變比斜率差動保護原理及調(diào)試方法

1、變斜率比率差動保護原理及校驗方法李明(徐州華美坑口環(huán)保熱電有限公司、江蘇徐州221141 )摘要：在Y/變壓器微機保護現(xiàn)場調(diào)試過程中，由于保護人員對變壓器差動保護原理及保護裝置補償原理的理解存在偏差，變比斜率比率差動曲線的驗證往往成為調(diào)試的難點。針對這一問題，本文分析了變壓器微機差動保護原理并總結(jié)了變壓器微機保護普遍采用的差動電流補償方法。并以Y/ 11型變壓器和南瑞RCS98發(fā)變組保護使用Dbg2000專用調(diào)試軟件為例詳細地介紹了校驗步驟，提岀了一套驗證發(fā)變組變比斜率比率差動曲線的思路及方法。關(guān)鍵詞：發(fā)變組；變比斜率比率差動；Y/校正；校驗方法Variable slope percentag

2、e differential protection principle and method of debuggingLI Ming(Xuzhou Huamei Hang Hau environmental Thermal Power Co., Ltd ，Xuzhou, 221141,China )Abstract: In the Y / Digital Transformer Protection site commissioning process, because the protection of personnel andprotection of the principle of

3、transformer differential protection device biased understanding of the principles of compensation, variable slope percentage differential curve than the verification often difficult to debug .Aiming at this problem ，this paper analyses the pellucid transformer microcomputer differential protection p

4、rinciple and summarizes the widespread use of the transformer microcomputer protection differential current compensation .The paper uses the Y / 一 11 transforme and NARI RCS985 transformer andtransformer protection using the Dbg2000 special debugging software as an example of the verification steps

5、described in detail, a set of validation transformer unit differential rate of change the slope of the curve than the ideas and methodsKey words： transformer； differential protection； ratio-differential ； testing metho0.引言在微機保護裝置廣泛應(yīng)用的今天，二次回路的 連接方式雖得到簡化，但已不如電磁型保護那般直 觀明了 ；尤其對Y/ 變壓器(以下簡稱主變)分相差 動保護，出于對主

6、變接線組別、各側(cè)電壓等級、 CT(電流互感器)變比及勵磁涌流等種種因素的考 慮，不同的廠家采取了不同的補償方式和比率制動 方法，如何正確的校驗差動保護成為困擾著現(xiàn)場調(diào) 試人員的難題之一 本文從保護原理入手，以Y/A一 11型三繞組變壓器及南瑞RCS98保護為例，分析發(fā)變組差動保護的校驗方法。1變斜率比率差動保護原理1.1差動原件的動作方程Id > Kbl * Ir + Icdqd( Ir < nIe )Kbl = Kbl1 + Kblr * (Ir / Ie)Id > Kbl2 * (Ir - nIe) + b + Icdqd ( Ir >= nIe )Kblr = (

7、Kbl2 - Kbl1) / (2 * n)b = (Kbl1 + Kblr * n) * nIe式中Id為差動電流，Ir為制動電流，Icdqd為差動 電流起動定值，Ie為額定電流。Kbl為比率差動制動系數(shù)，Kb1r為比率差動制動系數(shù)增量；Kb11為起始比率差動斜率，定值范圍為0.050.15，一般取 0.10 ；Kb12為最大比率差動斜率，定值范圍為0.500.80，一般取 0.70 ；n為最大斜率時的制動電流倍數(shù)，固定取 6。1.2差動電流及制動電流的取得Rcs985發(fā)變組差動保護的差動電流(即動 作電流)，取各側(cè)差動電流互感器的二次電流 相量和的絕對值，制動電流為變壓器各側(cè)TA二次電流幅

8、值和的一半差動電流Id，制動電流Ir公式如下:ll| +'|l2|+|l3| +卩4|+|52 * * * *I1I2I3I4I52差動保護相位的校正電力系統(tǒng)中變壓器常采用Y/D-11接線方式，因此，變壓器兩側(cè)電流的相位差為30 °。如果不采取措施，差動回路中將會由于變壓器兩側(cè)電流 相位不同而產(chǎn)生不平衡電流。必需消除這種不平 衡電流。當變壓器各側(cè)電流互感器二次均采用星型接 線時，其二次電流直接接入保護裝置，從而簡化了 TA二次接線，增加了電流回路的可靠性。但是如圖 1當變壓器為Yo/ -11連接時，高、低兩側(cè)TA二次電 流之間將存在30°的角度差.圖1變壓器為Yo/

9、 -11連接和TA為Y/Y連接的差動保護原理接線O羞偎圖二Y,d11變壓器TA為Y/Y連接時的相位校正向量圖Fig .2 Y, d11 Transformer TA for the Y / Y connection of the phase correction vector graphics微機保護為消除各側(cè)TA二次電流之間的角度差，由保護軟件的靈活性通過軟件算法進行相 位校正，變壓器各側(cè)電流互感器二次接線同為星 型接法。稱為"內(nèi)轉(zhuǎn)角”方式，內(nèi)轉(zhuǎn)角方式又分 為星形側(cè)向三角形側(cè)校正的算法及三角形側(cè)向星 形側(cè)校正的算法兩種。RCS985使用的是第一種星 形側(cè)向三角形側(cè)校正的算法Yo側(cè)：

10、lA2 =( lA2 IB2)/ - 3 lB2 =( IB2 IC2)/ 3 l C2 = ( l C2 l A2) / . 3側(cè)：la2=la2 lb2=lb2 lc2 =l c2式中：lA2、lB2、lC2 為 Yo側(cè) TA二次電流，|A2、 l B2、|C2為Yo側(cè)校正后的各相電流；|a2、lb2、 lc2為側(cè)ta二次電流，ia2、lb2、lc2為側(cè) 校正后的各相電流。經(jīng)過軟件校正后，差動回路兩側(cè)電流之間的相位一致，見圖2所示。由上述校正法不難看出，在變壓器Y型側(cè)（即Fig. 1 Transformer Y0 / -11 connection and TA for the Y / Y

11、connection cable differential protection principle 高壓側(cè)）通入單相電流lA時，則有計入差流計算流I B時，有'FI A 二一Ib/.3 、 I B二 I b/ j3、I C 二 0 ；在變壓器Y型側(cè)通入單相電流I c時，有 I A 二 0、| B二-I c / Y 3、 I C 二1：/ .3。所以得出在做 Y/D- 11型主變的比率差動試圖4試驗接線圖LIDT1TH.02叫A3TH.004THwi005rHj QHt'0a?詢QB%0%0*0T焉&%a0tv- s a廳電M屮性N電盤呼 L呼的調(diào)整后電流|a=|a/、

12、_3、 I B =0、I C - _ I a/ . 3 ；同樣可以得到，在變壓器Y型側(cè)通入單相電驗時，繼保調(diào)試儀在主變高壓側(cè)與主變低壓側(cè)（即指發(fā)電機中性點或高廠變高壓側(cè)或高廠變低壓 側(cè)）應(yīng)加兩相獨立電流的關(guān)系為AN- ac、BN- ba、CN- cb，兩相電流之間相角差為 180 °。3差動保護調(diào)試的接線及試驗過程在實際的調(diào)試試驗時一般取 I1為保護的高壓側(cè) 繞組電流相量，I2為低壓側(cè)繞組電流相量。以A相差動試驗為例，假設(shè)取I1從測試儀 的“ la ”輸出，I2 從測試儀的“ lb ”輸 出，則分相 試驗時，測試儀和保護之間的接線方 法是測試儀la t高壓側(cè)（Y側(cè)），電流從A相極性

13、端進入，非極性端流出；測試儀lb t低壓側(cè)（D側(cè)）,電流從 A相極性端進入，非極性端流出C相非極性端進入，極性端流出，兩相電流之間相 角差為180°調(diào)試電流相量的設(shè)定和試驗實際接 線圖如下圖三，圖四示：電流幅值 相位 頻率圖3調(diào)試電流相量的設(shè)定Fig . 3 Set debug current phasorFig . 4 Test connecting diagram此時所加的電流la,lb 相角差為180°,固定Ia , 遞增lb至保護動作。諸輸人一側(cè)傾定電流山） 諳輸入二側(cè)頒定電濟I.請輸入比率圭訪啟動值C襯: 諳輸心動起站斜率.諳輪心動垠大斜率.話選擇差動尖型：變壓闕

14、的接域方式話輪人一風電佛広】：計算結(jié)果IM植正電流（IG-1 E0?二確校正電蠱口）：2制動電斷（IJ：2. 00Z動柞電瞬d叩；0 SOO圖五RCS985變斜率差動計算界面Fig . 5 RCS985 Calculate the slope of the interface variabledifferential上圖五為 Dbg2000專用調(diào)試軟件 NewDiff“變斜率差動計算軟件”的主界面，“一側(cè)額定電 流”和"二側(cè)額定電流”輸入框內(nèi)輸入?yún)⑴c所調(diào) 試的差動保護的兩側(cè)對應(yīng)額定電流。其中，2.98A為發(fā)變組差動用的“主變高壓側(cè)二次側(cè)額定電流”（以我公司的 SFP10-75000/

15、110變壓器，高壓側(cè) 額定電流357.9 A,TA 變比600/5計算），4.29 A 為發(fā)變組差動用的“主變低壓側(cè)額定電流（即發(fā)電機中性點側(cè)額定電流）”（以我公司 QFS-60-2 發(fā)電機額定電流 6870 A,TA變比8000/5計算）； 在“差動啟動定值”、“起始斜率”、“最大斜率” 中輸入所調(diào)試差動保護的保護定值；而后在“差 動類型”中選擇“變壓器差動”或“發(fā)電機差動”， 前者指的是差動范圍包含變壓器（主變、廠變或 勵磁變）；對于“變壓器差動”還需在“變壓器的 接線方式”中選擇 丫/D、D/Y、Y/Y或D/D （指的 是“一側(cè)接線方式/二側(cè)接線方式”）；再后，“輸 入一側(cè)電流”里輸入實

16、際在一側(cè)加的電流；最后“回車”或點擊“計算”即顯示出計算出的“二 側(cè)電流值”和對應(yīng)的“制動電流”、“動作電流”。 該軟件計算出的即是變斜率差動曲線上的點。 一次在微機保護測試儀內(nèi)輸入la為1.387，3.743，8.259，12.51，20.26，23.58，25.42 計 算出相應(yīng)的參數(shù)填入下表：其中23.58以制動電流5.95le的變斜率向定斜率（k=0.7 ）變化的拐 點。序一側(cè)電二側(cè)電流制動電流差電流計算值號流(11+12)/2IeIe11.3873.1360.50.4630.46323.7435.47410.550.5538.25910.320.7990.8412.5115.3331

17、.1491.15520.2626.06652.1512.15623.5831.4685.952.7672.766725.4234.6416.53.1483.15表一試驗參考數(shù)據(jù)Tab.3 Data of test reference為了驗證保護裝置的差動保護的動作特性， 可以把試驗得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成標幺值代入差動方 程，看方程是否成立.根據(jù)試驗結(jié)果繪的的我公司的RCS-985發(fā)變組保護裝置的變斜率比率差動保護動作特性曲線 如圖六Fig 6 RCS985 Characteristics of differentialprotection4結(jié)束語變壓器差動保護是主變最重要的保護之一，對 它應(yīng)有足夠的

18、重視。國內(nèi)外微機型主變差動保護裝 置種類繁多，但萬變不離其宗，只要掌握了我們前 面所介紹的原理和校驗方法后一定可以舉一反三， 正確的校驗發(fā)變組（主變）差動保護。參考文獻1 韓笑.電網(wǎng)微機保護測試技術(shù)【M】.北京.中國水利水電出版社.2005HANXCxiao. Testing Computer Power Protection 【M】。Bei Jjing ChinaWaterPower Press.20052 南京南瑞繼保公司.RCS-985發(fā)電機變壓器成套保護裝置【ZNanjing NARI relays Co.Ltd. Complete sets of generator and transformer protection 【Z】3 寒天行.微機型繼電保護及自動化裝置檢驗調(diào)試手冊【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2001HAN Tianxing. Microprocessor b