RCS-978(厂家：宋俊涛)

1、RCS-978变压器保护变压器保护公司员工公司员工1200人人, 90%具有大学学历具有大学学历,300多位硕士、多位硕士、30余位博士。余位博士。研发人员超过公司员工的研发人员超过公司员工的1/4，计划建成，计划建成500人的研发中心人的研发中心培养了一批培养了一批30多岁的学术带头人多岁的学术带头人 1人当选中国工程院院士人当选中国工程院院士1人获得中国青年科技奖人获得中国青年科技奖2人获得江苏省青年科技奖人获得江苏省青年科技奖18人入选国家和江苏省各层次人才培养计划人入选国家和江苏省各层次人才培养计划100多人次获国家和省部级科技进步多人次获国家和省部级科技进步合同总额：合同总额：200

2、8年年31亿亿公司情况简介公司情况简介沈国荣院士，公司董事长兼总经理，教授级高级工程师，博士生导师，江苏武进人。1979年进入国网南京自动化研究院，1982年获工学硕士学位，1999年当选为中国工程院院士，2003年当选第十届全国政协委员，2004年获“国家电网公司科技杰出贡献奖”。长期从事继电保护的科研和生产，研制的工频变化量快速方向保护是继电保护的重大突破。 该系列保护解决了超高速动作和可靠性的矛盾，而且在增强承受过渡电阻的能力、降低暂稳态超越及消除电力系统振荡的影响等方面，兼备一系列国际领先的技术性能和指标。其大量而又成功的应用，为提高电力系统的稳定性和提高超高压线路的输送能力，作出了突

3、出贡献。经营业绩经营业绩l2006年度销售收入21.5亿元，人均销售超过200万元，净上缴国家税收2.98亿元，列江苏纳税百强l2007年销售24.8亿元,净上缴国家税收2.6亿元市场占有率市场占有率 核心产品占有率居行业首位核心产品占有率居行业首位国网国网220kV220kV及以上所有继电保护使用统计（数据来源于及以上所有继电保护使用统计（数据来源于20062006年国家电网公司年度报告）：年国家电网公司年度报告）：市场占有率市场占有率多年来，承担了国家发改委、科技部和电力行业的多多年来，承担了国家发改委、科技部和电力行业的多项重大科技攻关项目：项重大科技攻关项目： 1000kV1000kV

4、特高压交流电网继电保护研究特高压交流电网继电保护研究 800kV800kV特高压直流控制保护系统特高压直流控制保护系统 750kV750kV输变电系统保护输变电系统保护 500kV500kV超高压直流输电控制保护系统超高压直流输电控制保护系统 大区交直流互联电网安全稳定控制研究大区交直流互联电网安全稳定控制研究 电网在线决策安全稳定控制系统电网在线决策安全稳定控制系统 IEC 61850IEC 61850变电站自动化系统变电站自动化系统, , 数字化变电站数字化变电站技术创新技术创新4.54.5万平方米的江宁开发区九龙湖南瑞继保研发中心万平方米的江宁开发区九龙湖南瑞继保研发中心6 6万平方米的

5、江宁开发区胜太路南瑞继保生产试验中心万平方米的江宁开发区胜太路南瑞继保生产试验中心3.53.5万平方米的常州博瑞机加工和高压电气试验基地万平方米的常州博瑞机加工和高压电气试验基地占地占地430430亩的江宁科学园区新产业发展基地亩的江宁科学园区新产业发展基地主要产业基地主要产业基地应用业绩应用业绩国内重大工程：国内重大工程：国家电网公司国家电网公司1000kV1000kV晋东南晋东南- -南阳南阳- -荆门特高压交流试验示范工程：光纤距离荆门特高压交流试验示范工程：光纤距离保护、光纤差动保护、主变保护以及变电站综合自动化系统保护、光纤差动保护、主变保护以及变电站综合自动化系统国家电网公司向家坝

6、至上海国家电网公司向家坝至上海800kV800kV特高压直流输电示范工程：复龙换流站直特高压直流输电示范工程：复龙换流站直流控制保护设备流控制保护设备0808奥运：北京城区奥运：北京城区5 5座座500kV500kV变电站控制保护；奥运场馆鸟巢、水立方、国家变电站控制保护；奥运场馆鸟巢、水立方、国家会议中心等场馆供电系统的控制保护会议中心等场馆供电系统的控制保护葛洲坝葛洲坝- -南桥南桥500kV500kV直流输电工程、西北直流输电工程、西北- -华中直流联网工程、三峡华中直流联网工程、三峡上海上海500kV500kV直流输电工程、中俄背靠背直流输电工程的直流控制保护系统直流输电工程、中俄背靠

7、背直流输电工程的直流控制保护系统酒泉卫星发射基地神舟载人火箭发射电力保护控制系统酒泉卫星发射基地神舟载人火箭发射电力保护控制系统西北电网西北电网750kV输变电工程：线路保护、变压器保护、电抗器保护输变电工程：线路保护、变压器保护、电抗器保护一大批变电站的控制和保护系统一大批变电站的控制和保护系统: 400多个多个500kV变电站、变电站、3000多个多个220kV变变电站、电站、6000多个多个110kV变电站变电站 目前已销往的目前已销往的2121个国家个国家硬件配置图交流信号低 通滤 波A/DDSP1DSP2CPU1外部开入串口打印出 口继 电 器CPU板低通滤波A/DDSP3DSP4C

8、PU2管理板串口打印+E光隔光隔外部开入QDJCPLDCPLD先进的硬件核心采样及运算单元采用高速数字信号处理芯片采样及运算单元采用高速数字信号处理芯片（DSPDSP）以及）以及3232位位MC68332MC68332微处理器，精度高、微处理器，精度高、速度快，保证了保护算法的实时计算（速度快，保证了保护算法的实时计算（2424点点/ /周波）。周波）。输入、输出逻辑单元采用大规模可编程逻辑输入、输出逻辑单元采用大规模可编程逻辑阵列，灵活性高、兼容性强，在同一硬件平阵列，灵活性高、兼容性强，在同一硬件平台上可开发出多种保护装置。台上可开发出多种保护装置。硬件结构变压器差动保护变压器差动保护 变

9、压器差动保护需要解决的主要问题：变压器差动保护需要解决的主要问题：（1）工频变化量、稳态高值、稳态低值的工频变化量、稳态高值、稳态低值的比率差动保护、零序比率差动和分侧比比率差动保护、零序比率差动和分侧比率差动保护率差动保护（2）变压器差动保护）变压器差动保护TA饱和判别饱和判别（3）励磁涌流识别原理励磁涌流识别原理（4）Y-11接线变压器电流相位补偿的接线变压器电流相位补偿的 新方法新方法（5）高低压侧平衡系数）高低压侧平衡系数220KV主变主保护配置主变主保护配置lRCS978装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一TA。这些保护包括：l稳态比率差动l差动速断

10、l工频变化量比率差动l零序比率差动/分侧比率差动后备保护配置：后备保护配置：l复合电压闭锁方向过流l零序方向过流l零序过压l间隙零序过流l后备保护可以根据需要灵活配置于各侧。另外还包括以下异常告警功能：另外还包括以下异常告警功能：l过负荷报警l起动冷却器l过载闭锁有载调压l零序电压报警l公共绕组零序电流报警l差流异常报警l零序差流异常报警l差动回路TA断线lTA异常报警和TV异常报警220 kV220 kVII母I母* TV21 TV21 TV22 TV22*II母I母TV3TV3TV4TV4差动速断比例差动工频变化量比例差动零序方向过流复合电压过流零序方向过流复合电压方向过流图中所示保护在一

11、台装置中实现，所有量只接入装置一次。利用第二组CT和第二台装置完成第二套保护功能（与第一套完全相同），构成双主、双后备 内选项可投退。复合电压可选各侧复合电压，或各侧复合电压的“或”。2 21 12 21 12 22 21 11 1110 kV110 kV复合电压方向过流零序过压间隙零序过流OR零序过压TA2TA2TA3TA3TA4TA4*TV12TV122 22 21 11 1TA1TA1TV11TV11*复合电压方向过流零序方向过流旁母I母 II母复合电压方向过流零序方向过流间隙零序过流OR零序过压零序过压零序过压零序过压TA6TA6TA7TA7TA8TA8TA9TA9(I侧）(I侧）(I

12、I侧）(II侧）35 kV35 kV(III侧）(III侧）(IV侧）(IV侧） RCS-978E在三圈变压器中的典型应用配置 500KV变压器主保护配置变压器主保护配置lRCS978装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一TA。这些保护包括：l稳态比率差动l差动速断l工频变化量比率差动l零序比率差动/分侧比率差动后备保护配置：后备保护配置：l复合电压闭锁方向过流l零序方向过流l过激磁l相间阻抗与接地阻抗l后备保护可以根据需要灵活配置于各侧。另外还包括以下异常告警功能：另外还包括以下异常告警功能：l过负荷报警l起动冷却器l过载闭锁有载调压l零序电压报警l差流异常报

13、警l零序/分侧差流异常报警l差动回路TA断线lTA异常报警和TV异常报警l过激磁报警I母II母500 kV500 kVTV1TV1*差动速断比例差动工频变化量比例差动阻抗保护过流保护零序方向过流过激磁零序过流复合电压过流图中所示保护在一台装置中实现，所有量只接入装置一次。利用第二组CT和第二台装置完成第二套保护功能（与第一套完全相同），构成双主、双后备 内选项可投退。1 12 22 21 1零序过压*2 21 1低压绕组TA10低压绕组TA10*TA1TA1TA2TA2TA5TA5*零序差动分侧差动过流保护阻抗保护过流保护零序方向过流220 kV220 kV过激磁TV2TV2I母II母*1 1

14、2 2*2 21 1TA3TA3TA4TA4*I母TV3TV3*零序过流零序过流TA6TA6TA7TA7TA8TA8TA9TA9(I侧）(I侧）(II侧）(II侧）35 kV35 kV(III侧）(III侧）RCS-978C在自耦变压在自耦变压器中的典型器中的典型应用配置应用配置 稳态量低值差动保护首先规定首先规定TATA的正的正极性端在母线侧，极性端在母线侧，电流参考方向由电流参考方向由母线流向变压器母线流向变压器为正方向。为正方向。稳态低值比率差动继电器稳态低值比率差动继电器miidmiirercdqdeeberderecdqdeerbdercdqdrdIIIIIIIIIKIIIIIIII

15、IIKIIIIII11112161 . 05 . 5675. 065 . 01 . 05 . 05 . 02 . 0动作方程：动作方程：nneUSI113nneUSI223稳态低值比率差动继电器稳态低值比率差动继电器 稳态低值比率差稳态低值比率差动保护要经过励动保护要经过励磁涌流判据和过磁涌流判据和过激磁判据闭锁。激磁判据闭锁。 稳态低值比率差稳态低值比率差动保护要经过动保护要经过TA饱和判据闭锁以饱和判据闭锁以防止在防止在TA饱和时饱和时误动。误动。差动保护的不平衡电流差动保护的不平衡电流l变压器差动保护不同于线路差动保护，是因为变压器差动保护的不平变压器差动保护不同于线路差动保护，是因为变

16、压器差动保护的不平衡电流远大于线路差动保护不平衡电流，因此变压器差动保护的灵敏衡电流远大于线路差动保护不平衡电流，因此变压器差动保护的灵敏度及可靠程度都存在问题。变压器差动保护不平衡电流产生的原因主度及可靠程度都存在问题。变压器差动保护不平衡电流产生的原因主要有以下几方面：要有以下几方面：1.稳态情况下的不平衡电流稳态情况下的不平衡电流（1）由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱）由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。它必须满足电流互感器和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。它必须满足电流互感器的的10%误差曲线的要求。

17、误差曲线的要求。（2）由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。）由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。（3）由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。）由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。（4）由于变压器运行过励磁而引起的不平衡电流。）由于变压器运行过励磁而引起的不平衡电流。2.暂态情况下的不平衡电流暂态情况下的不平衡电流（1）由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使）由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。（2）变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一

18、侧有电流。）变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。三折线的差动方程三折线的差动方程三段式比率制动特性中，电流启动值是针对正常运行三段式比率制动特性中，电流启动值是针对正常运行时的不平衡电流，因此应当躲开最大负荷情况下的不平衡时的不平衡电流，因此应当躲开最大负荷情况下的不平衡电流，通常取电流，通常取Icdqd=（0.20.5）IN。 使用三段式比率差动的特点就是反映了故障时的实际使用三段式比率差动的特点就是反映了故障时的实际情况，在较小的外部故障的情况下，情况，在较小的外部故障的情况下，Ie=（23）IN,电流互电流互感器饱和程度不深，误差还是较小的，这时允许选取较小感器饱和程度不深，

19、误差还是较小的，这时允许选取较小的制动系数（的制动系数（Kbl=0.20.5)，这样相应的增加了动作区，这样相应的增加了动作区，在区内故障时提高了灵敏度。在区内故障时提高了灵敏度。在较大的外部故障的情况下，可以选择较大的制动系在较大的外部故障的情况下，可以选择较大的制动系数数(Kbl=0.75)，这时电流互感器流过了很大的穿越性故障电，这时电流互感器流过了很大的穿越性故障电流，互感器饱和程度加深，误差也随之增大，应当选择较流，互感器饱和程度加深，误差也随之增大，应当选择较大的制动系数，同时在这种区内短路电流的情况下，差动大的制动系数，同时在这种区内短路电流的情况下，差动电流远远大于制动电流，可

20、以保证保护在区内故障时可靠电流远远大于制动电流，可以保证保护在区内故障时可靠动作。动作。区内故障时：如图示，各侧短路电流都是由母线流向变压器，和参考方向一致，为正值，所以差动电流很大，容易满足差动方程，差动保护动作。321IIIIdl区外故障时：区外故障时：如图示在低压母线上发生如图示在低压母线上发生故障。高、中压侧短路电故障。高、中压侧短路电流由母线流向变压器，为流由母线流向变压器，为正值。低压侧电流由变压正值。低压侧电流由变压器流向母线，为负值。把器流向母线，为负值。把变压器看成电路上的一个变压器看成电路上的一个节点，由节点电流定理，节点，由节点电流定理，流入的电流等于流出的电流入的电流等

21、于流出的电流，即相量和为流，即相量和为0，所以，所以差动电流差动电流差动保护不动作。差动保护不动作。0321IIIIdTA饱和对差动保护的影响（饱和对差动保护的影响（1） -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 A 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 B 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 C 相(A) t (ms) TA饱和时波形饱和时波形TA严重饱和时的主要特征严重饱和时的主要特征l1）二次电流波形有严重缺损，显著非正弦。）二次电流波形有

22、严重缺损，显著非正弦。l2）在短路后）在短路后TA很快进入深饱和，以致二次绕组的感应电动势降很快进入深饱和，以致二次绕组的感应电动势降为零。在相应的一段时间内二次电流为零，此时一次电流全部为零。在相应的一段时间内二次电流为零，此时一次电流全部成为励磁电流。成为励磁电流。l3）当一次电流全部成为励磁电流后其瞬时值下降时）当一次电流全部成为励磁电流后其瞬时值下降时TA逐渐退出逐渐退出饱和，当它下降到零继而改变极性时铁心安全退出饱和，二次饱和，当它下降到零继而改变极性时铁心安全退出饱和，二次绕组的感应电动势增大，二次电流又几乎与一次电流相等，但绕组的感应电动势增大，二次电流又几乎与一次电流相等，但这

23、时铁心中有相当大的剩磁存在。这时铁心中有相当大的剩磁存在。l4）当一次电流恢复初始的极性又上升时，由于有剩磁存在铁心）当一次电流恢复初始的极性又上升时，由于有剩磁存在铁心又很快饱和，二次电流又降为零。又很快饱和，二次电流又降为零。l5）在短路开始时铁心要维持磁通不变，或者说励磁回路的电感）在短路开始时铁心要维持磁通不变，或者说励磁回路的电感不允许其电流突变，一次电流全部变换为二次电流，不允许其电流突变，一次电流全部变换为二次电流，TA无误差。无误差。这段时间虽短，一般为这段时间虽短，一般为38ms ,但可以被差动保护所利用。但可以被差动保护所利用。区外故障伴随区外故障伴随TA饱和会引饱和会引起

24、差动保护误动：起差动保护误动：如图示在低压母线上发生故障。假设：如图示在低压母线上发生故障。假设：I11000AI22000A则则I33000A；但是但是由于低压侧由于低压侧TA饱和饱和，测到，测到的电流的电流I3很小，假设为很小，假设为0，则保护计，则保护计算的差动和制动电流为：算的差动和制动电流为：满足差动方程，造成差动保护误动。满足差动方程，造成差动保护误动。AIIIId3000321AIIIIr1500)(5 . 0321TA饱和处理方法饱和处理方法(1) 为防止在变压器区外故障等状态下为防止在变压器区外故障等状态下TA的暂态的暂态与稳态饱和所引起的稳态比率差动保护误动作，与稳态饱和所

25、引起的稳态比率差动保护误动作，装置利用二次电流中的二次和三次谐波含量来判装置利用二次电流中的二次和三次谐波含量来判别别TA是否饱和，所用的表达式如下：是否饱和，所用的表达式如下：其中其中I2为电流中的二次谐波，为电流中的二次谐波， I3为电流中的为电流中的三次谐波，三次谐波， I1为电流中的基波，为电流中的基波，k 2xb和和k 3xb为为某一比例常数。某一比例常数。当与某相差动电流有关的电流满足以上表达当与某相差动电流有关的电流满足以上表达式即认为此相差流为式即认为此相差流为TA饱和引起，闭锁稳态比率饱和引起，闭锁稳态比率差动保护。差动保护。133122*IkIIkIxbxbTATA饱和处理

26、方法饱和处理方法(2)(2)ereerdIIIIII8 . 02 . 18 . 06 . 0动作方程动作方程动作特性动作特性稳态高值比率差动继电器稳态高值比率差动继电器高值比率差动高值比率差动不受不受TATA饱和判据影响饱和判据影响。这样当区内严重故障同时这样当区内严重故障同时TATA饱和，低饱和，低值差动闭锁，高值差动保护可以动作。值差动闭锁，高值差动保护可以动作。高值和低值差动的配合1）区内轻微故障，短路电流小，）区内轻微故障，短路电流小，TA不饱和：不饱和：低值比率差动灵敏动作低值比率差动灵敏动作2）区内严重故障，短路电流大，）区内严重故障，短路电流大，TA饱和：饱和：低值闭锁，高值动作

27、低值闭锁，高值动作3）区外轻微故障，短路电流小，）区外轻微故障，短路电流小，TA不饱和：不饱和：差流为差流为0，低值和高值都不动作，低值和高值都不动作4）区外严重故障，短路电流大，）区外严重故障，短路电流大， TA饱和：饱和：低值闭锁，高值差动由于定值比较高，差低值闭锁，高值差动由于定值比较高，差流进入不到动作区，也不会动作。流进入不到动作区，也不会动作。链接：励磁涌流链接：励磁涌流识别原理识别原理l在正常运行时励磁电流比较小，一般不超过额定电在正常运行时励磁电流比较小，一般不超过额定电流的流的3%。可是在。可是在: (1)变压器空载合闸（空投）变压器空载合闸（空投） (2)区外故障切除后电压

28、恢复时区外故障切除后电压恢复时可能出现很大的励磁电流。可能出现很大的励磁电流。 励磁涌流波形特征： 励磁涌流的最大幅值很大，可能达到变压励磁涌流的最大幅值很大，可能达到变压器额定电流的器额定电流的510倍。变压器容量越小，该倍。变压器容量越小，该倍数越大。倍数越大。 有很大的非周期分量。波形偏于时间轴的有很大的非周期分量。波形偏于时间轴的一侧，因此波形严重不对称。一侧，因此波形严重不对称。 有大量的谐波分量，尤其是二次谐波分量有大量的谐波分量，尤其是二次谐波分量含量较大。二次谐波与基波分量的比值含量较大。二次谐波与基波分量的比值一般均大于一般均大于0.15。 波形出现间断，间断角一般大于波形出

29、现间断，间断角一般大于60o。 12IIl 励磁涌流的波形与合闸瞬间电压的相位、铁励磁涌流的波形与合闸瞬间电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量和变压器容芯中剩磁的大小和方向、电源容量和变压器容量的大小、铁芯材料的性质和磁化曲线、变压量的大小、铁芯材料的性质和磁化曲线、变压器的饱和磁密、合闸回路的阻抗和时间常数等器的饱和磁密、合闸回路的阻抗和时间常数等因素有关。因素有关。l 如果合闸时正好电压达到最大值如果合闸时正好电压达到最大值，就不会出，就不会出现非周期性的磁通，也就不会出现励磁涌流，现非周期性的磁通，也就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。而只有正常时的励磁电流。l 如果合闸

30、时正好电压为零，励磁涌流最大如果合闸时正好电压为零，励磁涌流最大。所以三相变压器中三相的励磁涌流大小是不一所以三相变压器中三相的励磁涌流大小是不一样的。考虑到变压器空投时电源三相电压互差样的。考虑到变压器空投时电源三相电压互差1200，所以无论在何时合闸至少有二相会出现，所以无论在何时合闸至少有二相会出现不同程度的励磁涌流。不同程度的励磁涌流。 励磁涌流会引起差动保护误动励磁涌流会引起差动保护误动NRNDIIIIIIII5)(5 . 0102121由于励磁涌流最大可以达到由于励磁涌流最大可以达到额定电流的额定电流的10倍，将励磁涌流代倍，将励磁涌流代入差动方程，可以看出此时差动入差动方程，可以

31、看出此时差动电流远远大于制动电流，满足差电流远远大于制动电流，满足差动方程，造成差动保护误动。动方程，造成差动保护误动。空投变压器时励磁涌流录波图（实际（实际500kV500kV自耦变压器空充录波图）自耦变压器空充录波图）励磁涌流识别原理一 励磁涌流识别采用励磁涌流识别采用谐波制动谐波制动和和波形不对称波形不对称两个原理。判两个原理。判为涌流后分相闭锁。为涌流后分相闭锁。 谐波制动原理。利用谐波制动原理。利用差电流差电流Id中的二次和三次谐波分量中的二次和三次谐波分量与基波分量的比值作为闭锁差动的判据。与基波分量的比值作为闭锁差动的判据。 当满足：当满足： 或或 时分相闭锁差动保护。时分相闭锁

32、差动保护。 通常式中通常式中K2 、K3分别取为分别取为0.15和和0.2。二次谐波含量高。二次谐波含量高闭锁差动保护避免了励磁涌流情况下差动保护的误动。闭锁差动保护避免了励磁涌流情况下差动保护的误动。三次谐波含量高闭锁差动保护主要是为了在供给钢厂等三次谐波含量高闭锁差动保护主要是为了在供给钢厂等非线性负荷较大的用户的变压器中防止差动保护误动。非线性负荷较大的用户的变压器中防止差动保护误动。 133122 IKIIKI链接：励磁涌流识别原理二 与门分相开放差动保护。与门分相开放差动保护。 式中式中 差电流的全周积分值。差电流的全周积分值。 SS1S2 两个相距半周的差电流瞬时值两个相距半周的差

33、电流瞬时值 之和的全周积分值。之和的全周积分值。 S+=S1-S2 大于大于1的常数。的常数。 门槛值。门槛值。 tbSSSKSSSbKtSS1S2S1S2励磁涌流短路电流工频变化量的物理解释工频变化量的物理解释I=IK-IN工频变化量比率差动保护工频变化量比率差动保护 除常规的稳态量的比率差动保护外增加了除常规的稳态量的比率差动保护外增加了 工工频变化量的比率差动保护。其动作方程为频变化量的比率差动保护。其动作方程为:m1iirm1iiderdrddtdtdImaxIII2I3.0I75.0I2I6.0III25.1IererII II 变压器的工频变化量的比率差动保护变压器的工频变化量的比

34、率差动保护 ：为各支路工频变化量电流的相量和：为各支路工频变化量电流的相量和 ：为各支路工频变化量电流的标量和：为各支路工频变化量电流的标量和 : :为固定门槛为固定门槛 : :为浮动门槛。浮动门槛的设置可防为浮动门槛。浮动门槛的设置可防止在系统发生振荡时或频率有偏移时保护误止在系统发生振荡时或频率有偏移时保护误动动 理论上，工频变化量比率差动制动系数可取理论上，工频变化量比率差动制动系数可取较高的数值，这样有利于防止区外故障较高的数值，这样有利于防止区外故障TATA饱饱和等因素所造成的差动保护误动。和等因素所造成的差动保护误动。 dthIdtIII工频变化量差动继电器的动作特性eI2 . 0

35、0eI26 . 075. 0dIrI工频变化量比率差动继电器的优点工频变化量比率差动继电器的优点 负荷电流对它没有影响。对稳态量的比率差动继电负荷电流对它没有影响。对稳态量的比率差动继电器，负荷电流是一个制动量。会影响内部短路的灵器，负荷电流是一个制动量。会影响内部短路的灵敏度。敏度。 受过渡电阻影响小。受过渡电阻影响小。 由于上述原因工频变化量比率差动继电器比较灵敏。由于上述原因工频变化量比率差动继电器比较灵敏。提高了重负荷下少匝数的匝间短路时的灵敏度提高了重负荷下少匝数的匝间短路时的灵敏度。由由于制动系数取得较高再加上采用浮动门槛技术，在于制动系数取得较高再加上采用浮动门槛技术，在发生发生

36、区外各种故障、功率倒方向、区外故障中出现区外各种故障、功率倒方向、区外故障中出现TATA饱和与饱和与TATA暂态特性不一致等状态下也不会误动作。暂态特性不一致等状态下也不会误动作。使得保护的安全性与灵敏度同时得到了兼顾。使得保护的安全性与灵敏度同时得到了兼顾。 变压器发生轻微匝间短路变压器发生轻微匝间短路（C相相1.5%匝间短路）匝间短路）工频频变化量差工频变化量差动常规差动工频变化量比率差动保护 工频变化量差动保护经过励磁涌流判据闭锁（谐波制工频变化量差动保护经过励磁涌流判据闭锁（谐波制动原理和波形不对称原理）。动原理和波形不对称原理）。 工频变化量差动保护经过过激磁判据闭锁（差电流五工频变

37、化量差动保护经过过激磁判据闭锁（差电流五次谐波含量）。次谐波含量）。Y /11接线接线*A a IABIICcIIbaIIabIIcBC c bRCS978RCS978采用采用YY折算折算( (以以Yd11Yd11为例为例) )3/ )(3/ )(3/ )(bccabbcaaIIIIIIIII电流相位补偿新方法电流相位补偿新方法 由由Y相位补偿新方法：在软件中将相位补偿新方法：在软件中将侧侧电流做一个两相电流之差的运算。为求得零电流做一个两相电流之差的运算。为求得零序电流的平衡，将序电流的平衡，将Y侧电流减去零序电流。侧电流减去零序电流。 侧侧 Y侧侧3/ )(3/ )(3/ )(bccabb

38、caaIIIIIIIII000IIIIIIIIICCBBAA电流相位补偿新方法电流相位补偿新方法 采用采用Y相位补偿的新方法后，由于相位补偿的新方法后，由于Y侧没有进行两相电流差的计算，变压器侧没有进行两相电流差的计算，变压器空载合闸时各相有涌流时其特征都很明空载合闸时各相有涌流时其特征都很明显。有涌流时闭锁保护更加可靠。显。有涌流时闭锁保护更加可靠。 另外当判别出涌流特征后可实行分相闭另外当判别出涌流特征后可实行分相闭锁。当空投在故障变压器上时由于故障锁。当空投在故障变压器上时由于故障相肯定没有涌流特征所以故障相的差动相肯定没有涌流特征所以故障相的差动保护没被闭锁可以快速跳闸。试验表明，保护

39、没被闭锁可以快速跳闸。试验表明，空投在故障变压器上保护动作时间小于空投在故障变压器上保护动作时间小于40mS。差动保护高低压侧折算差动保护高低压侧折算nnnUSI113LHnnnII12差动保护中的平衡系数的计算算变压器各侧一次额定电流：式中Sn为变压器最大额定容量，U1n为变压器计算侧额定电压（注意！：应以运行的实际电压为准，如（注意！：应以运行的实际电压为准，如220kV220kV侧实际的运侧实际的运行电压为行电压为242kV242kV，U U1n1n应取应取242kV242kV）。）。2.算变压器各侧二次额定电流：式中I1n为变压器计算侧一次额定电流，nLH为变压器计算侧TA变比。l3.

40、计算变压器各侧平衡系数：计算变压器各侧平衡系数： ,其中式中I2n为变压器计算侧二次额定电流，I2nmin为变压器各侧二次额定电流值中最小值，I2nmax为变压器各侧二次额定电流值中最大值。bnnphKIIK2min2)4,min(min2max2nnbIIK1 1）例如：）例如：I IHnHn=2A,I=2A,IMnMn=10A,I=10A,ILnLn=16A,=16A, 则：则： I Iminmin=2; I=2; Imaxmax=16 ;K=16 ;Kb b=4;=4; K K1 1=(2/2)=(2/2)* *4=44=4； K K2 2=(2/10)=(2/10)* *4=0.84=

41、0.8；K K3 3=(2/16)=(2/16)* *4=0.54=0.5 为了提高接地故障的灵敏度，针对自耦变压器，装置为了提高接地故障的灵敏度，针对自耦变压器，装置 设有零序差动或分侧差动。设有零序差动或分侧差动。 零序差动保护可保护变压器零序差动保护可保护变压器Y Y侧的各种接地故障，分侧的各种接地故障，分 侧差动保护可保护变压器侧差动保护可保护变压器Y Y侧的各种接地故障和相间侧的各种接地故障和相间 故障，但它们都不能保护变压器故障，但它们都不能保护变压器Y Y侧的匝间短路。侧的匝间短路。 零序差动保护和分侧差动保护都不必经励磁涌流判据零序差动保护和分侧差动保护都不必经励磁涌流判据 闭

42、锁。闭锁。零序比率差动和分侧比率差动保零序比率差动和分侧比率差动保护护零序比率差动和分侧比率差动保护原理高压侧中压侧公共绕组侧低压侧现有零差保护存在的问题现有零差保护存在的问题 零序零序TATA极性不易校验问题。极性不易校验问题。 在变压器区外三相短路或励磁涌流状态在变压器区外三相短路或励磁涌流状态下，由于三相下，由于三相TATA特性不一致和特性不一致和TATA饱和程饱和程度不一致等因素的影响，零差保护可能度不一致等因素的影响，零差保护可能误动作的问题。误动作的问题。零序比率差动继电器零序比率差动继电器 各侧零序电流均由装置自产得到，各侧各侧零序电流均由装置自产得到，各侧TATA二次零序电二次

43、零序电 流由软件调整平衡，这样可避免采用零序流由软件调整平衡，这样可避免采用零序TATA极性不易极性不易 校验等问题。校验等问题。 装置在理论分析与实验的基础上，采用正序电流制动装置在理论分析与实验的基础上，采用正序电流制动 与与TATA饱和判据相结合的方法，保证零差保护在变压器饱和判据相结合的方法，保证零差保护在变压器 区外三相短路、或励磁涌流情况下不误动。区外三相短路、或励磁涌流情况下不误动。 正序电流制动判据：正序电流制动判据： ，满足本判据开放保护。满足本判据开放保护。100II零序比率差动继电器零序比率差动继电器cwdcworcdqdnrbdnrcdqddIIIIIIIIIIIKII

44、III002010002010000000,max5 . 05 . 0动作方程：动作方程：动作特性：动作特性：cdqd0INI5 . 00d0Ir0Ibl0K5 . 0推荐自耦变压器正常运行发生A相1匝对地短路（零差保护动作）（零差保护动作）实例实例自耦变压器区外出口三相短路并伴随TA饱和 （零差保护不误动）（零差保护不误动）实例实例复合电压闭锁方向过流复合电压闭锁方向过流l变压器过电流保护通常是作为主变压器内部故障及相变压器过电流保护通常是作为主变压器内部故障及相邻设备不对称故障的后备保护，其电流整定不与相邻设备邻设备不对称故障的后备保护，其电流整定不与相邻设备配合，应按照躲过主变压器最大负

45、荷电流整定，时间整定配合，应按照躲过主变压器最大负荷电流整定，时间整定应躲开低压侧所有出线保护的最长时间。应躲开低压侧所有出线保护的最长时间。也就是说，过电流保护主要作用还是保护主变压器设也就是说，过电流保护主要作用还是保护主变压器设备的，但也要做为低压侧母线的远后备保护，由于整定不备的，但也要做为低压侧母线的远后备保护，由于整定不能与线路保护配合，因此电流保护的时间应大于低压侧线能与线路保护配合，因此电流保护的时间应大于低压侧线路的最长整定时间。路的最长整定时间。如果在过电流保护的灵敏度不足的情况下，一般采用如果在过电流保护的灵敏度不足的情况下，一般采用复合电压闭锁过电流保护。通过整定控制字

46、可选择各段过复合电压闭锁过电流保护。通过整定控制字可选择各段过流是否经过复合电压闭锁，是否经过方向闭锁，是否投入，流是否经过复合电压闭锁，是否经过方向闭锁，是否投入，跳哪几侧开关。跳哪几侧开关。 复合电压指相间电压低或负序电压高： UUZD 或 U2U2ZD对于变压器某侧复合电压元件可通过整定控制字选择是否引入其它侧的电压作为闭锁电压，例如对于I侧后备保护，装置分别设有控制字，如过流保护经过流保护经II侧复压闭锁侧复压闭锁等，来控制过流保护是否经其II侧复合电压闭锁；l当过流保护经过流保护经II侧复压闭锁侧复压闭锁控制字整定为1时，表示I侧复压闭锁过流可经过II侧复合电压起动； 当过流保护经过

47、流保护经II侧复压闭锁侧复压闭锁控制字整定为0时，表示I侧复压闭锁过流不经过II侧复合电压起动。各段过流保护均有过流经复压闭锁过流经复压闭锁控制字，当过流经过流经复压闭锁复压闭锁控制字为1时，表示本段过流保护经复合电压闭锁。方向元件： l装置后备保护分别设有控制字装置后备保护分别设有控制字过流方向指向过流方向指向来控制过来控制过流保护各段的方向指向。当流保护各段的方向指向。当过流方向指向过流方向指向控制字为控制字为00时，方向指向系统，灵敏角为时，方向指向系统，灵敏角为225225，当，当过流方向过流方向指向指向控制字为控制字为11时，方向指向变压器，灵敏角为时，方向指向变压器，灵敏角为454

48、5 l同时装置分别设有控制字同时装置分别设有控制字过流经方向闭锁过流经方向闭锁来控制过流来控制过流保护各段是否经方向闭锁保护各段是否经方向闭锁 l方向元件按相配置，方向元件按相配置，电压元件为相电压的正序分量电压元件为相电压的正序分量（如（如A A相为相为U UA1A1），电流为实际相电流（如），电流为实际相电流（如A A相为相为I IA A）。）。接相配置正序电压极化的方向元件接相配置正序电压极化的方向元件lA型和型和E型，选型，选0接线且电压用正序电压，当电流极接线且电压用正序电压，当电流极性指向变压器，方向元件也指向变压器时，方向元件性指向变压器，方向元件也指向变压器时，方向元件的灵敏角

49、为的灵敏角为48，向量分析如图，向量分析如图4.1所示。所示。l由图由图4.1-a可知，假定短路阻抗角可知，假定短路阻抗角为为78时，在时，在AB相相间故障时，间故障时，IAK落后落后 UA148，故，故0接线的接线的A相元件能相元件能最灵敏的反应最灵敏的反应AB故障。故障。l由图由图4.1-b可知，当三相故障时，可知，当三相故障时，IAK落后落后UA1短路阻抗短路阻抗角，假设角，假设=78时，距最灵敏线差时，距最灵敏线差30。l由图由图4.1-c可知，当可知，当CA相故障时，假如相故障时，假如=78时，距时，距最灵敏线差最灵敏线差60，但在，但在CA相故障时，相故障时，C相元件最灵敏。相元件

50、最灵敏。因而，在相间故障时，故障领前相的方向元件，可在因而，在相间故障时，故障领前相的方向元件，可在最灵敏状态下动作，三相故障时，三个方向元件均可最灵敏状态下动作，三相故障时，三个方向元件均可动作。动作。a.AB故障 b.三相故障 c.CA相故障 相间方向元件动作特性方向指向变压器方向指向变压器 方向指向系统方向指向系统 Ilm=45Ilm=225UlUlTV异常对复合电压元件、方向元件的影响 lTV异常对复合电压元件、方向元件的影响：异常对复合电压元件、方向元件的影响：l装置设有整定控制字TV断线保护投退原则断线保护投退原则来控制TV断线时方向元件和复合电压元件的动作行为。 若TV断线保护投

51、退原则断线保护投退原则控制字为1，当判断出本侧TV异常时，方向元件和本侧复合电压元件不满足条件，但本侧过流保护可经其它侧复合电压闭锁（过流保护经过其他侧复合电压闭锁投入情况）；若TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字为0，当判断出本侧TV异常时，方向元件和复合电压元件都满足条件，这样复合电压闭锁方向过流保护就变为纯过流保护 不论TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字为0或1，都不会使本侧复合电压元件起动其它侧复压过流。本侧电压退出对复合电压元件、方向元件的影响： 当本侧TV检修或旁路代路未切换TV时，为保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确动作，需投入本侧本侧电压退出电压退出压板或整定控制

52、字，此时它对复合电压元件、方向元件有如下影响： (1)本侧复合电压元件不启动，但可由其它侧复合电压元件起动（过流保护经过其它侧复合电压闭锁投入情况）； (2)本侧方向元件输出为正方向； (3)不会使本侧复合电压元件起动其它侧过流元件（其它侧过流保护经过本侧复合电压闭锁投入情况）。 方向指向系统或变压器时的保护范围方向指向系统或变压器时的保护范围l过流保护方向元件指向系统时，此时做为系统故障的后备保护，保护范围是本侧母线故障及母线出口处故障。l方向元件指向变压器时，保护范围是：变压器故障、对侧母线故障及母线出口处故障。复合电压闭锁方向过流逻辑框图&=1&方向元件&复合电压

53、元件=1&=1&=1t本侧电压退出硬压板投入低电压元件动作负序电压元件动作TV断线其它侧复合电压起动元件动作方向判别满足TV断线本侧电压退出硬压板投入过流保护经方向闭锁投入过流元件动作本侧复合电压起动元件=1过流保护经复合电压闭锁投入过流保护硬压板投入过流保护软压板投入过流保护起动元件动作过流保护跳闸零序方向过流保护l 零序过流保护，主要作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护。通过整定控制字可控制各段零序过流是否经方向闭锁，是否经零序电压闭锁，是否经谐波闭锁，是否投入，跳哪几侧开关。l方向元件所采用的零序电流：方向元件所采用的零序电流： 装置设有零序方向判别用自产零序电流零

54、序方向判别用自产零序电流控制字来选择方向元件所采用的零序电流。若零序方向判别用自产零序电流零序方向判别用自产零序电流控制字为1，方向元件所采用的零序电流是自产零序电流；若零序方向判别用自产零序电流零序方向判别用自产零序电流控制字为0，方向元件所采用的零序电流为外接零序电流。零序方向元件： l 装置分别设有零序方向指向零序方向指向控制字来控制零序过流各段的方向指向。当零序方向指向零序方向指向控制字为1时，方向指向变压器，方向灵敏角为255；当零序方向指向零序方向指向控制字为0时，表示方向指向系统，方向灵敏角为75。l 方向元件的动作特性如下图所示。同时装置分别设有零序过流经方向闭锁零序过流经方向

55、闭锁控制字来控制零序过流各段是否经方向闭锁。当零序过流经方零序过流经方向闭锁向闭锁控制字为1时，本段零序过流保护经过方向闭锁。零序方向元件动作特性方向指向系统方向指向系统 方向指向变压器方向指向变压器lm=75lm=255I0I03U03U0l注意：注意：l方向元件所用零序电压固定为自产零序电压自产零序电压。以上所指的方向均是指零序电流外接套管TA的正极性端在母线侧（变压器中性点的零序电流TA的正极性端在变压器侧），具体参见前面保护配置图，否则以上说明将与实际情况不符。l零序过流零序过流I段和段和II段所采用的零序电流：段所采用的零序电流： 装置分别设有零序过流用自产零序电流零序过流用自产零序

56、电流控制字来选择零序过流各段所采用的零序电流。若零序过流用自产零序电流零序过流用自产零序电流控制字为1时，本段零序过流所采用的零序电流为自产零序电流；若零序过流用自产零序电流零序过流用自产零序电流控制字为0时，本段零序过流所采用的零序电流是外接零序电流。l零序过流III段固定为外接零序电流。l零序电压闭锁元件：零序电压闭锁元件： 装置设有零序过流经零序电压闭锁零序过流经零序电压闭锁控制字来控制零序过流各段是否经零序电压闭锁。当零序过流经零序电压闭锁控制字为1时，表示本段零序过流保护经过零序电压闭锁。TV异常对零序方向元件的影响： lTV异常对零序电压闭锁元件、零序方向元件的影响：异常对零序电压

57、闭锁元件、零序方向元件的影响： 装置设有TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字来控制TV断线时零序方向元件和零序电压闭锁元件的动作行为。若TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字为1，当装置判断出本侧TV异常时，方向元件和零序电压闭锁元件不满足条件；若TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字为0，当装置判断出本侧TV异常时，方向元件和零序电压闭锁元件都满足条件，零序电压闭锁零序方向过流保护就变为纯零序过流保护。本侧电压退出对零序方向过流的影响： l 当本侧TV检修或旁路代路未切换TV时，为保证本侧零序电压闭锁零序方向过流的正确动作，需投入本侧电压退出本侧电压退出压板或整定控制字，此时它

58、对零序电压闭锁零序方向过流有如下影响： (1) 零序电压闭锁元件开放； (2) 方向元件输出为正方向。RCS-978零序过流保护逻辑框图&=1&零序方向元件&零序方向满足TV断线零序过流保护软压板投入零序过流保护起动元件动作零序过流保护硬压板投入零序过流元件动作&本侧电压退出硬压板投入=1零序过流保护经方向闭锁投入零序过流保护跳闸t变压器的零序电流保护间隙零序电流保护零序过电压保护l大接地电流系统中，中心点直接接地的变压器装大接地电流系统中，中心点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护。设零序电流保护作为接地短路的后备保护。l大接地电流系统中，中

59、心点又可能不接地的大接地电流系统中，中心点又可能不接地的分级分级绝缘变压器绝缘变压器需装设间隙零序电流保护和零序过电需装设间隙零序电流保护和零序过电压保护作为接地短路的后备保护。压保护作为接地短路的后备保护。l大接地电流系统中，中心点又可能不接地的大接地电流系统中，中心点又可能不接地的全绝全绝缘变压器缘变压器需装设零序过电压保护作为接地短路的需装设零序过电压保护作为接地短路的后备保护。后备保护。当变压器中性不接地当变压器中性不接地运行时，如图示，当发运行时，如图示，当发生单相接地故障，中性生单相接地故障，中性点点N N电位升高到相电位，电位升高到相电位，如果不设放电间隙，容如果不设放电间隙，容

60、易把中性点绝缘击穿。易把中性点绝缘击穿。此时设放电间隙，防此时设放电间隙，防止过电压，同时间隙击止过电压，同时间隙击穿后有间隙零序电流，穿后有间隙零序电流，间隙过流保护动作。间隙过流保护动作。中心点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护。0I0I1t1t2t2t0000跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF变压器的间隙零序电流保护和零序过电压保护0I跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF1t00U同上图12t002t过激磁保护的作用原理 l过激磁保护的作用原理过激磁保护的作用原理变压器运行时，其输入端的电压为： （3-3）式中：U电源电压；W一次绕组的匝数；S变压器铁芯的有效截面；f电源频率；B铁芯中的磁密。由于绕组匝数W和铁芯截面S均为