定。 s s 圖 3.4勵磁涌流圖解 如忽略回路中的電阻，變壓器投人后的暫態(tài)過程可下式表示： (3-3-6) tu dt d msin 由上式可得涌流的算式如下：i (3-3-7) l wsb i s 經(jīng)推導得： (3-3-8)ta x u i x cos2 式中；為

52、變壓器磁通密度最大值， mrs bbba/coslx m b ；為飽和磁通密度；二為空投前系統(tǒng)電壓， ； wsub xm /2 s b x u tmx uuu2/ 為剩余磁通密度。 r b 由(3-3-8)式可求出涌流波寬為： 12 式中： ； 11 t 22 t 由于時，由(3-3-8)式可求出 1 tt 0iatarccos 11 在時也有，所以 2 tt 0i 21 coscostt 222 122 tt attt j arccos222222 1112 由此導出：時有最大波寬。當、時， 0 max j ms bb4 . 1 mr bb9 . 0 0 240arccos22 max a

53、j 對于單相變壓器，涌流最大可能的波寬為，是偏于時間軸的一側的，如果用波形對稱 240 的方法計算涌流導數(shù)，相對工頻來講，不滿足對稱條件。將一個周波內(nèi)電流導數(shù)的前半周與后 半周作對稱比較，可以區(qū)分勵磁涌流和故障電流。 三相變壓器空載合閘的勵磁涌流 電力變壓器一般都是三相變壓器，多采用 y-接線，因而差動保護用的電流互感器相應 也有接線，如圖 3.5 所示。流人繼電器的電流是兩相電流之差。研究變壓器縱差保護應y 對兩相電流之差的電流特征進行研究。 假定， msrcrbra 4 . 19 . 09 . 0， 1201200 cba 圖 3.5空載合閘等效圖 經(jīng)分析得各相勵磁電流及其導數(shù)的波形，如圖

54、 3.6，它們的間斷角為： 906090 jcjbja 對于流入繼電器的涌流分為兩種：一種是偏于時間軸一側單向涌流、；另一種是分 ja i jc i 布于時間軸兩側的對稱涌流?，F(xiàn)對這兩種類型涌流分析其特征。 jb i 單向涌流的特征： 單向涌流是由剩磁方向相反的兩相涌流相減生成的電流。如 a 相正剩磁，a 相電壓正半波 產(chǎn)生涌流，b 相負剩磁，b 相電壓負半波產(chǎn)生涌流。a 相和 b 相涌流方向相反，兩相電流之差便 形成單向涌流。a 相電壓的正半波和 b 相電壓的負半波時間上相差，由它們產(chǎn)生的涌流便是 60 兩個波峰相差但方向相反的單相涌流之差。不管兩個涌流的大小如何，他們的峰值總是差 60 ，

55、經(jīng)計算得出單向涌流的最小間斷角大于，即它們的波寬小于，其導數(shù)分布在時 60 90 270 間軸的兩側，若用導數(shù)前半波與后半波比較，如圖 3.6 所示，在間斷角期間數(shù)值為零，是完 90 全不對稱的，另內(nèi)其方向?qū)ΨQ但在數(shù)值上也不對稱，多數(shù)點不滿足(3-3-5)式。 90 圖 3.6變壓器磁通、涌流及導數(shù) 對稱涌流的特征： 對稱涌流是由剩磁方向相同的兩相涌流相減生成的電流。如 b 相負剩磁，b 相電壓負半波 產(chǎn)生涌流，c 相負剩磁，c 相電壓負半波產(chǎn)生涌流。b 相和 c 相涌流方向相同。b 相電壓的負半 波和 c 相的負半波時間上相差，由它們產(chǎn)生的涌流便是兩個峰值相差但方向相同的單 120 120

56、相涌流之差。b 相和 c 相涌流大小可能不同，峰值差為，對稱涌流的間斷角一般比單向涌 120 流要小，最小可到。對稱涌流的導數(shù)(見圖 3.6)很有特點，可分為 3 段，中產(chǎn)一段是個較大 30 的波形，其寬度為準確的，兩頭 2 個小波形與中間的方向相反，大小可能不一樣，在 1 周 120 內(nèi)有間斷角。從單相涌流的分析中已知其最大波寬為，兩頭的小波形最大可能寬度為。 240 120 用前半波和后半波作對稱度比較，假設一種嚴重的情況： msrcrbra 15 . 1 9 . 090 1201200 cba 流入繼電器的電流。通過計算可以得出，b 相間斷角是。其波形和圖 3.6 cbjb iii 31

57、 相似，只是兩頭的 2 段小波形比圖 3.6 寬 (寬)，見圖 3.7。為分析方便起見，將波形分 15 105 成兩段，前為，后為，將移至的正下方，見圖 3.8。分為 4 段： 180 1 i 180 2 i 2 i 1 i 180 第 1 段：，內(nèi)與，方向?qū)ΨQ，數(shù)值上不完全對稱。 1 t 450 45 1 i 2 i 第 2 段：，內(nèi)與方向相同，完全不對稱。 2 t 10545 60 1 i 2 i 第 3 段：，內(nèi)與方向?qū)ΨQ，數(shù)值上不完全對稱。 3 t 150105 45 1 i 2 i 第 4 段：，內(nèi)有數(shù)值，為間斷角，完全不對稱。 4 t 180150 30 1 i 2 i 經(jīng)分析可知

58、，在(、)范圍內(nèi)波形完全不對稱，在另(、)范圍內(nèi)，波形方 90 2 t 4 t 90 1 t 3 t 向?qū)ΨQ但數(shù)值上仍不對稱，不全滿足(3-3-5)式。 圖 3.7 涌流導數(shù)波形 對變壓器的剩磁大小有不同的意見，有關資料分析，最大剩磁可能到達 0.7 倍。由于變壓 器鐵芯的非線性及剩磁和合閘角的離散性，其涌流也有很大的離散性。文中用的兩個特例條件 是在大量的涌流分析結果中選出的最不利的情況。波形對稱原理算法能滿足最不利的假設條件， 在剩磁小的情況時，動作行為會更加可靠。 結論及應用 通過上述無論是對稱涌流還是單向涌流，其導數(shù)相對于工頻量來說其前半波和后半波在 ，內(nèi)是完全不對稱的，在另內(nèi)方向?qū)ΨQ

59、，數(shù)值也不對稱。而故障電流的導數(shù)前半波和后 90 90 半波基本對稱。利用這個特點，設定恰當采樣頻率和計算門坎，用差電流導數(shù)的前半波和后半 波作對稱比較，就可以區(qū)別勵磁涌流和故障電流。這種原理我們稱之為波形對稱原理。 圖 3.8 涌流導數(shù)半波比較圖 對于三相電力變壓器，用波形對稱原理計算，任何條件下的任何一相的勵磁涌流，都有明 顯的特征，即都能做到可靠地制動。利用分相制動方式，當變壓器合閘時發(fā)生故障，保護不受 健全相的影響，能夠快速出口。 經(jīng)過大量的實驗證實，對勵磁涌流，符合對稱條件的角度范圍最多，另內(nèi)不對稱; 60 120 而故障電流最多不對稱，范圍內(nèi)是對稱的。區(qū)別故障電流和勵磁涌流的角度范

60、圍在 30 150 之間，冗余量很大。 12030 3.43.4 各原理的分析及較各原理的分析及較 二次諧波制動原理 二次諧波制動原理實現(xiàn)較為簡單，因而廣泛應用。但該差動保護存在一些問題，主要有: 采用無功就地自動補償措施的變壓器，往往在低壓側裝有定容量的電力電容器組，在 低壓側出口差動范圍內(nèi)出現(xiàn)故障時，電容的反饋電流將流向故障點，該反饋電流作為差流的一 部分對差動保護有影響，可能使二次諧波制動的差動保護延時動作。對于大型變壓器，輸 電線的分布電容效應十分明顯，因此，當大型變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴重故障時，由于電感和電容的 諧振使短路電流中的諧波含量明顯增加，有可能引起二次諧波制動的差動保護延時動作。