主变差动保护

1、经验总结-主变差动保护部分任百群 孔霄迪 2003/2/18一、 从工程角度出发所理解的主变差动保护关于接线组别和变比的归算思路1、 影响主变差动保护的几个因素差动保护因为其具有的选择性好、灵敏度高等一系列优点成为变压器、电动机、母线及短线路等元件的主保护。这几种差动保护原理是基本相同的，但主变差动保护还要考虑到变压器接线组别、各侧电压等级、CT变比等因素的影响。所以同其它差动保护相比，主变差动保护实现起来要更复杂一些。变压器变比的影响：因为变压器变比不同，造成正常情况下，主变高低压侧一次电流不相同。比如：假设变压器变比为110KV/10KV，不考虑变压器本身励磁损耗的理想情况下，流进高压侧电

2、流为1A，则流出低压侧为11A。这很好理解，三相视在功率S= 3UI。不考虑损耗，高低压侧流过功率不变，各侧电压不同，自然一次电流也不同。CT变比的影响：还是用上面的举例，如果变压器低压侧保护CT的变比是高压侧CT变比的11倍，就可以恰好抵消变压器变比的影响，从而做到正常情况下，流入保护装置（CT二次侧）的电流大小相同。但现实情况是，CT变比是根据变压器容量来选择，况且CT变比都是标准的，同样变压器变比也是标准化的，这三者的关系根本无法保证上述的理想比例。假设变压器容量为20MKVA，110KV侧CT变比为200/5，低压侧CT变比如果为2200/5即可保证一致。但实际上低压侧CT变比只能选2

3、000/5或2500/5，这自然造成了主变高低压侧CT二次电流不同。变压器接线组别的影响：变压器不同的接线组别，除Y/Y或/外，都会导致变压器高低压侧电流相位不同。以工程中常见的Y/-11而言，低压侧电流将超前高压侧电流30度。另外如果Y侧为中性点接地运行方式，当高压侧线路发生单相接地故障时，主变Y侧绕组将流过零序故障电流，该电流将流过主变高压侧CT,相应地会传变到CT二次，而主变侧绕组中感应出的零序电流仅能在其绕组内部流过，而无法流经低压侧开关CT。2、 为消除上述因素的影响而采取的基本方法主变差动保护要考虑的一个基本原则是要保证正常情况和区外故障时，用以比较的主变高低压侧电流幅值是相等，相

4、位相反或相同（由差流计算采取的是矢量加和矢量减决定，不过一般是让其相位相反），从而在理论上保证差流为0。不管是电磁式或集成电路及现在的微机保护，都要考虑上述三个因素的影响。（以下的讨论，都以工程中最常见的Y/-11而言）电磁式保护（比如工程中常见的LCD-4差动继电器），对于接线组别带来的影响（即相位误差）通过外部CT接线方式来解决。主变为Y/接线，高压侧CT二次采用接线，低压侧CT二次采用Y接线，由保护CT完成相角的归算同时消除零序电流分量的影响。电流由主变高压侧传变到低压侧时，相位前移30度，低压侧CT接成Y/Y，角度没有偏移。高压侧CT接成Y/，CT二次侧比一次侧（也即主变高压侧）相位也

5、前移了30度。这样就保证了高低压侧CT的二次电流同相位。高压侧CT接成Y/后，电流幅值增大了3倍（实际上是线电流），在选择CT变比时，要考虑到这个因素，尽量让流入差动继电器的主变高低压侧电流相等。因为CT都是标准变比，通常不能保证高低压侧二次电流相等，对此一般采取在外回路加装电流变换器（可以理解为一个多变比抽头的小CT）或着对具有速饱和铁芯的差动继电器，调整它的平衡线圈的匝数。不过这两种方法，精度都不高。微机保护同传统保护相比，保护原理并没有太大的变化，主要是实现的方法和计算的精度有了很大提高。早期有些微机差动保护，可能是运算速度不够的缘故，相角归算还是采用外部CT接线来消除（如DSA早期某型

6、号产品）。现在的微机差动保护，CT都是采取Y/Y接线，相角归算由内部完成：通过电流矢量相减消除相角误差。主变差动为分相差动，对于Y/-11接线，同低压侧IAl相比较运算的并不是高压侧Iah，而是Iah*=Iah-Ibh(矢量减)，这样得到的线电流Iah*，角度左移30度，同低压侧Ial同相位。对于Y/-11接线，参与差流计算的Y侧3相电流量分别是：Iah*=Iah-Ibh、Ibh*=Ibh-Ich 、Ich*=Ich-Iah(都为矢量减)。对于Y/-1接线，参与差流计算的Y侧3相电流量分别是：Iah*=Iah-Ich；Ibh*=Ibh-Iah 、Ich*=Ich-Ibh(都为矢量减)。通过减超

7、前相或滞后相电流的不同，从而实现相角滞后或前移30度。（因为用WORD画矢量图太麻烦，此处省略示意图，大家可以自己画一下）主变变比和CT变比造成的误差都是幅值上的差异，这方面的处理，对于微机保护而言，是非常容易的，输入量（对侧）或相位归算后的中间量（对Y侧）乘以相应的某个比例系数即可。当然这个系数对Y侧，还要考虑到内部矢量相减，同时造成的幅值增大了3倍。目前国内绝大部分厂商（如南自厂等）的微机差动保护，是以一侧为基准（一般为高压Y侧），把另一侧的电流值通过一个比例系数换算到基准侧。采取这种方法，装置定值和动作报告都是采用有名值（即多少安），比如差动速断定值是18A等等。我们公司的差动保护相位归

8、算也是采用矢量相减，变比等因素造成的幅值归算采取的是Ie额定电流标幺值的概念，相应的定值整定和动作报告也都是采用Ie标幺值。现场很多用户（包括公司一些新员工），对此感到较难理解，因此有必要详细解释一下。3、 以RCS9671/9679差动保护为例，解释Ie的概念Ie是指根据变压器的实际容量求到的额定电流的标幺值。我们常说的CT二次额定电流是5A，这只是一个产品标准参数，而Ie是根据主变容量得到的，它所对应的电流有名值的具体数值，对主变的每一侧都是不同的。以下列参数为例：某台主变，容量31.5/20/31.5 兆伏安；变比110±4×2.5%38.5±2×

9、2.5%11千伏；接线组别Yo/Y/-12-11；CT变比200/5,500/5,2000/5；CT为Y/Y。求一次额定电流 求2次额定电流S:主变容量,三侧都按最大容量来U:本侧额定线电压额定电流计算公式 Ie=S / (3 U)/ CT变比 高压侧Ie=31500KVA/ (1.732*110KV)/ 200/5=165.337A / 40= 4.133A 中压侧Ie=31500KVA/ (1.732*38.5KV)/ 500/5=472.39A / 100= 4.723A 低压侧Ie=31500KVA/ (1.732*11KV)/ 2000/5=1653.37A / 400= 4.133

10、A当高压侧CT二次流出电流为4.133A 时,表明本侧流出的功率为变压器的额定功率,这就是Ie的物理含义，对中压侧、低压侧物理意义是相同的。差动保护在每一侧采集到的电流除以该侧的Ie电流值，得到各侧电流相对于本侧额定电流的比例值（标幺值）。采用各侧的Ie标幺值直接参与差流计算，而不是采用电流有名值，相应的定值及报告都是显示的是多少Ie。比如说高压侧二次电流为4.133A，程序会把这个值除以高压侧（4.133A），得到标幺值1 Ie；中压侧电流为-1.42A，得到标幺值-0.3 Ie；低压侧电流为-2.89A，得到标幺值-0.7 Ie。程序计算差流时会把这三侧Ie相加求得到差流Id=0 Ie 。

11、注意：上例中提及的主变高压侧及中压侧的Ie，与装置中Ieh及Iem不是同一个量，后者是前者的3倍。求Ie具体值的公式里包含了变压器容量、电压变比、每侧CT变比这几个参数。基于能量守衡的原理（忽略主变本身损耗），计算时容量都采用同一个最大容量（应注意对于35KV侧，额定参数是20MVA，但计算时还是要用31.5MVA）。得到的每侧额定值作为本侧的基准，实际电流除以该基准，就得到可以直接用以统一运算的标幺值。整个计算的过程，就消除了由主变电压变比和CT变比因素所造成的影响。其它公司以一侧为基准，其它侧往基准侧归算。我们的差动分别以各侧额定为基准，各侧实际电流都往本侧归算；思路都是一致的，但是我个人

12、感觉还是Ie的概念更好一些，更符合物理意义。举个通俗的例子，把高压侧电流比做黄金、低压侧电流比做白银，两者没法直接通过比较重量来比较价值。我们都把其折合成美元，就可以统一比较了。Ie在差动归算中，就起了一个美元的作用。Ie是一个标幺值，是一个可以统一计算的中间度量单位（转换单位）。4、 以RCS9671/9679差动保护为例，从调试角度出发理解的差动归算思路我们在本文一开头就提到了主变电压变比、CT变比还有接线组别的影响。采用Ie的概念和计算方法后，可以消除掉电压变比和CT变比对幅值的影响。对接线组别（相位）的影响，以RCS9671/9679程序里是这样做的。若系统设置菜单里，接线组别设置为/

13、（CT都是Y/Y接线，也即由装置内部完成归算），程序对电流采样数据不做相角上的任何归算处理，根据系统参数整定内容，计算出各侧Ie具体值，实际采样值同本侧Ie相除，得出本侧以Ie标幺值所表示的电流值参与差流计算。当接线组别设置为Y/-11，程序对Y侧电流采样数据首先进行相角调整，即参与差流计算的Iah*=Ia-Ib（矢量减），Ibh*=Ib-Ic，Ich*=Ic-Ia.这样一减，得到的矢量电流相位前移了30度，完成相位的归算。但幅值同时也增大了3倍（线电流和相电流的关系，这很好理解）。程序里对矢量相减得到的值会同时固定除以3 ，以保证只调整相位，不改变大小。对Y/-1，处理过程一样，只是矢量相减

14、的相别发生一下变化：Iah*=Ia-Ic（矢量减），Ibh*=Ib-Ia，Ich*=Ic-Ib.也要固定的对幅值除以3 。要特别说明的是对接线组别Y/Y的变压器，程序对两侧均作了Y变换，目的主要是消除高压侧CT中可能流过的零序电流对差流的影响，确保高压侧发生区外接地故障时差动保护不误动。看到这里，细心的同事可能会发现，在本文中Ie的计算公式同RCS9671/9679调试大纲里写的不大一样。在调试大纲里，主变侧Ie的计算公式同Y侧Ie的计算公式不同，Y侧Ie的计算公式：Ie=S / U / CT变比 （没有除以3 ）。而本文中Ie的计算公式侧和Y侧是一致的。调试大纲里Y侧的公式并不是没有除以3，

15、而实际上是按Ie=（S / 3 U / CT变比）×3，对Y侧Ie扩大了3倍，从公式字面上看好似是没有除这个3。调试大纲这样写实际上已经考虑了Y侧3的接线系数。不过我个人认为，从物理概念上讲，Ie的计算公式对Y或侧都是一样的，应按3相功率来考虑。（RCS系列主变保护程序是根据输入的主变参数自动计算Ie的，因此Ie与平衡系数密切相关。特别要注意的是装置中的差动起动电流值及差动速动定值都与Ie有关，装置中涉及到的Ie均为经过接线系数调整以后的各侧额定电流值。在定值整定过程中，若装置报“平衡系数错”，可通过改变系统参数中的变压器容量来消除，但此时应注意将装置中的差动起动电流值及差动速动定值

16、作相应变动。我们还是以上文所提到的主变参数来举例说明具体处理思路（该主变参数同RCS9671/79调试大纲里举例的主变参数相同）。设主接线为Y/-11，CT为Y/Y接线。我们计算出高压侧（Y侧）Ie=4.133A（按本文公式）,调试大纲是乘以3的，Ie=4.133A×1.732=7.158A。当在保护装置高压侧输入三相对称电流IA=4.133A（角差120度，同正常运行情况），程序按照整定的接线组别，首先进行相角归算（矢量相减），因为ABC三相都有电流，且角差120，得到Iah*=Ia-Ib=1.732×Ia×30°Ibh*=Ib-Ic=1.732

17、15;Ib×30°；Ich*=Ic-Ia=1.732×Ic×30°。幅值增大了3，相角逆时针旋转了30°。相位归算后的向量，程序会再除以3,以消除因为矢量相减而导致的幅值增大3倍。再除以本侧Ie值4.133A，把有名值换算成标幺值(注:实际上程序是乘以平衡系数,内部计算按相对于5A的标幺值来的。这样解释是为了便于理解Ie物理概念,以下相同)。因为侧无电流输入，差流为零，故装置显示ABC相差流分别为1Ie。在保护装置高压侧输入单相电流IA=4.133A，装置显示A、C两相都有差流，差流Iacd=0.577Ie; Iccd=0.577Ie

18、。程序同样首先进行相角归算，即矢量相减。Iah*=Ia-Ib=Ia（Ib=0）；Ibh*=Ib-Ic=0（Ib=0，Ic=0）；Ich*=Ic-Ia=0-Ia=-Ia。虽然只有A相电流，但经过这一步处理后，在C相也因为计算产生了差流。程序固定对相位归算后的向量再除以 3,但因为只有单相电流，矢量相减并没有改变相位和大小，所以经过这一步骤后，电流幅值减少了3倍。再除以本侧Ie=4.133A，把有名值换算成标幺值。故装置显示AC相差流分别为0.577Ie。当在侧输入电流时,不管是输入单相IA或ABC对称三相,输入电流4.133A（低压侧/侧Ie=4.133A），都会显示差流等于1Ie，且当输入单相

19、IA时，也只有A相有差流，C相不会有差流。因为程序对侧不进行相角归算（对LFP和RCS9671/79，采取Y侧往侧归算的传统方法）。没有矢量相减和除以3这一步，直接跟本侧Ie电流值相除，换算成标幺值。从上面的举例我们可以看到，现场实验如果说理解起来会有一点难度的就是Y侧加同样大小的单相电流和三相电流得到的结果不同。这是为了调整接线组别造成的相位差，程序固定采取的计算方法带来的。相位归算是按正常情况下（三相对称电流）来考虑的，即使输入的是单相电流，程序还是按同一个流程（归算思路）来处理。现场调试，有时也会碰到外部CT采用Y/接线，而不是常见的Y/Y接线。这种情况一般出现在老站改造，比如原来的电磁

20、式LCD-4差动继电器更换成微机保护，但CT及控制电缆都未更换。对RCS9671/73/79而言，可以在系统参数里设置相应的接线组别参数。各侧Ie值的内部计算同CT采用Y/Y接线是一样的，因为相角归算已由外部CT接线来实现了，所以程序不会再进行矢量相减这一步骤。考虑到外部CT采用Y/接线后，CT二次电流增大了3倍，程序里还会固定的除以3。转换成标幺值的步骤也同Y/Y接线一样。对CT采用Y/接线的情况，现场实验时（主变参数同上，Y/-11）保护装置高压侧输入单相电流IA=4.133A，装置显示A相有差流Iacd=0.577Ie，C相不会有差流。当输入ABC三相对称电流，电流幅值为4.133A，装

21、置显示ABC三相都有差流，差流数值都为0.577Ie。也就是说，不管输入单相还是三相电流，装置计算的差流都比输入电流小3倍，且只有输入相有差流。从调试角度出发，RCS96XX系列差动保护相位和幅值归算的基本流程示意如下：Y/Y/YNoYesY侧输入通过各相电流矢量相减，实现相位变换除以 3 ，以消除矢量相减或CT接使幅值增大的影响每相都除以本侧Ie电流值，换算成标幺值侧输入每相都除以本侧Ie电流值，换算成标幺值采用各侧各相电流标幺值矢量进行差流计算等过程根据接线组别值判断是否需要相位变换？外部CT接线为Y/Y还是Y/？5、 LFP900系列差动保护的归算LFP900系列主变差动保护对主变接线组

22、别和CT变比等因素的归算思路和RCS96系列差动保护的思路是一致的，都是从Y侧向侧归算，也是采用矢量相减的方法来调整相位等等。但是因为RCS96系列的硬件平台所能提供的计算能力要比LFP900系列强大许多，所以RCS96系列只需要用户把主变额定容量、接线组别等参数输入定值，Ie和平衡系数的计算由程序内部完成。而LFP900系列差动保护可能是因为计算能力的问题，有一部分工作是由硬件来完成的，需要用户来计算和跳线设置各种平衡系数。具体的计算和跳线设置步骤在公司LFP900系列变压器成套保护装置用户培训手册一书中有周密详细的讲述，本文不再赘述。只把需要注意的几点整理如下：1) 主变电压变比和CT变比

23、对幅值影响的消除也是通过Ie概念归算成标幺值；利用矢量相减完成相位调整后对幅值增大了3倍的处理（除以1.732）；这两部分功能都是通过硬件来实现的，即通过设置VFC板各侧输入回路平衡系数完成。调整平衡系数实际上是在调整高精度电位器的阻值，该电位器接于输入运算放大器回路当中，改变其阻值，即调整了该运放的放大倍数。各侧平衡系数是5A（假设交流头为5A）标准值同各侧Ie的比值（可以理解为归算到以2次额定5A为基准的标幺值）。各侧Ie电流值根据变压器最大容量、电压等级、CT变比这几个参数求出。因为Y侧相位归算后要除以3也要在这一步完成，所以对Y侧的Ie电流值必须要乘以接线系数3 ，实际上就是把平衡系数

24、分母增大3倍。保护装置各侧电流经过装置交流头小CT电流变换后，通过运放电路转换成电压量。该输出可以近似理解为=输入电流×运放电路的放大倍数=输入电流×平衡系数。通过硬件电路把各侧实际电流转换成相对于2次额定5A为基准的标幺值，同时对Y侧也“提前”把因相角调整而产生的幅值扩大消除（除以3）2) 经过上述步骤处理的电压量经过V/F变换后，提供频率信号给CPU板上的CPU1进行差流计算等处理。相角调整也由CPU1软件完成，归算方法仍然是采取矢量相减的方法。同RCS系列差动保护相比应注意的是，软件进行不进行矢量相减（/即相位调整）；哪两个矢量进行相减（/即是使相位向11点还是1点调

25、整）都是出厂预装程序定死的，在现场是无法通过外部定值设置来修改的。也就是说用户订货是提供的主接线形式是非常重要的，/的隔离变或Y/-11或Y/-1CPU1程序是不同的，这一点现场调试一定要注意确认，以防出错。3) 看到这里，可能会有同事提出：LFP900主变差动保护说明书及培训教材上不是讲了对VFC板要根据主变接线组别设置JP13的跳线么，不是可以现场调整接线组别么。其实这个跳线是设置MONI板CPU2相角调整的。我们都知道，LFP900主变差动保护CPU板CPU1负责保护计算，MONI板CPU2负责启动开放出口电源及人机界面等。1）步骤所描述的经过平衡系数调整后的电压量一方面通过V/F变换后

26、的频率信号提供给CPU1，相角调整由软件完成。另一方面经过差流形成电路提供给MONI板CPU2，CPU2通过电压型A/D模数转换后用以启动判断。也就是说，MONI板CPU2的相位调整和差流计算都是由硬件来完成的，CPU2 A/D转换的输入量已经是差流了。VFC板上的JP13的跳线即是调整差流形成电路中相角调整功能的，通过跳线来设置是否矢量相减矢量相减（/即相位调整）；哪两个矢量进行相减（/即是使相位向11点还是1点调整）。具体电路如何实现，看一下LFP971分板电路图即可非常清楚。4) 再次强调一下：平衡系数调整电路完成幅值变换和预先消除因Y侧相角调整所造成的幅值扩大了3倍；CPU1相角调整和

27、差流计算由软件完成，不同接线组别对应不同程序；MONI板CPU2相角调整和差流计算全部由硬件电路完成，不同接线组别可以通过跳线设置。现场调试一定要注意这几个方面都要一一对应起来。否则，极易出问题。本文后面提到的调试案例也有这方面的内容。5) 还以上文所提到的主变参数为例主接线为Y/-11，CT为Y/Y接线。我们计算出高压侧（Y侧）Ie=4.133A（CT2次实际额定电流，未乘以接线系数3）,乘以3后的Ie=4.133A×1.732=7.158A现场做实验时，当从保护装置高压侧加入单相电流IA=7.158A时，装置显示A、C相有差流，差流为1Ie；加入三相对称电流7.158A时，装置显

28、示A、B、C相都有差流，差流为1.732Ie。这个结果和产生的原因和RCS96系列差动保护是一致的。6) 现场设置VFC板平衡系数时，Y侧Ie一定要记着乘以3的接线系数。定值里面各侧Ie（二次等值额定电流）定值，Y侧一定要用已经乘以3接线系数的Ie，对上例而言，就是要输入7.158A而不要输成4.133A，更不要输成5A（除非你算出来真是5A），要保证这个值跟你算平衡系数的分母一致。管理板这个定值决定了输入电流值的显示。微机保护内部计算判断采用的都是离散化后的2进制代码，人机界面要显示装置输入的有名值（如输入电流是多少安），这中间就有一个系数的换算，该系数要考虑到从装置小CT到内部一些运算步骤

29、的修正等等，内部的2进制数值乘以某个系数就是要显示的有名值。一般保护这个系数出厂时程序就可以确定了。但LFP系列差动保护在现场有平衡系数设置这个环节，装置中CPU及MONI采集到的电流是乘以平衡系数后归算至In(5A/1A)下的电流。可以这么说，LFP971/972(A/B/C)中，差流大小的计算及显示取决于平衡系数，各侧输入电流大小的显示值取决于Ie。若平衡系数设置不对，差流计算将会出错，从而导致差动保护的误动作。而Ie整定不正确，只会使该侧输入的电流值的显示不对。假设平衡系数计算Ie采取的是7.158A，如果平衡系数整定为5/7.158,在定值里Ie输成了5A，当实际输入三相电流为7.15

30、8A，则保护状态显示里电流大小会显示为5A ，差流则不管CPU板还是MONI板显示都会正确。装置内部是以5A/1A（视交流头而定）为基准，内部2进制数值乘以根据输入的二次等值额定电流值确定的系数，得出显示的实际输入值。输入电流值取自相角归算以前，所以Y侧输入单相还是三相电流，只对差流计算有影响，对实际电流输入的显示无影响。比如Y侧输入单相电流7.158A，差流显示A、C相为1Ie,电流显示只有A相电流7.158A；输入三相电流7.158A，差流显示A、B、C3三相为1.732Ie,电流显示ABC三相还是7.158A,跟实际情况是一致的。RCS系列主变差动因为输入主变各项参数后，Ie等中间参数都

31、是程序内部计算的，所以没有LFP差动这方面需注意的问题。另外从保护状态显示菜单里CPU板可以看到总的差流和各侧实际输入电流等显示；但MONI板只有总的差流显示，这跟我们前面提到的CPU板和MONI板不同计算处理过程是一致的。7) 从调试角度出发所理解的LFP900差动保护归算基本过程，见下图：Y侧电流信号侧电流信号电压信号频率信号MONI板CPU2CPU1板通过VFC板平衡系数调整运放电路归算为以额定5A/1A为基准的标幺值并预先除以3通过VFC板平衡系数调整运放电路归算为以额定5A/1A为基准的标幺值，V/F压频变换软件完成相角调整（矢量相减）和差流计算硬件电路完成相角调整（矢量相减）和差流

32、计算电压型A/D模数转换差流值大小。用以启动元件7、 RCS978主变保护装置差动保护的归算RCS978保护装置中的差动保护部分同RCS96XX系列差动保护相同的地方都是用户只需输入系统参数,各类内部计算所需的中间量不需要用户整定,而且装置本身提供了象平衡系数、计算差流等内部计算所需中间量的查询显示，大大方便了用户和我们调试人员在现场的实验工作。但是因为RCS978适用于500/220KV高压系统，所以装置差动保护部分对主变接线组别和变比的归算调整方法同RCS96XX系列差动相比有了较大变化，主要体现在平衡系数基准量的选择和相位由侧向Y侧调整。1) LFP900系列差动保护根据变压器最大容量求

33、出各侧二次额定电流，平衡系数=In/各侧Ie；各侧输入量乘以该侧平衡系数得到以为In(5A/1A)基准值的标幺值。程序如此处理，主要是考虑到内部计算处理的方便（毕竟根据系统参数定值，预先算出以5A为基准值的各侧平衡系数，输入量乘以该平衡系数从而得到标幺值。在程序处理上会比输入量除以各侧二次额定电流Ie得到标幺值要方便一些。虽然从物理意义上理解这两者是一样的），RCS978也是采用平衡系数来转换标幺值，但是用来计算平衡系数的基准值（平衡系数的分子）并不是固定为5A。而是根据各侧额定2次电流Ie的比率大小有不同的选择。RCS978平衡系数计算步骤同LFP和RCS96XX一样，首先根据主变最大容量和

34、各侧实际运行电压和CT变比求出各侧Ie。平衡系数公式等于： Kph=(I2n-min/I2n)×Kb 其中 Kb=min(I2n-max/I2n-min,4) I2n-max为最大的Ie I2n-min为最小的Ie程序根据所求出的各侧Ie值中，Ie最大值（I2n-max）是否大于Ie最小值（I2n-min）的4倍来决定平衡系数有两种计算公式: 当（I2n-max/ I2n-min）4时： Kph=I2n-max/I2n. 当（I2n-max/ I2n-min）4时： Kph=4I2n-min/I2n. (如果I2n-max/ I2n-min恰好等于4，则上述两公式就一致了，用哪个都成

35、)当Ie最大值大于Ie最小值4倍以上时，各侧平衡系数的基值（分子）选择为4倍的Ie最小值（4I2n-min），Ie最小的那侧平衡系数为4；否则选Ie最大值为各侧平衡系数的基值（分子），Ie最大的那侧平衡系数为1。程序之所以这样设计，而没有直接采用5A这样一个常数。主要是因为RCS978主要应用于220KV/500KV高压系统。现场大部分主变为3卷变，有10KV这个电压等级的输出。220KV系统的主变大多为联络变，容量也较大。平时10KV侧的负荷占整个变压器容量的比率较小，所以10KV侧的CT变比为了保证正常运行时的测量精度，其变比选择并不是完全按照主变最大容量来选择的。以RCS978调试大纲中

36、所举主变实例来说明（主变参数抄录在下表）。如果10KV侧按主变最大容量来选择变比，恐怕要选12000/5，这样10KV侧Ie是4.13A，但这肯定是不现实的，联络变功率传递主要集中在220KV和110KV侧，所以10KV侧选则变比为3000/5，Ie达到了16.5A。如果这种情况下还采用5A常量做为求平衡系数的基准值，则10KV侧求出的平衡系数Kph=0.303。10KV侧本来实际2次电流就较小，如果平衡系数再较小，则内部计算精度不好保证。采用现在以4倍的Ie最小值（4×1.96A=7.84A）为基准所求平衡系数的方法Kph=0.475。相对而言内部计算精度更能保证一些。RCS978

37、 Ie基准值的选择思路就是如果各侧Ie数值之间差别不大（以4倍为限），则选最大侧Ie数值为平衡系数的基准；如果差别太大（倍数4）则用4倍的最小侧Ie值这个位于中间的数值作为平衡系数的基准，以此来求各侧平衡系数，系数的具体值不会偏差太大（指数值不会太大或太小）。考虑到程序内部计算，保护数据位数是有限的，惟有如此，才能最大程度的保证内部计算处理的精度。（其实不管是用5A还是这样根据Ie的数值大小倍数来选择平衡系数的基值，物理意义是一样的，就是一个转换标幺值的基准而已，没必要考虑的太复杂）下表第5行为按RCS978算法求的平衡系数，最后一行为假设仍采用LFP900和RCS96XX系列以5A为基准方法

38、求出的平衡系数，两者比较一下即可见区别。变压器最大容量180MVA （接线组别：Y0/ Y0/-11）各侧实际运行电压220KV115KV10.5KVCT变比1200/51200/53000/5二次额定电流Ie1.96A3.61A16.5ARCS978的平衡系数42.1720.475假设仍采用5A为基准的平衡系数2.551.3850.3032) LFP900和RCS96XX系列差动保护对接线组别造成的相角差调整，采取的都是传统的由Y侧向侧归算，这样一方面是实现起来比较方便（还是延续了传统电磁式保护利用CT采用Y/接线调整相位的做法）同时Y侧调整相位采用矢量相减的方法，也同时消除了Y0侧区外接地

39、故障时零序电流造成Y和侧差流不平衡的问题。RCS978对相位的归算调整，同传统方式不同，采用的是由侧向Y侧归算（外部CT还是采用Y/Y接线）。这样做一个最大的好处是Y侧绝大部分情况下都是电源侧，而只有电源侧才会产生励磁涌流。励磁涌流的大小和衰减速度同许多条件有关，但是对于三相变压器，至少有2相会出现不同程度的励磁涌流，且在初期往往会偏于时间轴的一侧，很多情况下会有两相励磁涌流其相位基本相同（图例可见LFP900主变保护用户培训教材P5页）。当采取传统的Y侧向侧归算方式，Y侧电流两两矢量相减调整相角，励磁涌流相位基本相同的两相电流在矢量相减时，就会消掉一部分励磁涌流。978采用由侧向Y侧归算后，

40、Y侧不再进行相电流之间的矢量相减，这样相对提高了励磁涌流的幅值，这样励磁涌流和故障特征会更加明显，程序分辨能力会进一步加强，自然动作速度也能提高。许多国外著名厂商的微机主变保护，也早就采用了由侧向Y侧归算的相位调整方法，如GE公司2000年就在国内推出的T60变压器保护。可见这种归算方法自然有其优点。RCS978采用由侧向Y侧归算后，必须要考虑到Y侧可能流过的零序电流对差流的影响。RCS978采取对Y侧每相电流都减去零序电流的方式（该零序电流为3相合成自产，非常方便获得）。侧的相位调整，同LFP900和RCS96系列一样，采用矢量相减的方法，同时需除以3 ，以消除矢量相减对幅值增大的影响。不过

41、应注意哪两相分别相减，比如Y/-11接线，如果Y侧调整相位，用以比较差流的IA*=IA-IB（矢量相减，由12点调到11点相位）；RCS978的侧调整，就是IA*=IA-IC（矢量相减，由11点调到12点相位），这个现场注意一下即可。列出各侧调整公式（因为WORD输入矢量符号不方便，所以同上文一样，用文字加注,请大家谅解）Y侧: IA* =IA-I0（矢量相减）;IB* =IB-I0（矢量相减）；IC* =IC-I0（矢量相减） 侧： IA* =(IA-IC)/ 3 （矢量相减）； IB* =(IB-IA)/ 3 （矢量相减）； IC* =(IC-IB)/ 3 （矢量相减）；加*号为调整后电流

42、，未加*号为输入电流RCS978说明书把通过平衡系数进行变比归算和相角归算调整分开讲解，终于没有再象LFP和RCS96XX说明书那样把Ie额定2次电流里面总扯上一个3的接线系数，反而有时容易把用户搞糊涂了。还是这样物理概念更清晰更加便于理解一些。另外Y侧需减去零序电流。现场做实验时，应注意我们以前习惯的三相电流矢量和求出的是3倍I（3I0）。因为我们以前线路保护里都直接用3UO和3I0，所以潜意识当中很容易一不小心就把3I0当成了I0。这一点在现场时一定要注意，我就曾经在现场犯过这样的错误。还是以上面第1）部分举的主变参数为例。220KV侧（Y侧）Ie=1.96A，当该侧输入单相IA=1.96

43、A时，装置中A相差流值等于2/3的Ie（因为零序电流等于1/3的IA，IA需减去IO），同时可见B相及C相的差流值均为1/3的Ie 。（当该侧输入三相对称电流1.96A，装置显示ABC三相都有差流，差流值分别等于1 Ie（三相对称，无零序电流）。10KV侧（侧）Ie=16.5A，当该侧输入单相IA=16.5A时，装置显示A、B两相有差流；差流值分别等于0.577Ie（因为虽然只有单相电流,矢量相减后相位和幅值都没有变化,但程序还是固定的除以3 ）。当该侧输入三相对称电流16.5A，装置显示ABC三相都有差流，差流值分别等于1 Ie（矢量相减后,相角顺时针移动30度,幅值增大3倍后,程序又固定的

44、除以3,保证原幅值未改变）。二、从调试角度出发，应该了解和注意的一些地方1、除接线组别和变比误差外，造成差流不完全平衡的其它因素上文中提到的差动保护的归算调整主要是针对主变接线组别和变比因素对差动保护的影响，这两方面因素可以看作“明显的”。另外还有几个因素还可能造成主变正常运行状态下差流的不平衡。a)、虽然现在现场对差动保护用CT的选型一般都是要求主变各侧是同型号。但因为变比和容量都有差别，致使CT的特性也不尽相同。尤其是当区外故障穿越性电流增大，可能导致CT饱和，CT饱和特性不一致，造成不平衡电流增大。b)、有载调压变压器在运行当中需要经常改变分接头来调整电压，这样实际上改变了变压器的变比。

45、而我们在上文中提到的对变比的归算方法，都是按照额定或实际最有可能运行的电压来计算的。这样分接头位置改变后，会导致不平衡电流的产生。c)、理论计算的误差，程序对主变变比误差的计算消除是基于主变及CT各项参数，如果这些参数同实际有所差别，也将会产生不平衡电流（一般在现场碰到这方面的问题较少，除非是一些用户项目，选用的是一些小厂家生产的质量较差的主变或CT）。2、LFP900、RCS96XX、RCS978装置的比率差动特性常规的微机主变差动保护都配置了差动速断和带制动特性的比率差动两个动作元件。差动速断就是一个单纯反映差电流幅值大小的“过流继电器”。其动作值较高，主要针对相间短路等严重故障，对匝间短

46、路等主变轻微故障灵敏度肯定不够。比率差动保护灵敏度高，但受励磁涌流和上述产生不平衡电流的因素影响也较大。怎样消除上述因素的影响，做到既要提高比率差动保护的灵敏性同时又要保证其可靠性（这本身就是一种矛盾），这体现了不同厂家的技术水平。比如GE公司的T60主变差动保护，其励磁涌流制动采用的2次谐波制动并不是仅单纯比较2次谐波分量和基波分量幅值的大小，还要比较相位（不过说实话，这一点自己一直未理解清楚，哪位同事对此感兴趣，我这里有相关资料）；对有载调压产生的不平衡电流，T60除了在定值上要求用户设定主变的档位及每一档位对电压的影响外，同时T60也开入采集档位接点位置。从而可以做到随着主变档位的调节自

47、动改变内部计算参数；T60的比率制动动作曲线是条曲线（不是折线），用户可以根据主变和CT的特性(GE建议用户还要做一些必要的实验)来设定这条曲线，从而做到同用户具体系统尽量严格吻合；通过以上一些措施后，T60动作曲线差动启动电流可以定的非常低（从例子上看相当于我们的差动启动定值设为0.1Ie）。说了T60这么多，不过我个人感觉除了采集主变档位以消除有载调压的影响这一条真的很有必要外，其它几条需要用户现场做的工作太多，太烦琐，恐不太适合中国国情。公司LFP900、RCS96XX、RCS978产品的差流及制动量计算公式和比率差动曲线都有一些不同之处。在此把它们整理在一起，以便于大家比较学习和现场调

48、试的方便。（所有公式都基于CT极性指向变压器）。20曲线1曲线20.8IeIdIdId动作区动作区动作区K=0.75K=0.6K=11.2IeKblKblIcdqdKblIcdqdK=0.2Icdqd 1、曲线2高值比率差动，固定斜率0.6,不过原点。 2、曲线1带CT饱和闭锁，灵敏度高。第一段斜率0. 2,第二段斜率Kbl,第三段斜率0.75。 3、曲线1非常灵敏,但区外故障CT饱和会进入动作 区,通过CT饱和判据闭锁。 4、曲线2靠较高的启动和制动斜率躲过区外故障CT 饱和，区内故障CT饱和后，仍可动作。 5、曲线1。2结合，在提高灵敏度的同时保证了 可靠性 RCS978主变稳态比率差动保

49、护动作特性6Ie0.5IeIr3Ie0.5IeIrIrIcdqd/Kbl注:双斜率,不过原点.第3段斜率 固定为1RCS96系列主变比率差动动作特性 对双圈变: 对三圈变: 注:动作曲线Kbl,单斜率,过原点.LFP900系列主变比率差动动作特性（四侧差动LFP972D/E除外）3、关于CT极性的几个问题主变送电过程中，由于差动CT极性不对而导致差动保护误动的事情已发生过很多。不光是对差动保护CT的极性，凡是牵扯到方向的保护尤其是主变的接地零序保护都要注意CT的极性。所以有必要把有关CT极性问题从工程实用的角度出发，再强调一下。3.1 、如何简单实用的分析CT极性单相CT一次侧输入端子一般按习

50、惯标记为“L1”、“L2”；二次侧输出端子标记为“K1”、“K2”。按照减极性原则确定的同名端一般是L1和K1（同名端端子上会加*号标示）。同名端的含义可以简单的理解为它们电势变化的趋势是一致的，也就是说当一次L1端为高电势时，它的同名端也处在高电势。从工程上你可以直接理解为它们电位“相同”（当然这个“相同”是指它们在各自所处的那一侧里电位的高低是相同的，不是指数值相同）。以下图为例，高压侧CT1一次L1端子接母线侧，L2端子接变压器侧，电流由L1流向L2，作为负荷L1的电位要高于L2电位。K1是L1的同名端，所以在二次，K1是高电位，K2低电位。对CT二次输出应该看作一个电流源，（从工程角度

51、出发，你就认为它是个电池就行。对电池而言，其内部电流流向，肯定是从低电位（负端）流向高电位（正端）。所以CT二次电流的流向是从K1流出，K2流回。对主变低压侧CT2来说，正常负荷电流从L2流入L1流出，L1是低电位；那么相对应的K1也是低电位，所以CT2的2次侧电流从K2流出，K1流回。判断方法简单归纳起来就是：1）把CT一次看作负荷，根据电流从L1和L2哪个端子进哪个端子出的流向来判断端子的电位；2）把CT二次看作电源，根据L1、L2的电位判断K1、K2的电位，电流由高电位端子流出，低电位端子流入。上面讲的是“一次”CT的极性，保护装置输入回路里也有电流变换用的小CT（交流头），它也存在个同

52、名端的问题。好多厂家在这方面标的很乱，您没必要深究它哪是同名端，只要明确电流从哪个端子进哪个端子出，装置程序会认为电流是正方向的，这一点就足够了。对我们公司的产品而言，电流从I进，I（I撇）出即认为电流是正方向。对CT的极性，电力系统的习惯，是以母线侧为正（流出母线）。这个对出线好理解，对主变低压侧进线，同样以低压侧母线为正，那么电流的正方向就是指向变压器，这跟主变差动保护强调的CT极性都指向变压器是一致的。对主变低压侧进线大家有时会感觉跟习惯正好反着“明明是电流流进母线，正方向却要指向变压器”（特别是很多开关柜厂家，主变低压侧进线CT很多时候都接反了）。其实，电流的正方向就是一个预先的假定，

53、跟电流实际的流向是没有关系的。对主变差动保护的极性，我们平时所说的指向变压器。从工程上简单的说就是：如果一次电流按照这个指向的方向流动，反映到二次的保护装置输入电流也要是正方向。这就说明CT极性接对了。以上图为例，指向变压器，对高压侧而言就是如果一次电流从高压侧母线流进主变，那么流进保护装置的电流也应该是正方向的（即从I进，I（I撇）出）；对主变低压侧，如果一次电流从低压侧母线流进主变，流进保护装置的电流也应该是正方向。实际正常情况，一次电流是从主变流进低压母线的，同正方向相反，那么平时装置的输入电流也应该是负的（I进，I出），如图中所示低压侧电流方向）。习惯上我们规定了CT的L1和K1是同名

54、端，但从同名端的定义来说，L1和K1是同名端；L2和K2也是一对“同名端”。另外，从上图中大家也可看到，L1和L2接的位置的不同（谁接母线谁接变压器？）；CT是高压侧的还是低压侧的?； K1、K2谁接保护的I进端子谁接I出端子；这几方面因素都会影响到最终的电流方向（极性）。举个简单的例子:上图中主变低压侧进线CT2的L1接在母线侧,如果用户接在了主变侧.那么我就让K1接在Ial上，还是能保证CT的极性是对的。所以我个人感觉在调试现场跟用户施工人员讨论CT极性时，不要总用同名端来讨论，用一些直接明确的说法,双方交流起来会更清晰方便，也不易产生误解（用户施工人员，有他们自己习惯的用语。有时候用“这个同名端”“那个同名端”，绕来绕去的，反而把大家都说糊涂了，虽然分析起来，其实说的都是一回事）。在现