比率制动

2024-07-31

比率制动（精选三篇）

比率制动篇1

比率差动元件广泛应用于微机型母线保护装置, 其作用是在区外故障时让动作电流随制动电流的增大而增大, 使之能躲过区外短路产生的不平衡电流, 而在区内故障时则希望差动继电器有足够的灵敏度[1]。由此可见, 比率差动元件的制动特性直接决定了母线保护动作的正确性, 其调试检验工作显得尤为重要。

比率差动元件制动特性的调试方法为:对同一条母线上的2条支路 (短接2条支路的母线刀闸位置接点) 加入方向相反、大小可调的单相电流I1和I2, 记下保护刚好动作时的2个电流值, 然后将其带入相应的动作判据方程检验制动特性。由于这种方法中对调试电流的获取为试探性的过程且存在盲目性, 因此造成调试工作耗时、效率低下。

为有效解决上述问题, 方便现场调试检验工作, 本文充分结合现场调试实际, 对比率差动元件动作判据进行了研究分析, 开发了母线保护比率制动特性调试电流计算软件。该软件可瞬间输出使保护刚好动作的调试电流临界值, 且可自由调整调试电流并直接判断告知该调试电流是否在动作区内。

1 比率差动元件动作判据分析

比率差动元件的动作判据为:

式中, K为比率制动系数;Ij为第j个连接元件的电流;Icdzd为差动电流起动定值。据此绘制出比率差动元件的动作特性曲线, 如图1所示。

现场调试时, 通常选择2条支路分别加入电流I1和I2, 考虑到I1和I2方向相反, 可将调试电流设定为I1>0、I2<0, 且则上述动作方程变为:

那么保护刚好动作时的临界动作方程为:

其中, K和Icdzd均为已知值。联立方程可得:

即为使保护刚好动作的调试电流临界值。

2 软件的开发

2.1 软件算法流程图

母线保护比率制动特性调试电流计算软件的算法流程如图2所示。

2.2 软件功能界面

该软件的功能界面主要分为计算参数输入区和调试电流输出区, 如图3所示。计算参数主要是差动电流启动值和比率制动系数, 由于保护厂家普遍考虑到母联断路器位置导致的运行方式对差动元件灵敏度的影响, 为兼顾可靠性和灵敏度, 设置了比率制动系数高值KH与低值KL, 为此软件中特别加入了“母联断路器位置”选项供选择。计算参数确认后, 点击“动作临界值”按钮进行计算, 推荐的临界调试电流值直接显示, 变化步长可自定义, 以便自由调试电流值。

2.3 软件的计算和判断

该软件的编程环境为Visual Basic 2005。计算使保护刚好动作的调试电流临界值的主要代码及注释编写如下:

下面以支路1调试电流值的增加变化为例, 为判断是否满足动作判据并输出消息, 编写代码及注释如下:

3 软件计算实例

某供电公司所辖220kV常青变电站220kV第一套母线保护差动电流起动定值为8.33A, 比率制动系数高值为0.7, 低值为0.6, 选择母联断路器位置为合位。点击“动作临界值”按钮后, 瞬时输出支路1调试电流值为10.12A, 支路2调试电流值为-1.79A (此处负号体现出该电流方向与支路1相反) , 显示当前调试值为比率制动动作临界值, 同时初始化变化步长为0.1, 如图4所示。

4 结束语

母线保护比率制动特性调试电流计算软件界面明晰、简单易用, 已在多个变电站的母线保护例行检验工作中使用, 实现了比率制动特性调试电流的快速获取和电流自定义变化后的判断告知, 避免了盲目试探过程, 方便了现场专业人员的调试工作, 有效提高了工作效率。

摘要：为方便母线保护比率差动元件制动特性的调试检验工作, 开发了基于Visual Basic 2005编程环境的调试电流计算软件, 实现了比率制动特性调试电流的快速获取和电流自定义变化后的判断告知, 并通过现场实际应用证实了该软件的正确性和可行性。

关键词：母线保护,比率制动,调试,软件开发

参考文献

比率制动篇2

差动保护是利用比较被保护元件两端电流的幅值和相位原理构成的, 它在发电机、变压器、母线及大容量电动机上获得广泛应用。被保护元件始端和末端的电流互感器二次回路采用环流法接线。在正常运行和外部发生短路故障时, 流过继电器的电流为不平衡电流, 数值很小, 保护不动作。当被保护元件内部故障时, 继电器中流过故障电流, 继电器灵敏动作, 切除故障设备。为了防止差动保护在外部故障时误动, 微机型变压器保护普遍采用了具有比率制动特性的保护。比率制动特性的基本原理是通过引入制动电流Izd, 使保护的差动电流Idz动作值随制动电流Izd的增大按一定的比率增大, 从而既能保证外部故障短路时不误动, 同时对于内部短路又有较高的灵敏度。为防止内部严重故障时电流互感器饱和造成差动保护拒动或动作迟缓, 变压器差动保护一般都带有差动电流速断特性。

2 差动保护电流互感器相位及幅值校正

Y/△-11连接的变压器向量图如图1 (a) 所示。由于Y/△-11连接的变压器△侧相电流超前Y侧同名相电流30°, 如果不采取补偿措施, 将会在差动继电器中产生不平衡电流。在过去传统的电磁型模拟量差动保护中, 通常是以改变电流互感器二次回路接线的方式来实现相位补偿, 即变压器高压绕组Y连接, TA二次绕组△连接;变压器低压绕组△连接, TA二次绕组Y连接。通过改变差动TA二次接线方式进行相位补偿的方法, 有许多优点, 但也有缺点。其主要缺点是:第一次投运的变压器, 若某相差动TA极性接错, 分析和处理相对麻烦;另外, 实现差动元件的TA断线闭锁也比较困难。现在的微机保护中, 已不再用改变TA接线的方式进行相位补偿了, 变压器各侧TA二次绕组都采用Y连接, 电流相位、幅值补偿由软件来实现。当前有2种相位补偿方式: (1) 采用Y侧→△侧相位补偿方法; (2) 采用△侧→Y侧相位补偿方法。

下面以A相为例对相位补偿进行说明。由采用Y侧→△侧相位补偿时, 相量图如图1 (b) 所示, 的相位与的相位相同, 但是幅值增大了倍。采用△侧→Y侧相位补偿时, 相量图如图1 (c) 所示, 的相位与的相位相同, 幅值增大了倍。微机差动保护通过设置各侧的电流平衡系数来消除这种不平衡电流。

3 比率制动特性曲线及测试方法

现在主流厂家生产的微机型主变保护比率制动大部分都用三段式折线比率制动特性曲线, 不同的是制动电流、差动电流、拐点电流、平衡系数的计算方法。现以国电南自的PST-1200主变保护用于接线方式为Y/Y/△-11的变压器为例, 来阐述现场比率制动特性曲线的测试方法。PST-1200主变保护装置比率制动特性曲线如图2所示, 三侧差动动作方程为:Icdd=|I1+I2+I3|, Izdd=max (|I1|, |I2|, |I3|) ;高压Y侧平衡系数为:, 中压Y侧平衡系数为:, 低压△侧平衡系数为:。Izd为HTA×HTV×姨3HTA×HTV差动保护比率制动的拐点电流定值, 设为高压侧二次额定电流;I1为Ⅰ侧电流, I2为Ⅱ侧电流, I3为Ⅲ侧电流;Isd为差动电流速断保护定值, Icd为差动保护电流定值, K1、K2为比率制动的制动系数, Icdd为变压器差动电流, Izdd为变压器差动保护制动电流;HTA为高压侧TA变比一次值, HTV为高压侧TV变比一次值;MTA为中压侧TA变比一次值, MTV为中压侧TV变比一次值;LTA为低压侧TA变比一次值, LTV为低压侧TV变比一次值。

主变型号:Y/Y/△-11;容量:40 000 kVA;电压等级110/38.5/10.5 kV;高压侧TA变比300/5 A, 中压侧TA变比800/5 A, 低压侧TA变比3 000/5 A;三侧TA均采用Y型接线方式, Icd=1.75 A。

计算出高压侧额定电流即拐点电流值:Izd=3.5 A。三侧的平衡系数:KH=0.577, KM=0.538, KL=0.954。

测试高压侧与中压侧测试比率制动系数K1。以A相差动为例, 选高压侧电流为制动电流, 取Izd=4 A, 因保护装置差动电流计算的是各侧外加电流乘相应侧平衡系数后的电流, 所以需用测试仪在高压侧A相加电流6.93 A (x×0.577=4) , 中压侧A相加电流7.43 A (x×0.538=4) , 相位与高压侧电流相反。逐步减小其中一侧电流直到保护装置动作, 记下该值。试验接线如图3所示。

测试高压侧与低压侧测试比率制动系数K1。以A相差动为例, 取Izd=4 A, 由于Y/△-11相位相差30°, PST-1200主变保护装置内软件采用Y侧→△侧相位补偿方式。A相补偿计算:。在高压侧A相加电流6.93 A (x×0.577=4) 时, 由可知高压侧C相已经存在与A相幅值大小一致、相位相反的电流, 测试时需要防止高压侧C相抢动。因此, 应在低压侧A相加电流4.19 A (x×0.954=4) , 相位与高压侧A相相位相反;低压侧C相加电流4.19 A (x×0.954=4) , 相位与高压侧A相相位相同, 加这相电流的目的是为了抵消高压侧C相的电流。逐步减小低压侧A相电流直到保护装置动作, 记下该值。试验接线如图4所示。

表1选取了制动电流Izd=4 A和Izd=6 A时高压侧与低压侧测试比率制动系数的实测数据, 根据实测数据按照差动电流、比率制动系数计算方程求出比率制动系数。实际测试中应多选取些点进行测试, 任意选取两点计算比率制动系数, 最后再求平均值。计算所选的点越多测试结果越准确。

对于有的保护装置变压器各侧TA的相位采用△侧→Y侧相位补偿方式时, 只要理解△侧→Y侧相位补偿原理和相量图如图1 (c) 所示及相位补偿计算方式即可。如A相的计算:。其实验接线作相应的改变即可。

现在很多继电保护测试仪都能输出6路电流, 而且测试仪里设置有各种厂家的差动电流、制动电流、平衡系数计算公式, 只要输入变压器的容量, TA、TV变比等参数, 在保护装置的两侧分别加入三相电流测试仪器就可以自动扫描绘制比率制动曲线, 试验方法和接线相对手动测试要简单得多。

4 结语

本文从变压器差动保护比率制动特性原理出发, 介绍了采用了手动测试法校验变压器差动保护比率制动特性曲线的方法。只要理解了差动保护比率制动保护原理、TA相位补偿方式, 无论采用手动还是自动测试都能很容易地完成保护装置的比率制动特性曲线测试试验。

参考文献

[1]贺家李, 宋从矩.电力系统继电保护原理.中国电力出版社, 2004

[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用.中国电力出版社, 2001

[3]江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术.中国电力出版社, 2006

[4]昂立继电保护测试仪使用说明书

[5]博电继电保护测试仪使用说明书

比率制动篇3

变压器差动保护比率制动特性曲线的基本参数通常有Icd0差动启动电流,Icd差动电流、捌点Izd0制动电流和K比率制动系数,做差动保护比率制动特性试验时都需对这些参数进行校验,并描出比率制动曲线图。当前的微机差动保护较为抽象,尤其是Y/D-11接线方式的变压器差动保护,高低两侧电流存在相位差,而差动保护为分相差动,所以差动保护需要进行角度误差的补偿,试验时输入高、低压两侧的A相电流(大小相等,相位角差180°),同时在低压侧C相加入补偿电流IHa/ 3 ,以抵消高压侧C相电流。用三个电流源的继电保护测试仪测试时,继保测试仪的IA、IB、IC电流分别接差动保护装置高压侧电流IHa、低压侧电流ILa和ILc。设置继保测试仪参数,令IA=IB,IC=IA/ 3,此时Icd=0。模拟区外故障,IB,IC输入电流幅值恒定不变,递增IA输入电流幅值,IA与IB两者矢量和大于Icd0差动启动电流,差动保护动作,得出差动电流Icd1和制动电流Izd1。重新递增设置IA、IB、IC电流幅值的大小,用同样的方法,可找出差动电流Icd2和Izd2、Icd3和Izd3···Icdn和Izdn,然后代入计算公式K=(Icdn- Icd1)/( Izdn- Izd1),得出K比率制动系数,再将(Icd1,Izd1)、(Icd2,Izd2)、(Icd3,Izd3)···(Icdn,Izdn)X/Y坐标轴上描出每一个坐标点,然后将每点连线,得出比率制动特性曲线。这种检测方法是最常用的,但其检测出来的比率制动特性曲线不够精度,数值偏差大,且试验步骤繁琐复杂,测试时间长。

2 自动检测法

目前继保测试仪技术都比较成熟,有专用检测差动保护软件,可选择南瑞继保、南自继保、北京四方等不同继保厂家的差动保护装置比率制动方程来进行自动检测,检测方法很简易,只需设置好相关参数 :保护整定值参数,如Icd0、Isd、Izd0、K ;差动保护参数,如保护类型、比率制动公式、CT极性、试验时间、扫描精度等,继电保护测试仪便能自动生成标准的比率制动曲线,然后将继保测试仪的IA、IB、IC电流分别接差动保护装置高压侧电流IHa、低压侧电流ILa和ILc,再将继保测试仪开入信号端A、a分别连线到差动保护装置的一对备用出口空接点上,即可开始试验,继保测试仪的IA、IB、IC根据比率制动方式参数,自动给差动保护输入IA=IB,IA与IB相位角为180°,IC= IA/ 3的电流,此时Icd=0,差动保护不动作,然后,继保测试仪自动输入IA IB = Isd, IC= IA/ 3的电流,此时Icd=Isd,差保护动作后,IA - IB自动按扫描精度向Icd0扫描,直到IA - IB = Icd0时,即找到Icd0动作边界,此时IA、IB、IC电流幅值按步长递增变化,同样的方法扫描出Icd0、Isd、Izd0、K的动作边界,即得出一个比率制动曲线,这个曲线若在继电保护测试仪就自动生成标准的比率制动曲线的误差范围内,则此次试验结果合格,若在误差范围外,则需重新调整扫描精度,重新测试,直到结果合格为止。

3 测试实例

测试任务 :K940继保测试仪(深圳市凯弦电气自动化有限责任公司)扫描深圳瑞ISA-387F数字式变压器差动保护装置的Y/D-11型变压器比率制动特性曲线

3.1 保护装置的参数设置

变压器接线方式 : Y/D-11

I侧、II侧CT变比调节系数 :1 :0.5(I侧为高压侧、II侧为低压侧)

差动电流速断保护定值 : 5A

复式比率差动差流门槛定值 : 1.5

复式比率差动比率定值 : 0.5

复式比率差动保护投退 : 投

差动电流速断保护投退 : 投

3.2 试验接线(以 A 相为例)

IA→保护高压侧IHa, IB→保护低压侧ILa, IC→保护低压侧ILc,继电保护测试仪A接点→保护备用出口空接点。