继电保护新原理与新技术.ppt

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1、继电保护新原理与新技术,线路保护部份,光纤电流纵差保护原理工频变化量阻抗继电器工频变化量方向继电器以正序电压作为极化量的阻抗继电器和电抗继电器构成的距离保护振荡闭锁新原理单侧电源线路上发生短路防止纵联保护拒动的措施在有串联补偿电容线路上线路保护的对策,光纤电流纵差保护原理,以母线流向被保护线路方向为正方向动作电流(差动电流)为制动电流为动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方，继电器动作。,输电线路电流纵差保护原理,线路内部短路动作电流 制动电流因为 继电器动作。凡是在线路内部有流出的电流，都成为动作电流。,输电线路电流纵差保护原理,线路外部短路 动作电流制动电流因为 继电器不动

2、。凡是穿越性的电流不产生动作电流，只产生制动电流。,输电线路电流纵差保护的主要问题,电容电流的影响 电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。解决方法：提高起动电流定值 必要时进行电容电流补偿,输电线路电流纵差保护的主要问题,重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够。负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流。经高电阻短路，短路电流 很小，因此动作电流很小 因而灵敏度可能不够。解决方法：采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器,输电线路电流纵差保护的主要问题,TA

3、断线，差动保护会误动。为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作。这样在一侧TA断线时差动保护会误动。解决方法：采取措施防止TA断线时差动继电器误动。,输电线路电流纵差保护的主要问题,由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误动。解决方法：提高比率制动特性的起动电流和制动系数。在制动量上增加浮动门槛。,输电线路电流纵差保护的主要问题,两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样

4、的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误差是相隔一个采样周期（931保护是0.833ms,折合工频电角度为）。这将加大区外故障时的不平衡电流。解决方法：使两侧采样同步，或进行相位补偿。,931保护中差动继电器的种类和特点,工频变化量分相差动继电器的构成 动作电流 制动电流 取为定值单中差动电流高定值、4倍实测电容电流和 中的最大值。由于 大于电容电流,依靠定值躲电容电流影响.,931保护中差动继电器的种类和特点,工频变化量差动继电器的特点不受负荷电流的影响。因此负荷电流不会产生制动电流。受过渡电阻的影响也较小。在单侧电源线路上发生短路，只要短路前有负荷电流

5、，短路后无电源侧的工频变化量电流也会形成动作电流。由于上述原因该继电器很灵敏。提高了重负荷线路上发生经高电阻短路时的灵敏度。,931保护中差动继电器的种类和特点,稳态段分相差动继电器的构成 动作电流 制动电流 取为定值单中差动电流高定值、4倍实测电容电流和 中的最大值。依靠 定值躲电容电流。,931保护中差动继电器的种类和特点,稳态段分相差动继电器的构成 动作电流 制动电流 取为定值单中差动电流低定值、1.5倍实测电容电流和 中的最大值。依靠定 值躲电容电流。经40ms延时动作。,931保护中差动继电器的种类和特点,零序差动继电器的构成 动作电流 制动电流 为定值单中零序起动电流定值。经100

6、ms延时动作。零序差动继电器本身无选相功能，所以再另外用稳态分相差动继电器选相。两者构成与门。,931保护中差动继电器的种类和特点,零序差动继电器的特点由于不反应负荷电流，所以负荷电流不产生制动电流。受过渡电阻的影响较小。因此在重负荷线路上发生经高电阻短路时灵敏度较高。,931保护中差动继电器的种类和特点,与零序差动继电器配合使用作为选相用的稳态分相差动继电器的构成 动作电流 为经过电容电流补偿后的差动电流。制动电流 为、0.6倍实测电容电流和 中的最大值。制动 系数仅取为0.15。,931保护中差动继电器的种类和特点,选相用稳态分相差动继电器特点由于 值和制动系数值都取得很小，所以该继电器很

7、灵敏。不会影响零序差动继电器的灵敏度。由于 比电容电流小，故动作电流要经电容电流补偿。当计算电容电流与实测电容电流相差较大时、判断TV断线时、判断电容电流很小时，动作电流不再进行电容电流的补偿。为防止电容电流的影响，将初始动作电流由 抬高到。因为电容电流的补偿要用到TV的电压和线路容抗的定值，而这些值现在可能是不正确的。,931保护中差动继电器的种类和特点,选相用稳态分相差动继电器特点判别计算电容电流与实测电容电流相差较大的条件 或 式中 为实测电容电流。上式说明可能整定 的 值有错。或 式中 为TA二次额定电流。该式说明电容电 流还比较大。与式构成与 门。满足条件，不进行电容电流的补偿，而通

8、过抬高起动电流定值来躲过电容电流的影响。,931保护中差动继电器的种类和特点,选相用稳态分相差动继电器特点判别电容电流很小的判据 及 满足上两判据说明电容电流很小，不需进行电容电流的补偿。但为了在空载电容电流作用下该继电器不误动，将起始动作电流由 抬高到。因为电容电流很小，该 值也不是很大，不会影响线路内部短路灵敏度。,电容电流的补偿,其中故而,在64kb/s通信接口的条件下，实现了每周12点采样数据的传输，而其他差动保护每周仅传输46点。每周12点的采样数据保证了差动继电器工作的正确性和工频变化量差动继电器的实现。在2Mb/s通信接口的条件下，实现了每周24点采样数据的传输及差动计算。,采样

9、数据的传输,经差动开放的远方跳闸,装置接收到对侧的分相跳闸信号，用本侧的高灵敏度的差动继电器作为就地判据跳对应相。高灵敏度的差动继电器就用零差中的选相用的经电容电流补偿的分相差动继电器。,防止TA断线误动的措施,差动保护部分的计算，包括:差动继电器的计算、逻辑程序和出口程序都在故障计算程序中进行。也可以说只有起动元件起动后才投入差动保护。起动元件如果不起动，在正常运行程序中差动保护根本没有计算，相当于差动保护没有投入。,防止TA断线误动的措施,防止TA断线误动的措施是：只有在两侧起动元件均起 动，两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令。为此，每一侧差动继电器动作后都要向对侧发一个允许 信

10、号。差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件:本侧起动元件起动 本侧差动继电器动作 收到对侧差动动作的允许信号 这样当一侧TA断线，由于电流有突变或者有零序电流，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没 有断线，起动元件没有起动。差动继电器没有进行计算，不能向本侧发差动动作的允许信号。所以本侧不误动。,长期有差流的装置异常信号,在TA断线时应发长期有差流的装置异常信号。为此在 正常运行程序中加一个有压差流元件。该差流元件就用 选相用的稳态分相差动继电器，该继电器十分灵敏。可 有效地检测出出现差电流的异常情况。有压差流元件的动作条件:差流元件动作 差流元件的动作相或动作相间电压、上两条件与门

11、经10秒延时发长期有差流信号。第一个条件说明有差电流，第二个条件说明系统无故 障，满足这两个条件说明可能是TA断线，也可能是电 流的数据采集通道有故障。,长期有差流的装置异常信号,在TA断线侧如果起动元件没有起动（例如空载情况下发生断线），在正常运行运行程序中有压差流元件动作，10秒后发长期有差流信号。如果起动元件起动了，程序进入故障计算程序。在该程序中，由于收不到对侧允许信号保护不会误动。起动元件连续7秒不动作，返还正常运行程序。再经10秒后发长期有差流信号。在TA未断线侧在正常运行程序中10秒后也可发出长期有差流信号。,长期有差流的装置异常信号,装置发了长期有差流的信号后如果TA断线闭锁差

12、动控制字 则闭锁差动保护。如果TA断线闭锁差动控制字 则不闭锁差动保护。但是将差动继电器的定值抬高到 TA断线差流定值。,弱电侧电流纵差保护存在的问题,当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部短路时，无电源侧起动元件可能不起动。例如无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流，起动元件不动作。起动元件不动作，程序在正常运行程序。此时无电源侧差动继电器没有进行计算，不会向对侧发允许信号。导致电源侧电流纵差保护拒动。为解决该问题，931保护中增加一个低压差流起动元件。,低压差流起动元件,除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，931保护再

13、增加一个低压差流起动元件。低压差流起动元件起动条件 差流元件动作。该差流元件就是选相用的 稳态分相差动继电器。差流元件的动作相或动作相间电压、。收到对侧的允许信号。,低压差流起动元件,这样在空载线路上发生短路时，如果无电源侧变压器中性点又不接地，使电流突变量和零序起动元件没有起动。但无电源侧由于：差流元件动作。差流元件动作相和动作相间的电压就是短 路点的电压。该电压低于0.6倍额定电压。电源侧短路后起动元件能起动，差动继电 器动作，向无电源侧发允许信号。所以无 电源侧能收到允许信号。满足上述三个条件无电源侧差流起动元件起动，在故障计算程序中差动继电器动作。向电源侧发允许信号。所以电源侧电流纵差

14、保护可以动作发跳闸命令。,在N侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生短路。N侧所有起动元件都不会起动，故而N侧无法向M侧发允许信号，导致M侧电流纵差保护拒动。为此采取当三相 时发允许信号的措施。这样当线路上发生短路时，对侧电流纵差保护就可以动作。,三相 发允许信号的作用,对付两侧TA特性不一致的措施,如果两侧TA的暂态特性不相同、两侧TA饱和特性不同以及两侧二次回路时间常数不同将可能导致区外短路或区外短路切除时电流纵差保护误动。解决的措施是 所有差动继电器（除选相用的差动继电器外）均采用较高的制动系数0.75。差动继电器的动作方程中均采用自适应的浮 动制动门槛。,同步采样,线路两侧两套装置采样时

15、刻不可能完全相同。最大的采样时刻误差为一个采样周期。931保护的采样频率为，采样周期为，折合工频电角度。区外短路时两个相差 的相量相减将产生不平衡电流。解决的办法是：使两侧装置同步采样。求出两侧采样时刻差对应的工频电角度，然 后进行相位补偿。931保护采用同步采样方法。,同步采样,装置刚上电时，或测得的两侧采样时间差 超过规定值时，启动一次同步过程。在同步过程中测量信号传输延时，并计算两侧采样时间差。然后由从机将采样时刻作多次的小步幅调整，直到两侧采样同步为止。在同步过程中两侧电流纵联差动保护自动退出。但由于每次仅作小步幅调整，所以其它保护仍旧能正常工作，不必退出。,同步采样,在正常运行中一直

16、在测量两侧采样时间差。当测得的 大于步幅调整的时间时，从机立即将采样时刻作小步幅调整。由于此时 的值很小，对保护没有影响，故作这种调整时电流纵差保护仍然是投入的。,工频变化量阻抗继电器,重叠原理的应用,工频变化量继电器的基本关系式,正向短路基本关系式,工频变化量继电器的基本关系式,反向短路基本关系式,工频变化量阻抗继电器的构成,用于构成快速的距离段其动作方程为：Uop为保护范围末端电压,代表保护范围末端电压变化量大于 时继电器动作,否则不动作。对相间阻抗继电器对接地阻抗继电器 为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量。,工频变化量阻抗继电器工作原理,正向短路正向区内短路正向区外短路,工频变化量阻抗

17、继电器工作原理,反向短路,工频变化量阻抗继电器工作原理,工频变化量阻抗继电器动作方程为用 代替 故动作方程为,正向短路动作特性,正向短路时姑且把从短路点到保护安装处的阻抗(含过渡电阻附加阻抗在内)称做工频变化量阻抗继电器的测量阻抗，上两式成为：,正向短路动作特性,代入动作方程得到转换成相位比较动作方程该方程对应的动作特性是以 和 两点连线为直径的圆。,正向短路动作特性,当 落在圆内继电器动作保护过渡电阻的能力很强，该能力有很强的自适应功能。由于 与 相位相同，所以过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。因此区外短路不会超越。正向出口短路没有死区。正向出口短路动作速度很快。保护背后运行方式越大，本线路越长，

18、动作速度越快。系统振荡时不会误动，不必经振荡闭锁控制。适用于串补线路。,正向出口短路动作速度很快,图中 为保护背后电源阻抗，为继电器整定阻抗。正向出口发生短路，短路点电压变化。连接 线并引长交 点垂线于 点。则 线为保护范围末端电压变化量。显见，短路点越近保护安装处、越短、线越长，动作量 比制动量 大得越多。，继电器动作越快。最快可达到。现场曾有 动作于出口的记录。,反向短路动作特性,反向短路时反方向短路时,姑且把从短路点到保护安装处的阻抗(含过渡电阻附加阻抗在内)称做工频变化量阻抗继电器的测量阻抗的负值，即 则上两式成为：,反向短路动作特性,代入动作方程转换成相位比较动作方程该动作方程对应的

19、动作特性是以 和 两点连线为直径的圆。,反向短路动作特性,反向短路时 落在第象限，进入不了圆内。因而继电器不会误动。而有良好的方向性。,工频变化量方向继电器(RCS-901),工频变化量方向继电器测量电压、电流故障分量的相位。正方向元件的测量相角为：反方向元件的测量相角为：动作方程为：,正方向故障时：反方向故障时：,工频变化量方向继电器,工频变化量方向继电器,在正方向方向元件中引入补偿阻抗，其值为：引入补偿阻抗 是为了在保护背后运行方式很大时，在正方向长线路末端短路，正方向方向元件能可靠动作。,工频变化量方向继电器特点,在RCS-901中构成纵联方向保护。测量的角度与故障类型无关，与运行方式无

20、关，只与故障方向有关。即使非全相运行，该性能也 不变。在负荷端方向继电器动作行为也正确。测量的角度只与短路方向相反一侧的电源等值阻 抗的阻抗角有关。因而与过渡电阻大小无关。与 负荷电流大小无关。不反映系统振荡，灵敏度高。因而用它构成的纵联保护可始终投入，而不是仅投入20-30ms 正、反方向元件相配合，提高安全性 适用于串补线路 动作速度510ms,三段式距离保护,阻抗继电器由正序电压极化，因而对不对称短路有较大的保护过渡电阻的能力；接地阻抗继电器相间阻抗继电器低压距离 当正序电压下降至10%以下时，进入三相低压程序，由正序电压的记忆量极化,三段式阻抗继电器的构成,用正序电压作极化量 工作电压

21、：极化电压：动作方程：相间阻抗继电器：接地阻抗继电器：在低压距离中用接地阻抗继电器，极化电压用正序电 压记忆量：,三段式阻抗继电器动作特性,正向不对称故障暂、稳态动作特性正向对称故障暂态动作特性,三段式阻抗继电器动作特性,对称故障稳态动作特性,三段式阻抗继电器动作特性,反向不对称故障暂态稳态动作特性反向对称故障暂态动作特性,三段式阻抗继电器,当用于短线路时，为了进一步扩大测量过渡电阻的能力，还可将、段阻抗特性向第象限偏移；为防止接地阻抗继电器在区外短路时超越，再加一个零序电抗继电器。两个继电器构成逻辑与的关系。,零序电抗继电器的构成,动作方程：,三段式阻抗继电器,当用于长距离重负荷线路，常规距

22、离继电器整定困难时，可引入负荷限制继电器，负荷限制继电器和距离继电器的交集为动作区，这有效地防止了重负荷时测量阻抗进入距离继电器而引起的误动。,系统振荡对阻抗继电器工作的影响,当振荡中心C位于动作特性内时，振荡时测量阻抗端点的变化轨迹 线必穿过动作特性。当 时阻抗继电器将误动。为了在系统时距离保护不误动，需加振荡闭锁。,对振荡闭锁的要求,在系统振荡（含全相振荡和非全相振荡）时，将距离保护闭锁。在下述短路情况下开放距离保护 正常运行下的第一次短路。区外短路后紧接着发生区内短路。振荡中发生短路。非全相运行中运行相发生短路。所以振荡闭锁应区分短路和振荡。,对振荡闭锁的总的考虑,振荡闭锁只闭锁距离保护

23、、段，距离段相对独立。如果阻抗继电器、段在振荡时不会误动应尽量不经振荡闭锁控制。对上述的短路实行短时（160ms）开放保护的原则，以防止区外短路引起振荡时距离保护误动。对上述的短路应重新开放保护。当短路已消失，振荡已仃息后振荡闭锁应复归。起动元件连续7秒不动作整个保护复归。,振荡闭锁,由四部份组成:起动元件开放瞬间，若按躲过最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不到10ms，则将振荡闭锁开放160ms。区内不对称故障开放振荡闭锁 区内对称故障开放振荡闭锁,振荡闭锁,非全相故障开放振荡闭锁非全相振荡时，距离继电器可能动作，但选相区为跳开相区。非全相再单相故障时，距离继电器动作的同时选相区进

24、入故障相区，因此，可以以选相区不在跳开相区作为开放条件。另外，非全相运行时，测量二个运行相相电流之差的工频变化量，当该电流突然增大达一定幅值时，说明运行相上又发生短路。立即开放非全相运行振荡闭锁。因而非全相运行发生故障时能快速开放。,振荡闭锁特点,系统发生振荡时闭锁距离保护正常运行时发生短路开放距离保护区外短路并引起系统振荡时闭锁距离保护区外短路后紧接着发生区内短路开放距离保护振荡中发生区外短路距离保护不会误动，振荡中发生区内短路距离保护可动作跳闸非全相振荡时闭锁距离保护，非全相运行又发生短路时开放距离保护,单侧电源线路上发生短路纵联保护拒动的原因(以闭锁式为例),如果负荷侧起动元件未起动,则

25、将由远方起信起动发信,闭锁了电源侧的纵联保护如果负荷侧起动元件起动的话,则由于方向元件或阻抗元件不动作而不能仃信。闭锁了电源侧的纵联保护,防止纵联保护拒动的措施（以闭锁式为例）,负荷侧如果起动元件未起动，则检查当任一个相电压或相间电压降低到小于0.6倍额定电压时,将远方起信推迟100mS。让电源侧跳闸。在RCS-901中,负荷侧如果起动元件起动,再加入一个超范围的工频变化量阻抗继电器。当其它的方向元件不动作而 元件动作的话则仃信，让电源侧跳闸。负荷侧也可根据超范围的工频变化量阻抗继电器选相跳闸。,防止纵联保护拒动的措施（以闭锁式为例）,在RCS-902中,负荷侧如果起动元件起动,再加入一个往反

26、方向保护的以正序电压为极化量的阻抗继电器。当原有的纵联保护中的阻抗继电器和零序方向继电器元件均不动作,任一个相电压或相间电压降低到小于0.6倍额定电压,而且 元件也不动作的话则仃信，让电源侧跳闸。负荷侧也可由电压选相元件选相跳闸。,在有串补电容线路上保护的对策,研制并生产了RCS-902AS和RCS-931AS两种专门用于有串补电容情况下的保护。适用于本线路有串补电容、正向相邻线路出口有串补电容和反方向出口有串补电容时的高压线路保护。上述两种保护装置在距离保护和零序方向继电器上采取了专门措施。,典型的串补装置,固定串补可控串补,MOV和电容的等值特性,MOV的伏-安特性,MOV未击穿(线路末端

27、三相短路)：,MOV击穿(电容器出口三相短路)：,在有串补电容情况下继电保护遇到的问题,正向出口有串补电容时，在电容器后发生短路。由于电压反相，测量阻抗是容性的，导致方向阻抗继电器有一段拒动区。如果反方向出口有串补电容时，在电容器另一侧发生短路。由于电压、电流都反相，测量阻抗是感性的。将导致方向阻抗继电器可能误动。如果本线路末端或相邻线路始端有串补电容时，在串补电容后发生短路。按本线路阻抗(8085)%整定的距离保护第段将可能误动，产生超越。,正向出口电容器后短路拒动问题的对策,工频变化量阻抗继电器能可靠动作,用带记忆的正序电压作极化量的阻抗继电器也能可靠动作,相邻线路出口电容器后短路超越问题

28、的对策,带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器F1点故障时，继电器测量阻抗为。造成距离段误动。为此再设置一个电抗型继电器，其定值为 利用正向保护级电压Uplv，根据实测电流自动调整电抗器的动作特性，自适应于系统运行方式的变化。保证阻抗段不超越。该电抗继电器与带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器构成逻辑与关系。,电抗型继电器特性,动作方程：,工频变化量阻抗继电器在制动量中另再加入保护级电压 来防止超越,反方向电容器后短路误动的对策,以带记忆的正序电压为极化量的阻抗继电器,反方向电容器后三相短路时，短路初瞬由于记忆作用阻抗继电器不会误动，短路稳态时由于记忆消失有可能动作。为此利用记忆时间相差两个周波

29、的两个阻抗继电器的逻辑组合来保证阻抗继电器的方向性。反向三相短路时，记忆时间短的先动作，记忆时间长的后动作。如果它们动作时间相差15mS以上不发跳闸命令。而正向短路时两个继电器是同时动作的。,工频变化量阻抗继电器,利用两个工频变化量阻抗继电器构成逻辑与。一个按正常定值整定，另一个定值很大整定到对侧电源中心点。后者在反方向短路时的动作特性很小，理想情况动作特性是一个点。两个继电器动作特性的交集是动作区。在反向串补电容后短路 不可能进入该交集，防止了误动。而正方向短路时两个工频变化量阻抗继电器是都动作的。,母线保护部份,母线差动保护遇到的主要问题自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护母线运行方式变

30、化时的自适应调整电流互感器变比不一致的自动调整,母线差动保护遇到的主要问题,母线外短路电流互感器饱和时母线差动保护不能误动。而母线内短路时希望快速动作。当母线上发生短路时，差动保护的动作应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电阻的影响。当母线运行方式发生变化时不必进行二次回路的切换，仍然能只切故障母线。各连接元件电流互感器变比不一致时能自动调整，不必加辅助变流器。,电流互感器饱和问题,电磁式电流互感器是一个铁芯元件。它是一个非线性元件。当一次电流很大时、当一次电流中含有较大直流分量时、当铁芯有很大剩磁时、当二次负载电阻很大时，它的工作点将进入磁化曲线的饱和部份。励磁电流急剧增大。将造成差动保护因不平

31、衡电流增大而误动。为避免差动保护误动而设立的电流互感器饱和的判据又往往造成母线内短路时差动保护的延缓动作。,电流互感器饱和问题,由电流互感器生产厂家，用生产一次电流互感器相同的材料做一个截面积小的电流互感器。通过大量的试验得到电流互感器饱和特性的大量数据。经过定量的分析得到一些有意义的结论。,关于电流互感器饱和的一些有用的结论,由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于10，它所引起的差电流也往往会大于一次电流的10。即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次 电流也不会为零。3.当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较长时，在暂态过程中，尤其是在起始的23个周波之

32、内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的差电流。4.短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和，一、二次总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于2ms。,自适应加权式抗TA饱和的差动保护,除稳态量的比率差动保护外还采用国内外首创的以工频变化量为基础的自适应加权式母差保护的原理。构成元件：1工频变化量电压开放元件 2工频变化量比率差动继电器 3工频变化量阻抗继电器 4工频变化量电流开放元件,工频变化量比率差动继电器(),大差K可整定，小差K=0.75,工频变化量阻抗继电器(),工频变化量阻抗继电器(）,实际使用时 并留 有一定裕度。,工频变化量电压开放元件(),电压开放元件（）：母线电压工频变

33、化量瞬时值：母线电压工频变化量浮动门坎：固定门槛 无论何种故障，元件都会自适应地开放。,自适应加权算法,加权算法,等权算法,以 元件动作为基准时间，元件动作后 和 元 件动作得越早加的权越大。当权值和达到阈值时发跳值命令。最多只计算半个周波的权值和。母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大。所以用不 了多长时间就可以发跳闸命令。保护动作得很快。母线外短路且TA饱和。元件短路后立即动作，但由于短路 初始阶段TA是不饱和的，所以 和 元件一开始不动 作。到TA饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值和也 达不到跳闸的阈值，所以差动保护不动作。,自适应加权算法,在3/2接线方式，或双母线等接线

34、方式 情况下发生电压互感器断线等无母线电压的情况下，此时工频变化量电压开放元件和工频变化量阻抗元件都不能工作，此时将工频变化量电压开放元件改为工频变化量电流标量和开放元件，工频变化量差动继电器动作后即给以加权值。并将权值略抬高。,自适应加权差动保护的特点,母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和就可可靠制动）动作速度快（812ms即可发跳闸命令）灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响小。灵敏度不受常规制动系数的影响这样从根本上解决了母差保护安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾,常规比率差动继电器,、的 的 值有高、低两个定值。当双母线分列运行时取低值，

35、当母联合位、投单母时及母联双跨时取高值。、两小差的 值取高值。用谐波制动抗TA饱和。,母线差动保护,母线运行方式变化时的自适应调整,利用各连接元件电压切换继电器的接点作为开入量输入装置。装置根据该开入量的情况，将该连接元件的电流自动切换到相应的小差的电流计算中去。所以当母线运行方式变化时不必在二次回路中进行任何工作，装置能自动调整。当母线上发生短路时只切除故障母线。,各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整,各连接元件电流互感器变比不一致时装置在软件中将模数转换后的数值乘一个系数进行自动调整。不必再加辅助变流器,变压器保护部份,变压器差动保护需要解决的主要问题励磁涌流识别原理工频变化量的比率

36、差动保护Y-11接线变压器电流相位补偿的新方法,变压器差动保护需要解决的主要问题,变压器的励磁涌流将可能导致差动保护的误动。所以除差动电流速断保护外，其它的差动保护都要经励磁涌流判据闭锁。而传统的励磁涌流闭锁三相差动保护的方法又将导致空投在故障变压器上时差动保护不能快速跳闸。,变压器差动保护需要解决的主要问题,变压器有70%左右的故障是匝间短路，为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度比率制动特性中的起动电流往往整定得较小，例如整定成(0.30.5)倍的额定电流。而且初始部份没有制动特性。但运行实践证明这样的差动保护往往在区外短路或短路切除的恢复过程中有可能造成差动保护的误动。,变压器差动保护需要

37、解决的主要问题,由于起动电流 整定成(0.30.5)倍的额定电流。动作特性的初始部份无制动特性 运行实践证明这样的差动保护往往在区外短路或短路切除的恢复过程中由于各侧电流互感器暂态或稳态特性不一致或者二次回路时间常数的差异或者电流互感器饱和造成保护的误动。,励磁涌流识别原理,谐波制动原理。利用差电流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保护的判据。当 时分相闭锁差动保护。式中、分别取为0.15和0.2。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。,励磁涌流识别原理,波形判别原理 与门分相开放差动保护。式中 差电流的全周积分值。两个

38、相距半周的差电流瞬时值 之和的全周积分值。大于1的常数。门槛值。,变压器的工频变化量的比率差动保护,除常规的稳态量的比率差动保护外增加了 工频变化量的比率差动保护。其动作方程为,变压器的工频变化量的比率差动保护,I：为各支路工频变化量电流的向量和|I|：为各支路工频变化量电流的标量和:为固定门槛: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动 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TA饱和等因素所造成的差动保护误动。,变压器工频变化量比率差动继电器的动作特性,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器

39、，负荷电流是一个制动量。会影响内部短路的灵敏度。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。提高了小匝数的匝间短路时的灵敏度。由于制动系数取得较高，在发生区外各种故障、功率倒方向、区外故障中出现TA饱和与TA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。,变压器发生轻微匝间短路（C相1.5%匝间短路）,工频变化量差动,常规差动,稳态比率差动继电器,稳态比率差动元件由低值比率差动（灵敏）和高值 比率差动（不灵敏）两个元件构成。为了减少在区 外短路和区外短路切除时由于变压器各侧TA暂态 和稳态特性不一致、TA饱和程度不一致而产生的 误动，因此稳态低

40、值比率差动装置采用初始带制动 的比率制动特性。稳态低值比率差动元件的动作方程如下：,稳态低值比率差动继电器,动作方程：,稳态低值比率差动继电器,稳态低值比率差动保护要经过TA饱和判据闭锁以防止在TA饱和时误动。,变压器差动保护TA饱和判据,由于TA的暂态、稳态饱和与变压器的励磁涌流有相类似 之处，当短路电流中的暂态分量中有偏于时间轴一侧的直 流分量，使得磁通对励磁电流变化的磁滞回线不与坐标原 点对称，因此励磁电流的正负半周波形不对称即有一定分 量的偶次谐波分量。而在稳态短路电流中无直流分量，故 磁通对励磁电流变化的磁滞回线与坐标原点对称，因此励 磁电流的正负半周波形对称此时偶次谐波分量较小但有

41、一 定的奇次谐波分量。因此，可以利用二次电流中的谐波含 量来识别TA的暂态与稳态饱和。,变压器差动保护TA饱和判据,另外装置将浮动门槛技术运用到稳态比率 差动的制动电流中。采取上述两个措施来 保证在变压器发生区外故障中出现TA饱和、区外故障切除再恢复过程中差动各侧TA 的暂态特性出现差异、变压器出现扰动性 负荷（如钢厂负荷）时差动各侧TA的暂态 与稳态特性出现差异等情况下，稳态低值 比率差动保护不会误动作。,稳态高值比率差动继电器和差动电流速断,为了保证区内故障的快速切除，以及 区内短路TA饱和时差动保护也能切除 故障。只有低值比率差动元件（灵敏）带有TA饱和判据，高值比率差动元 件（不灵敏）

42、不设TA饱和判据。用较 高的制动系数及浮动门槛抗TA饱和。另外针对变压器区内的严重故障，装 置还设有动作快速的差动速断元件。,稳态高值比率差动继电器,动作方程,动作特性,变压器区外故障并伴随TA饱和,采用了TA饱和判据,没有采用TA饱和判据,变压器区内故障并伴随TA饱和,RCS-978,零序比率差动和分侧比率差动继电器,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。现有零差保护存在的问题：零序TA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下，由于三相TA特性不一致和TA饱和程度不一致等 因素的影响，零差保护可能误动作的问题。,零序比率差动继电器,各侧零序电流

43、均由装置自产得到，各侧TA二次零序电 流由软件调整平衡，这样可避免采用零序TA极性不易 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 与TA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。正序电流制动判据：，满足本判据开放保护。,零序比率差动继电器,动作方程：,动作特性：,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）,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）,实例,电流相位补偿的新方法,目前国内外对Y/-11接线变压器相位补偿方法都是采用Y 的补偿方法。其原理是Y/-11接线变压器由于侧接线作了一个顺相序的两相电

44、流相减导致两侧电流产生相位差。因此设法把Y侧电流也作一个顺相序的两相电流之差，就可实现相位补偿。在模拟型保护中是将Y侧TA接成接线实现电流相减的。而在微机保护中是在软件中实现电流相减。,电流相位补偿新方法,上述这种补偿方法实际上在Y和两侧都做了个两相电流差的计算。这样在空投变压器时如果两相都有涌流，两相电流相减后可能成为涌流特征（例如二次谐波或间断角）不很明显但幅值很大的电流。为了避免差动保护的误动，采用了任一相差电流出现涌流特征时闭锁三相的方法。但这样将造成空投在故障变压器上时差动保护不能快速跳闸的缺陷。为解决上述问题采用由Y电流相位补偿的新方法。这种方法是国内外首创。,电流相位补偿新方法,由Y相位补偿新方法：在软件中将侧电流做一个反相序的两相电流之差。为求得零序电流的平衡，将Y侧电流减去零序电流。侧 Y侧,电流相位补偿新方法,采用Y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。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，空投在故障变压器上保护动作时间小于40mS。,空投变压器于匝间故障(B相2.5%匝间故障),-Y,Y-,谢 谢！,