比率差动继电器程序流程
数字式差动继电器特性实验
电气与信息工程学院实验报告课程名称微型机继电保护基础（第四版）实验项目名称数字式差动继电器特性实验年级2010级班级电气1001学号201024050121姓名吴伟明实验日期2013年12月17日批阅教师签字成绩内容一、实验目的四、实验方法及步骤二、实验原理五、实验记录及数据处理三、实验仪器六、实验结果分析及问题讨论一、实验目的1、了解数字式差动继电器的算法。
2、测试数字式比率制动差动继电器的比率制动曲线特性。
二、实验原理比率制动式差动继电器的动作电流是随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。
同时考虑躲开正常运行时差动回路中的不平衡电流，其动作方程可表示为：(I d>I d.min)∩(I d>K I r)其中，I d表示计算所得的差动电流，I d.min表示差动继电器的起动差流整定值，I r表示计算所得的制动电流，K表示比率制动系数整定值。
比率制动式差动保护制动特性曲线如图1。
图1比率制动式差动保护制动特性曲线本实验装置差动电流I d表示为：I d＝∣I1′+I2′∣。
式中I1′表示1侧的电流向量和经电流平衡系数调整后的2侧的电流向量。
I2′＝K ph·I2.Re′，I2.Re′为2侧电流的实际电流，其中K ph 表示电流平衡的调整系数，用来消除两侧额定电流不等及两侧TA变比不等引起的电流不平衡，其中K ph固定取1。
本实验装置制动电流I r表示为：I r＝∣I1′－I2′∣/2。
本实验装置构成的数字式比率制动差动继电器将I11作为1侧电流I1，将I31作为2侧电流I2。
三、实验仪器多功能微机保护实验台四、实验方法及步骤1.向多功能微机保护实验装置中下载差动继电器特性实验程序。
2.按要求接好连线：将测试仪的三相电流信号分别与多功能微机保护实验装置引到实验台面上的各接线端子按相连接即可。
将Ian 、Ibn 和Icn 用导线短接后连接到测试仪的I n 接线端上。
比率差动
二次谐波制动的比率差动保护作为变压器的线圈和引出线的相间短路以及线圈匝间短路的主保护。
用比率制动躲过外部故障，用基波量作为保护动作量，并配有CT断线检测功能，在CT断线时瞬时闭锁差动保护，并同时发告警信号。
CT断线闭锁差动保护可根据需要整定选择。
当任一相差动电流大于整定值时，差动保护动作。
返回系数大于0.95，动作时间小于40ms。
其动作判据为：Id>Idset2+Kr(Izd-Izd0)其中：Id为差动电流，Kr为比率系数，Idset2为差动启动门槛，Izd为制动电流，Izd0为制动整定值。
利用差动电流中的二次谐波躲过空载合闸时的励磁涌流。
当差流中的二次谐波电流比率大于整定时，闭锁差动保护。
二次谐波制动判据为：I2d>Ks*I1d其中：I1d、I2d——差动电流的基波量、二次谐波量；Ks——谐波制动系数。
一般取0.1~0.3。
Id 差动速断动作区Idset1 比率差动动作区Idset2制动区Izd0 Iz 图5.1差动保护动作特性曲线动作判据Id>Idset2+Kr(Izd-Izd0)其中：Id为差动电流，Kr为比率系数，Idset2为差动启动门槛，Izd为制动电流，Izd0为制动整定值差动电流 Id＝︱I1-Ih︱制动电流Izd＝︱I1+Ih︱/2按这个判据,把定值代进去,未知量取一个满足判据的值用源加电流动作;未知量取一个不满足判据的值用源加电流不动作,就验证了比率差动；未知量取一个满足判据的值用源加电流动作,同时加二次谐波,谐波比率大于定值时不动作就验证了二次谐波制动功能；差动电流 Id＝︱I1-Ih︱制动电流Izd＝︱I1+Ih︱/2在高低测加电流,让满足判据不就动作了先做比例差动动作,再加二次谐波才能制动。
变压器差动保护比率制动系数校验的程序
变压器差动保护比率制动系数校验的程序变压器差动保护比率制动系数校验的程序主要包含以下步骤：
1.获取变压器参数和保护装置的相关设置，包括变压器型号、额定容量、高
低压侧电流互感器变比、差动保护装置的制动特性曲线等。
2.计算差动保护的动作电流值，这是基于变压器高低压侧的电流值、变压器
变比和差动保护装置的制动特性曲线来确定的。
3.模拟变压器正常运行和异常运行状态下的电流情况，以验证差动保护装置
在不同情况下的动作性能。
4.校验差动保护装置的比率制动系数，检查其是否满足规程要求。
比率制动
系数是根据差动保护装置的动作电流值和变压器高低压侧的电流值计算得出的。
5.如果发现差动保护装置的比率制动系数不满足规程要求，需要对装置进行
调整或重新配置，以确保其性能符合要求。
总的来说，变压器差动保护比率制动系数校验的程序主要是为了确保变压器差动保护装置在不同运行状态下能够正确、可靠地动作，从而保障变压器的安全稳定运行。
这一过程需要综合考虑变压器参数、保护装置配置以及各种运行工况，通过模拟和计算来验证保护装置的性能，并对其进行必要的调整和优化。
变压器比率制动式差动保护及整定-文档资料
变压器比率制动式差动保护及整定1 变压器差动保护分析(1)变压器的主保护差动保护是利用变压器正常情况下，流入和流出设备的电流相同(对变压器应按变比折算到同一侧)的原理而设定的。
正常情况下，理论上讲流人和流出设备的电流是没有差电流的。
实际上由于各侧电流互感器变比不同、误差不同，及变压器调节分头位置等原因，存在一个不大的差电流。
对于变压器这个差电流小于15％Ie保护整定的动作电流大于差电流就不会误动作。
(2)在外部故障时(区外故障或穿越性故障)流过设备的电流可能很大，在故障开始瞬间的暂态过程中，短路电流里还含有很大的非周期分量。
因而设备各侧的电流互感器可能或接近饱和，此时由于各电流互感器磁化特性不一致，二次差电流将会很大。
如果按躲过这一不平衡差电流整定动作值，整定值较大，差动保护的灵敏度将大大降低，为克服这一缺陷。
防止保护在这种情况下误动作，设有比例制动回路，当短路电流增大时，制动电压比例增大，使保护制动。
(3)在变压器空载投入或外部短路故障切除后电压恢复过程中，变压器的励磁涌流很大，其值有时可达变压器额定电流的6～12倍，对于大容量的变压器且衰减时间较长。
因为励磁涌流仅出现在一侧，对差动保护来讲相当于差电流，如不采取措施，将会误动作。
经过理论分析和世界各国历年的试验证明，励磁涌流中含有大量大比例的二次谐波分量，其值可达基波分量的23％～102％不等：而在内部或外部短路电流中含有二次谐波分量较小。
一般小于9％。
表1是一个实测的例子，可以看出励磁涌流中的二次谐波的比例相当大，而在短路故障中二次谐波量则较小，这样利用一定比例的二次谐波分量起制动作用，可有效地防止保护装置误动作。
(4)在设备内部严重故障时(如出口相间短路)，短路电流有时很大，达到额定电流的10～20倍以上。
此时设备的变流器严重饱和，其二次差电流中将出现很大的三次谐波分量：另外大容量主变合闸充电时。
二次谐波有可能达到102％Ie，二次谐波制动作用较强，而励磁电流衰减较慢，此时出现大电流短路故障时差动保护可能拒动。
变压器比率差动试验方法
变压器比率差动试验方法变压器比率差动试验是电力系统中常用的一种试验方法，用于检测变压器的绕组接线是否正确，以及检测绕组中是否存在任何故障。
本文将介绍变压器比率差动试验的具体方法和步骤。
一、试验目的变压器比率差动试验的主要目的是验证变压器的绕组之间的相对位置和匝间绝缘是否正常，以及数值是否符合设计要求。
通过这个试验，可以判断变压器是否存在接线错误、匝间短路、匝间绝缘损坏等故障。
二、试验仪器和设备在进行比率差动试验之前，需要准备以下仪器和设备：1. 变压器差动保护装置：用于检测绕组间的电流差异，并判断是否存在故障。
2. 电源：用于提供试验所需的电压和电流。
3. 电流互感器和电压互感器：分别用于测量电流和电压信号。
4. 计算机及相关软件：用于数据采集和分析。
三、试验步骤下面是变压器比率差动试验的具体步骤：1. 确定试验参数：根据变压器的额定电压和额定容量确定试验电压和电流的数值。
2. 连接试验装置：根据试验装置的接线图连接相应的电流互感器和电压互感器，然后将其与变压器连接。
3. 设置试验仪器：将试验仪器的工作模式设置为差动模式，并进行相应的校准。
4. 施加试验电压：根据设定的试验电压值，将电源连接到互感器和变压器上，逐步升高电压至设定值。
5. 进行试验记录：在试验过程中，通过差动保护装置监测绕组之间的电流差异，并记录相关数据。
6. 结束试验并分析结果：当试验达到设定时间后，停止试验，将采集到的数据导入计算机，并通过相关软件进行分析。
根据结果，判断绕组的连接是否正确，并分析是否存在故障。
四、试验注意事项在进行变压器比率差动试验时，需要注意以下几点：1. 必须确保试验装置和电源的安全可靠，以免发生意外。
2. 对试验参数进行合理选择，确保电流和电压的数值在变压器允许范围内。
3. 试验记录的数据要准确无误，并及时导入计算机进行分析。
4. 在试验过程中，需密切观察试验装置和变压器的运行状态，一旦发现异常情况及时停止试验并检查。
比率差动保护实验方法
比率差动保护实验方法汉川供电公司石巍主题词比率差动实验方法随着综合自动化装置的普遍推广使用，变压器比率差动保护得到了广泛的使用，但是由于厂家众多，计算方法和保护原理略有差异，而且没有统一的实验方法，尤其是比率制动中制动特性实验不准确，给运行和维护带来了不便，下面介绍两种比较简单和实用的，用微机继电保护测试装置测试差动保护的实验方法。
一、比率差动原理简介：差动动作方程如下：Id>Icd (Ir<Ird)Id>Icd+k*(Ir-Ird) (Ir>Ird)式中：Id——差动电流Ir——制动电流Icd——差动门槛定值（最小动作值）Ird——拐点电流定值k——比率制动系数多数厂家采用以下公式计算差动电流；Id=︱İh+İl︱（1）制动电流的公式较多，有以下几种：Ir=︱İh-İl︱/2 (2)Ir=︱İh-İl︱(3)Ir=max｛︱İ1︱，︱İ2︱，︱İ3︱…︱İn︱｝(4)为方便起见，以下就采用比较简单常用的公式（3）。
由于变压器差动保护二次CT为全星形接线，对于一次绕组为Y/∆，Y/Y/∆，Y/∆/∆，Y形接线的二次电流与∆形接线的二次电流有30度相位差,需要软件对所有一次绕组为Y形接线的二次电流进行相位和幅值补偿，补偿的方式为：İA=（İA’—İB’）/1.732/K hpİB=（İB’—İC’）/1.732/K hpİC=（İC’—İA’）/1.732/K hp其中İA、İB、İC为补偿后的二次电流（即保护装置实时显示的电流），İA’、İB’、İC’为未经补偿的二次电流，相当与由CT输入保护装置的实际的电流。
K hp为高压的平衡系数（有的保护装置采用的是乘上平衡系数），一般设定为1。
这样经过软件补偿后，在一次绕组为Y形的一侧加入单相电流时，保护会同时测到两相电流，加入A相电流，则保护同时测到A、C两相电流；加入B相电流，则保护同时测到B、A两相电流；加入C相电流，则保护同时测到C、B两相电流。
比率制动差动保护
1．当“接线形式”定值整定为“其他”时，不调整二次谐波制动比，并自动退出制动扩展功能。
2．TA断线闭锁差动投入且TA断线监视投入时，TA断线闭锁差动才有效，TA断线闭锁差动只闭锁比率差动保护，不闭锁差动速断保护。
完成人
章字
说明：
Ioph2：差流中二次谐波分量kh2：二次谐波制动比
Ioph5：差流中五次谐波分量kh5：五次谐波制动比
为防止区外故障电流互感器饱和与区外故障切除时，差动保护发生误动，装置还具有制动扩展功能，使保护延时150ms动作。制动扩展元件逻辑图如下：
比率制动差动保护经二次谐波制动(可投退)、五次谐波制动(可投退)、TA断线判别(可投退)后出口，保护动作后点亮“跳闸”指示灯，保护逻辑图如下：
二次班单点教程（OPL）
公用事业部
编号：
岗位
继电保护
课题
文字或图示说明
比率制动差动保护的动作电流是随着制动电流按比率增大，这样既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。比率制动差动保护特性采用三段式折线：
图中：Iop.min为比率差动起动定值，Iop.up为差动速断动作定值，折线k1固定过原点，折线k2的拐点固定为5。比率差动保护按相判别，任意一相满足条件时保护动作，单相比率差动元件逻辑图如下：
说明：
Iop.min：比率差动起动定值
Iop：差动电流Ires：制动电流
k1：制动斜率1k2：制动斜率2
装置通过电流信号中的二次和五次谐波分量来区分由内部故障和由励磁涌流以及过励磁引起的差动电流。变压器带负载运行后，自动将二次谐波制动比降低0.05，以增强抗励磁涌流及和应涌流的能力。二次谐波制动可选择按相闭锁或交叉闭锁(按相闭锁：只闭锁本相的比率差动元件，交叉闭锁：三相比率差动元件均闭锁)，五次谐波制动将闭锁三相比率差动元件。二次谐波制动元件与五次谐波制动元件逻辑如下：
比率差动方法1
以四方CSC326GD装置为例变压器接线形式:Y/△-11 容量：50M 高压侧电压：110kV 低压侧电压：10.5 kV高压侧: 600/5 低压侧2000/5差动启动电流定值Icd = 1额定电流一次值Ie= 50000/1.732*110= 262.4396额定电流二次值Ie= 262.4396/高压侧变比= 2.18690.6*Ie=1.31214 4*Ie=8.7476低压侧平衡系数: 0.3182第一折线比率为0.2 第二折线比率为0.5 第三折线比率为0.7Id = | IH + IL |Ir = ( | IH |+ | IL |) / 2装置比率差动动作公式:一制动段:IcdФ≥0.2Ir+Icd Ir≤0.6Ie二制动段:Id＞K｛Ir-0.6Ie｝+0.12Ie+Icd 0.6Ie≤Ir≤4Ie三制动段:Id＞0.7｛Ir-4Ie｝+K3.4Ie+Icd+0.12Ie Ir＞4Ie试验接线方式：试验仪的A相电流接入高压侧的IA输入端子上，B相电流接入低压侧的IA输入端子上，C相电流接入低压侧的IC输入端子上。
试验仪的C相电流用来抵消掉高压侧A相电流相位校正所产生的差流，方向为0度；试验方法：首先确定Ir值，假设选取Ir为第二折线中的一个点，Ir=2*Ie=4.3738 ，根据二制动段差动公式算出Id= 2.7932Id = | IH+IL| = 2.7932Ir = ( |IH| + |IL| ) / 2 = 4.3738假设IL为180度，即为负值，解方程可得：IH = 3.5835 ，0度；IL = 0.7903，角度180度；3.5835*1.732 = 6.206622，即试验仪A相加的电流为6.206622，角度0度。
0.7903 / 0.3182 = 2.4836，即试验仪B相加的电流为2.4836 ，角度180度。
另外试验仪的C相也要加3.5835 / 0.3182 = 11.2617 ，用于补偿高压侧星角变换导致的C相差流。
变压器保护比率差动试验方法
变压器保护比率差动试验方法CSC326变压器保护比率差动试验方法1．比率差动保护特性：采用常规的三段式折线，如下图：K I DI sdI cdK b1= 0.2Kb 3= 0.7I I zd2．平衡系数的计算：计算变压器各侧一次额定电流：nn nU S I113=式中，nS 为变压器最大额定容量，nU 1为变压器各侧额定电压（应以运行的实际电压为准）。
以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数：1111TAH TAM U U K nH nM phM ⋅=；1111TAH TAL U U K nH nL phL ⋅=；TAH1、TAM1、TAL1分别为高压侧TA 、中压侧TA 和低压侧TA 的原边值。
3．变压器绕组接线方式的影响：若使用软件做TA 星三角变换，则装置对星型接线侧做变换，对三角接线侧不作变换。
以11点接线为例，软件对星型侧做以下变换：3/)('B A AI I I•••-=3/)('C B BI I I•••-= 3/)('A C CI I I•••-=式中，AI •、BI •、CI •为Y 侧TA 二次电流，AI •'、BI •'、CI •'为Y 侧校正后的各相电流。
其它接线方式可以类推。
装置中可通过“变压器接线方式”控制字以及“接线方式钟点数”定值来选择接线方式。
差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。
4．动作电流和制动电流的计算方法动作电流和制动电流的计算方法如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==∑∑-=••=•11max 121N i izdN i idz I I I I I式中：m axI &为所有侧中最大的相电流，∑-=•11N i iI 为其它侧（除最大相电流侧）相电流之和。
5．动作判据比率差动保护的动作判据如下：⎪⎭⎪⎬⎫<+⨯+-+-≥≤<+⨯+-≥≤+≥zde cde b e e e zd b dz e zd e cde b e zd dz e zd cdzd b dz I I I I K I I KID I I K I I I I I I K I I KID I I I I I K I 56.0)6.05()5(56.06.0)6.0(6.01311 其中： cdI 为差动保护电流定值，dzI 为动作电流，zdI 为制动电流，1b K 为第一段折线的斜率（固定取0.2），KID 为第二段折线的斜率其值等于比例制动系数定值，3b K 为第三段折线的斜率（固定取0.7）。
比率差动保护原理
比率差动保护原理
比率差动保护原理是电力系统中常用的一种保护方式，它主要用于检测电流差值超过一定比率的故障情况。
该保护原理基于电流差动继电器，通过比较电流差值与设定值的比率来判断电力系统的运行状态，从而及时采取合适的保护措施。
具体来说，比率差动保护原理利用电流互感器将系统中的电流信号转化为对应的电压信号，然后输入到差动继电器中进行处理。
差动继电器内部有比率差动比较器，它将输入的电压信号进行比较，得到电流差值的比率。
一般来说，比率差动保护原理采用了一个预设的比率阈值，当电流差值的比率超过这个阈值时，差动继电器会产生动作信号，触发相应的保护动作。
这样可以快速准确地检测到系统中的故障情况，并切断故障电路，防止故障扩大。
比率差动保护原理的优点是对地故障的检测能力强，对线路接线和电流互感器误差影响较小。
同时，由于采用了比率差动比较器的检测方法，可以有效地提高保护的灵敏度和可靠性。
总的来说，比率差动保护原理是一种基于电流差动继电器的保护方式，通过比较电流差值与设定值的比率来判断电力系统的运行状态，实现及时准确地故障检测和保护动作。
这种原理具有灵敏可靠的特点，能够有效地保护电力系统的安全运行。
关于比率差动实验方法自己整理版
关于比率差动验证斜率实验方法现针对比率差动现场实验时的方法做一说明，以DF3333装置做说明:保护配置中不投比率差动循环闭锁对于几个符号的说明：高压侧输入A相电流Iha，B相电流Ihb，C相电流Ihc；低压侧输入A相电流Ila，B相电流Ilb，C相电流Ilc；高压侧产生的三相差流为Aa，Bb，Cc，低压侧产生的三相差流为aa,bb,cc,装置产生的三相差流为Idz1,Idz2,Idz3; 并且Idz1=Aa-aa Idz2=Bb-bb,Idz3=Cc-cc当接线形式KJX是2030时，高压侧电流存在转角问题，参加差动计算的高压侧电流如下：差流Aa=Iha-Ihb Bb=Ihb-Ihc Cc=Ihc-Iha通过上式，也可以得出高压侧在加单相电流时，会产生两相差流，其对应关系为低压侧参加差动计算的电流为：aa=kp1*a bb=kp1*b cc=kp1*c由上式可知：Idz1=Aa-aa= Iha-Ihb - kp1*a Idz2=Bb-bb= Ihb-Ihc - kp1*bIdz3=Cc-cc= Ihc-Iha - kp1*c若高压侧A相加A∠0º电流(即Iha= A∠0º)，低压侧加A相电流为kp1*A∠180º,加C相电流为kp1*A∠0º时,Idz1、Idz3相差流为0。
若投入相关定值如下：IQD 1ICD 3IGD 2KB1 0.4KP1 1通过以上定值可得到ICD与IGD的关系为ICD=0.4IGD+2.2通过计算可知1点时高压侧应加A相电流3.5∠0º，低压侧应加A相电流0.5∠180º,C 相电流应加3.5∠0º(使C相差流为0)。
当：高压侧加A相电流3.55∠0º，低压侧加A相电流0.45∠180º,C相电流加3.55∠0º(使C相差流为0)。
比率差动可靠动作。
当：高压侧加A相电流3.4∠0º，低压侧加A相电流0.6∠180º,C相电流加3.4∠0º(使C相差流为0)。
变压器比率差动试验方法
随着综合自动化装置的普遍推广使用,变压器比率差动保护得到了广泛的使用,但是由于厂家众多,计算方法和保护原理略有差异,而且没有统一的实验方法,尤其是比率制动中制动特性实验不准确,给运行和维护带来了不便,下面介绍两种比较简单和实用的,用微机继电保护测试装置测试差动保护的实验方法.比率差动原理简介:差动动作方程如下:Id>Icd (IrIcd+k*(Ir-Ird) (Ir>Ird)式中:Id——差动电流Ir——制动电流Icd——差动门槛定值(最小动作值)Ird——拐点电流定值k——比率制动系数多数厂家采用以下公式计算差动电流;Id=｜ h+ l｜ (1)制动电流的公式较多,有以下几种:Ir=｜ h- l｜/2 (2)Ir=｜ h- l｜ (3)Ir=max{｜ 1｜,｜ 2｜,｜ 3｜…｜ n｜} (4)为方便起见,以下就采用比较简单常用的公式(3).由于变压器差动保护二次CT为全星形接线,对于一次绕组为Y/ ,Y/Y/ ,Y/ / ,Y形接线的二次电流与形接线的二次电流有30度相位差,需要软件对所有一次绕组为Y形接线的二次电流进行相位和幅值补偿,补偿的方式为:A=( A'— B')/1.732/KhpB=( B'— C')/1.732/KhpC=( C'— A')/1.732/Khp其中 A, B, C为补偿后的二次电流(即保护装置实时显示的电流), A', B', C'为未经补偿的二次电流,相当与由CT输入保护装置的实际的电流.Khp为高压的平衡系数(有的保护装置采用的是乘上平衡系数),一般设定为1.这样经过软件补偿后,在一次绕组为Y形的一侧加入单相电流时,保护会同时测到两相电流,加入A相电流,则保护同时测到A,C两相电流;加入B相电流,则保护同时测到B,A两相电流;加入C相电流,则保护同时测到C,B两相电流.对于绕组为形接线的二次电流就不需要软件补偿相位,只要对由于CT变比不同引起的二次电流系数进行补偿了,电流计算公式为:a= a' /Klpa'为未经补偿的二次电流,相当与由CT输入保护装置的实际的电流; a为补偿后的二次电流(即保护装置实时显示的电流).唯一要注意的是保护装置要求低压侧电流与高压侧电流反相位输入,高压侧的A相与低压侧的A相间应相差150度.Klp为低压的平衡系数(有的保护装置采用的是乘上平衡系数),与保护用的CT变比大小有关.这样,差动保护差流的计算公式就可写成:Ida=｜ hA+ la｜ =｜( A'— B')/1.732/Khp + la/Klp｜ (5)Idb=｜ hB+ lb｜ =｜( B'— C')/1.732/Khp + lb/Klp｜ (6)Idc=｜ hC+ lc｜ =｜( C'— A')/1.732/Khp + lc/Klp｜ (7)制动电流的计算公式为:Ida=｜ hA— la｜ =｜( A'— B')/1.732/Khp — la/Klp｜ (8)Idb=｜ hB— lb｜ =｜( B'— C')/1.732/Khp— lb/Klp｜ (9)Idc=｜ hC— lc｜ =｜( C'— A')/1.732/Khp— lc/Klp｜ (10)实验方法简介:下面以变压器一次绕组接线方式为Y/ 的形式为例介绍比率差动保护性能的实验方法:最小动作电流(Icd):高压侧实验公式为:I=1.732*Icd/Khp低压侧实验公式为:I=Icd/Klp式中:I为实验所施加的实验电流值;Khp,Klp为高压及低压侧的平衡系数;Icd为最小动作电流整定值.按变压器各侧A,B,C分别施加电流I,保护应可靠动作,误差应符合技术条件的要求,必须注意的高压侧实验与低压侧实验不同的是:通入A相电流,A,C相动作;通入B相电流,B,A相动作;通入C相电流,C,B相动作; 制动特性斜率K制动特性斜率实验时,要同时输入两侧电流,而且要注意两侧电流的相位关系,但是一般的保护测试仪只能同时输出三相电流,这样就要找出一种能满足测试要求的实验方法.根据式(5),(6),(7)及差动保护动作方程:在做A相的实验时:令 B'= C'=0,则Idb=0,如要求Idc=0,则 A' /1.732/Khp= lc/Klp即 lc= Klp* A' /1.732/Khp因此高压侧A相加电流I1 0 ,低压侧A,C相电流分别为I2 -150 ,I3 - 3 0 ,固定I1 ,I3大小为I3= Klp* I1 /1.732/Khp,改变I2的大小,测出保护刚好动作时的电流大小,就可计算出制动特性斜率K,然后改变I1 ,I3大小,再测出另外的动作点.制动特性斜率K的公式为:K=(Id-Icd)/(Ir-Ird)=( I1 /1.732/Khp- I3/ Klp- Icd)/ I1 /1.732/Khp+ I3/ Klp-Ird)如果根据以上的公式推导就可得到一种只需同时输出三相电流就可测试差动保护的实验方法了.具体的接线方法为:同理,如果令 B'= C',则Idb=0,C=( C'— A')/1.732/Khp=( B'— A')/1.732/Khp=— A假设 bl=0, cl=- al则有 a=- c,所以 Ida=｜ hA+ la｜Idb=｜ hB+ lb｜=0Idc=｜ hC+ lc｜=｜- hA+(- la)｜=Ida为达到 B'= C' , bl=0, cl=- al可用下面的接线方式:注意形绕组电流回路的N没有接到Y形绕组电流回路的N上,而是用Ic接到N上,这样才能满足假设条件.于是就可以在高压侧A相加电流I1 0 ,B,C相并联后加I3 - 12 0 ,低压侧A相电流为I2 -150 ,固定I1 ,I3, I3大小为I3= 2* I1,改变I2的大小,测出保护刚好动作时的电流大小,就可计算出制动特性斜率K,K值计算公式同上法.结论:两种实验方法没有本质的区别,都是通过公式推导,找出补偿电流的补偿方式,计算补偿电流的大小和角度关系,然后再应用到实际中去;但通过比较不难发现后一种方法比前一种方法所加补偿电流计算方法简单,相位角与实际运行时一致,而且可同时测量两相的差动保护.总之只要通过了解保护的原理,掌握其内在的关系就不难找到简单而实用的方法. IrIdIcdIrd动作区Y形绕组电流回路形绕组电流回路I1 0IBICIcIbIaNNIAI2 -150I3 - 3 0IANICIBY形绕组电流回路NIcIbIa形绕组电流回路I1/0I3/-120I2/-150。
差动保护和比率差动保护
差动保护主要就是内部短路得保护 ,但当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动保护电流互 感器,造成差动保护误动作. 因此为了躲过外部故障时不平衡电流引起差动保护动作,采用了制动电流来平衡穿越电流引起差动保护得启动电流.发电机采用机端电流作为制动电流,能在外部短路时取得足够得制动电流,又能在内部短路时减少中性点电流得制动作用.变压器采用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据. 一般设有C T 断线闭锁保护.如下列图： 图中Ie 为额定电流, Ic d q d 为启动电流,I r 为制动电流,? Kb1为比率制动系数.IrUIr阴影局部为动作区比率差减制动恃性曲线图8 L 33 强压器型劲保护单相凉班接线图差动保护灵敏度与启动电流、制动系数与原理之间得关系摘要：分析了差动保护得有关整定原那么,明确提出了差动保护得灵敏度与许多因素有关,如定值、原理与实现方式等.不能仅改变某一个因素(如定值)来提升灵敏度,而需要综合考虑各个因素得影响,否那么适得其反.0 引言随着继电保护技术得不断开展与进步,技术人员对保护得熟悉越来越深刻,对许多继电保护约定俗成得做法开始了反思. 如规程上对差动保护规定：使用比率制动原理得差动保护,不要校核灵敏度,其灵敏度自然满足.那么这个“自然满足〞得灵敏度就是什么灵敏度呢其实对发电机差动保护而言,就就是在发电机机端发生两相短路,该差动继电器得灵敏度校验结果肯定能够满足要求；在现场运行过程中,经常有人将保护中得比率制动系数与比率制动斜率混淆,究竟这两个概念有什么区别,又有什么联系标积制动原理对提升差动保护得灵敏度有什么有利得地方,它与比率制动之间又有什么关系,它们之间从根本上就是否一致呢本文就这些用户所关心得问题展开深入得分析与讨论 ,并说明作者自己得观点[1,2] .1?差动保护灵敏度系数得定义与校验设流入发电机得电流为正方向,取继电电器差动电流Id为：??式中:I op为当时动作电流得整定值.?发电机差动保护得灵敏度就是指在发电机机端两相金属性短路情况下差动电流与动作电流得比值.此情况下,在(Iz , Id)平面上两相金属性短路得故障点应该在斜率为2得内部故障特性线得上方,而一般动作边界得制动系数不会超过1,所以根据规程中整定出来得动作边界肯定能够满足灵敏度系数Klm?2得要求.而实际上,真正灵敏度得校验应该就是在发电机中性点侧发生轻微相间故障得时候,差动电流与此时动作电流得比值,故长期以来用机端两相短路得情况来校验差动保护得灵敏度,就是否合理,有待进一步讨论.从物理概念上瞧,故障点与动作边界离得越远,该保护原理得灵敏度越高.校验发电机差动保护灵敏度应该就是在发电机发生各种内部故障得情况下差动保护得反响水平,所以要解决得根本问题就是发电机内部发生短路故障时精确得理论分析,国内已经有许多高校正在开展这方面得研究.同时,灵敏度还与多种因素有关,如定值、原理与实现方法等. 2具有制动特性得差动保护原理 2 . 1 制动特性曲线原理制动特性曲线可以分为过原点与不过原点2种不同得原理,其中过原点得通用特性为：?式中：I q为启动电流;I g为拐点就是电流；Kz为制动系数.同时,由于Id与Iz得取法各有不同,差动保护得特性亦就是有差异得, 将目前常用得取值方法归纳如表1所不同得原理可以得到不同特性,根据元件保护得要求可选择适合它们得不同得保护原理.对差动保护而盲,即使采用相同得原理,但如果整定值不同,性能也有很大差异,以下针对这些问题展开分析.2 o 2制动系数与斜率之间得转换关系制动系数与曲线斜率就是两个不同得物理概念,在传统保护中经常用到得制动系数K z得概念定义为：式中:Iz'为动作电流整定值.?最大制动系数等于最大动作电流整定值与对应得制动电流之比.由于制动曲线一般不过原点,所以制动系数与制动曲线得斜率K s一般不相等,不要把两者混为一谈.图1给出了制动系数与制动曲线斜率之间关系得几何说明.当区外发生最严重故障得时候,Kz取得最大值,将Iz=Iz,max代人式(6) 就可以得到制动系数得最大值Kz ,max0 ?从上面可以瞧出,比率制动系数实际上就是一个变数,它随制动电流得大小而变化,厂家给出得制动系数通常就是指制动特性曲线上制动段得斜率而不就是整定计算中得制动系数,实用制动特性曲线上得制动系数随制动电流得变化而改变.表2说明了最大比率制动系数与比率制动斜率之间得关系.假定I q =00 8 A; I g=5 A;Iz,maX = 3 0 Ao? 从表中可瞧出,Kz,max与Ks得关系就是一条不过原点得直线关系,实际工程中K s 一般大于Kz , max, 2.3?制动曲线斜率与灵敏度得关系过原点得比率制动特性与不过原点得比率制动特性如图2所示.?过原点得动作边界认为不管电流互感器(TA)二次电流大于或小于额定电流,对应得误差都相同,不平衡电流随制动电流得变化根本上就是线性得,所以对应得制动曲线就是一条过原点得直线. 不过原点得制动曲线考虑到T A在它得额定电流以下误差很小,所以对应得不平衡电流就很小,可以认为就是一个很小得常量；而在TA电流大于二次额定电流时,误差很大,对应得不平衡电流就是非线性变化得,这样考虑更加符合实际情况,在动作区域平面图上我们可以瞧出两者得区别.过原点得比率制动特性动作区就是在ADCE以上.而不过原点得比率制动动作区为ABC以上.从几何上可明显瞧出,虽然过原点得制动曲线得斜率比不过原点得制动曲线得斜率小,但就是过原点得比率制动原理却没有不过原点得比率制动原理灵敏.因此,差动保护得灵敏度不仅与斜率有关,还与启动电流与拐点电流得大小得选取有密切得关系,不能一味地靠降低斜率来提升差动保护得灵敏度.3标积制动原理与比率制动原理之间得对应关系3.1标积制动原理与比率制动原理为提升差动保护得灵敏度,提出了标积制动式微机差动保护原理,该原理得最大优点就就是在不降,低差动保护可靠性得前提下,大大地提升了差动保护得灵敏度,目前采用得标积制动原理,一般将动作电流与制动电流变换到与比率制动原理相同得尺度下来判断,所以工程上现在用得最多得也就是开平方式得标积制动原理,如表l所示.比率制动原理与标积制动原理得区别在于制动电流与动作电流得取法不同,但它们在数学上就是可以相互推导得. 下面根据该公式来探讨一下标积制动原理与比率制动原理之间得关系.设Id, Iz为比率制动原理得动作量与制动量,Idb , Izb为标积制动原理得动作量与制动量, 有I* n | % + JiF. 二 !八一Lb 三小+田⑺'J — jii 1H h r|cw 6 a* tf < QI 0CO*.冢 0由三佛余弦定理町这部到1—八,透口耳f 小 +,/■ 一人工)/4 =--4Jf)/4(8)?从上面可以瞧出,标积制动量与动作量可以从 比率制动得动作量与制动量获得.从本质上瞧,差动保护原理可由两个局部组成,一局部就是动作电流与 制动电流得获取方法如表1所示；另一局部就是动作边界得确定.相同得差动电 流与制动电流得取法,但动作边界不同,特性就是不同得；同样得动作边界,假设差 动电流与动作电流得取法不同,特性也就是不同得.图 3为标积制动原理与 比 率制动原理之间得对应关系.?我们根据以上得取值方法来讨论标积制动原理与 比率制动原理之间动作边界得映射关系. 首先讨论比率制动原理中得Id=KIz 直线对应到标积制动原理中得直线得映射 关 系.流与中性点电流得夹角范围一般在［一 9 0° , 9 0° ］区间,理想情况下夹角为 0 0 ,比率制动原理反响出得量Iz = 0 ,为Id 轴,斜率为正无穷大,差动保护可靠 动作；如此时发电机没有接人系统,即IT = o,那么反响到比率制动平面上就是斜率 为2得故障特性曲线,保护也能够可靠动作,此时,标积制动原理计算出来得动 作量与制动量在动作平面上就是I d,轴.即使考虑到区内故障时相位差为 9 0 0 那么对应于比率制动原理来说,故障点为图4中K=2得直线OM 对应于标积制动 原理,相应得动作量不变,制动量变为0,故障点水平映射为I d 轴.由此可见, 标积制动原理将比率制动原理中得直线在内部故障得时候向逆时针旋转了,即离 开动作边界更远,所以保护在区内故障得时候将更灵敏.区外故障时,理想情况下,比率制动原理对应于I z 正轴,标积制动原理 也就是区内故障时,机端电式弧〞>L .河0 .比率制动幽现中一条斜率为尺的汽线站 应到标机制前原理的斜率为2K -1 K MU >九〕；相K > 2的区域的点•相应地映射为标枳制 动原理中的乙轴」分以下2种情况讨抡*对应于I z正轴,可见它不影响区外故障得可靠性.一般情况下,发电机在内部故障时,比率制动原理动作点落在动作区内, 而外部故障时保护落在制?动区内,也就就是落在TA得误差曲线以下.但也有这种情况出现,即在内部故障时,发电机还具有穿越性电流,动作点落在过渡动作区内,此时,标积制动原理能够将动作点往逆时针旋转,离开动作边界较比率制动更远,所以具有更高得灵敏度：在区外故障时,由于T A变比误差,TA饱与暂态过程中有衰减得直流分量等原因,动作点可能向保护过渡动作区域移动,使保护在区外故障时误动.标积制动原理将比率制动原理中I d=KIz直线逆时针旋转了一个角度,所以如要取得与比率制动相同得特性,相应得动作边界也要抬高一点.3.2? 比率制动斜率与标积制动斜率之间得数值对应关系?变化.下面推导比率制动系数与标积制动系数之间得关系,它只适用于动作边界过原点得情况.在此情况下比率制动与标积制动原理可以相互推导等效.如果动作边界就是一条不过原点得直线,要用标积制动原理来实现与比率制动原理相同得特性,那么相应地在标积制动空间中 ,动作边界就不能再为一条直线. 图 5 反映了这种区别.Q 510 H M3,机甯3再钟脱臂动作边界之闻的除界图5右面得直线反映得就是比率制动原理中得一个动作边界,要实现同样得特性,那么标积制动得动作边界就就是一条曲线.由于一般工程上制动系数很小,这时映射得曲线近似为一条直线,所以工程上用上述方法来近似就是可以接受得.标积制动原理提升了区内短路得灵敏度,如果把整定值对应起来,同样对区外故障得可靠性也不会有影响.4制动特性曲线原理〔各种抗饱与举措〕采用一条制动直线来实现差动保护,虽然相对说来整定比拟容易,由于二次侧得误差电流从本质上瞧就是非线性得,即随着外部短路电流得增加而增加, 所以实际上制动曲线也应该取成非线性曲线,但就是实现起来比拟困难,因此工程上通常采用分段折线得制动曲线来完成保护原理. 这样可以提升差动保护得可靠性与灵敏性,如图6所示.?随着电力系统得开展,短路容量增大,同时相应得短路时间常数也增大使得在外部短路过程中TA容易饱与,导致差动保护误动,所以国内外采用了不同得手段来检测T A饱与.西门子公司得差动保护采用得抗饱与举措就是增加了一个附加制动区,采用饱与检测器检测TA饱与,作为一个附加得制动举措.饱与检测器就是动态运行得,它在故障发生后得半个周期内做出决定. 在外部故障时TA饱与使制动电流初始值很大,移动到附加制动区域,而在区内故障时运行点沿着故障特性曲线移动.当检测到外部故障时,差动保护在一个选定得时间内闭锁(8个周期),只要运行点沿着故障特性曲线移动(2个周期),这种闭锁就可解除.用这种方法可以防止外部故障TA饱与得情况下差动保护误动.5Y/△变压器差动保护T A全Y接入得启动电流与拐点电流得合理性?以有名值整定时,应以软件电流得归算侧作为整定依据：假设归算侧为主变压器得Y侧TA,那么在算出得定值根底上应乘以3(1/ 2).原因就是：从软件方面瞧,为了校正Y/△带来得相位与幅值差,本来由TA接线来完成得校正交给了软件来完成(但有得保护可能在整定时已考虑了3(1/2 )得因素,这将会引起混乱,最直接得方法就是用实验来验证).实验验证方法如下：①Y/△变压器Y侧TA上加单相电流,此时动作值应为3 (1/2)倍得定值,②在ABC三相同时加对称电流时,达定值时动作. 6发电机裂相横差保护启动电流与拐点电流得合理性发电机裂相横差保护整定相比照拟复杂,它与所使用得一次TA变比、分支得组合方式都有关系,尤其当两个臂得分支数不相等时更加复杂.如果发电机分支组合后差动臂得2个TA得变比不一致,将导致误差得增加,所以裂相横差保护得启动电流应该比完全差动保护得启动电流大.发电机裂相横差保护整定可参考发电机差动保护得整定原那么整定,但就是要充分考虑到所用得一次TA变比对定值产生得影响.整定考虑得原那么就是：当区外发生严重故障时,TA在允许范围内得误差不应该误动.7 结论本文对发电机差动保护中长期存在得许多值得探讨得问题进行了详细得分析.通过分析制动曲线得含义,得出通过原点得制动曲线才就是制动系数,不经过原点得制动曲线在工程中实质上就是指曲线得斜率,而曲线得斜率与制动系数之间有相应得转换关系,不能互相替代；不同得原理其实包含灵敏度得差异,不能一味地降低保护得定值来提升保护得灵敏度,选择适宜得保护原理对提升保护得灵敏度具有重要得作用；标积制动原理与比率制动原理得差动保护,灵敏度也就是不同得,但就是它们之间又有联系；T A得误差就是发电机差动不平衡电流得惟一来源,因此理论上,启动电流与拐点电流主要与TA得特性有关.本文还讨论了Y/△变压器差动保护TA全Y 接入得启动电流与拐点电流得合理性,以及发电机裂相横差保护启动电流与拐点电流得合理性,并尽可能在详细分析得根底上给出相应得结论.。
比率制动式差动保护
变压器差动保护一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）；二：差动保护的定义由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述：1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高=220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KVA,I1’：流过变压器高压侧的一次电流；I”：流过变压器低压侧的一次电流；I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；nh：高压侧电流互感器CT1变比；nl：低压侧电流互感器CT2变比；nB：变压器的变比；各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2”I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB2、区内：CT1到CT2的范围之内；3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地）单相接地故障以及匝间、层间短路故障；四：差动的特性1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图：下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性：o：图二的坐标原点；f：差动保护的最小制动电流；d：差动保护的最小动作电流；p：比率制动斜线上的任一点；e：p点的纵坐标；b：p点的横坐标；动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时，由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此，图中阴影部分，即差动保护的动作区；制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。
SEL587比例制动差动保护折线的测试方法
比例制动差动保护折线的测试方法SEL587保护装置说明书介绍的折线测试方法是如下： 制动差动元件折线测试：SLP1和SLP2整定值图1：百分比制动差动特性和折线测试制动折线1百分比：SLP1整定值 步骤1、通过前面板或串行口执行SHOW 命令并检查制动折线1百分比（SLP1）整定值，TAP1整定值，TAP2整定值和制动电流折线1限制（IRS1）整定值。
步骤2、执行TARGET 5命令。
SEL-587继电器将在前面板上显示几个差动元件状态。
步骤3、连接电流源到IAW1输入，极性端连到端子101而非极性端连到端子102。
连接另一个电流源到IAW2输入，极性端连到端子107而非极性端连到端子108。
步骤4、计算绕组1的测试输入电流：A TAP SLP IRS IAW *1*20011*1*8.01⎥⎦⎤⎢⎣⎡+= 此计算使得测试点在差动特性IRS1整定值80%位置。
见图1。
如果SLP2=OFF ，可使用下面的方程：A TAP SLP P O IAW *1*211100*87*21⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=此计算使得测试点在O87P 整定值与SLP1交点之上。
见图1。
这里SLP1、IRS1、O87P 和TAP1是继电器的整定值，A 是表格1所示的连接常数。
表格1：用于测试的电流连接补偿打开连接到绕组1输入（IAW1）的电流源并使电流等于步骤4计算的量值。
A （87R1）的LED 将在电流输入到绕组1输入时点亮。
计算在SLP1门槛下的预期绕组2输入（IAW2）电流：B TAP SLP IRS IAW *2*20011*1*8.02⎥⎦⎤⎢⎣⎡-= 如果SLP2=OFF ，可使用下面的方程：B TAP SLP P O IAW *2*211100*87*22⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=这里SLP1、IRS1、O87P 和TAP2是继电器的整定值，B 是表格1所示的连接常数。
打开连接到绕组2输入（IAW2）的电流测试源，并使其角度与IAW1反向180°。
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比率差动继电器程序流程
输入参数（所需参数）
S n ：变压器额定容量。
单位：MV A U n ：变压器额定电压。
单位：kV U%（X σ）：短路电压百分比 n ：电流互感器变比
α0：需要动作的最小匝间短路百分比 I n ：变压器额定电流
n I =
I cn ：电流互感器额定电流n cn I I n
=
短路电流计算部分
计算匝间短路百分比为α1~α2范围内（关心的范围）的短路电流（电流互感器中） 对每一个αi ，求其对应的短路电流I d i ()2HK 11X =1.11+X 2.120.1+2σααα⎛⎫
- ⎪-⎝⎭
()2HL σ1.1
X 11X 1.112ααα⎛⎫=-++ ⎪-⎝⎭ ()2LK σ1.120.11X 1X 2+ααα⎛⎫+- ⎪⎝⎭
=- ΣHK HL LK X X X X =++
H ΣLK X 0.5X X =- K ΣHL X 0.5X X =-
d i nc I =
继电器动作特性整定部分
同样地，按上一部分计算α0对应的短路电流I d0 门槛电压I 0选为0.6I d0（0.6为安全系数）
双绕组变压器两侧电流互感器获取的电流分别为I 1和I 2 12d I I I =+ 12
res 2
I I I -=
if I res <1.25I cn ：I d >I 0就动作
if I res >1.25I cn ：I d >I res +I 0-1.25I n 就动作
将获取的I d 和匝间短路百分比为α1~α2范围内（关心的范围）的短路电流进行对比或者插值就可以得到实际的短路匝数百分比
算例
S n =240MV A U n =500kV U%（X σ）：短路电压百分比 n=60 α0=0.5%
n I =
= 0.277kA n
cn I I n
=
=4.62A 关心匝间短路百分比为0~0.02，计算步长为0.001
I 0取0.6*1.968=1.181。
假设继电器获取的I d 为2.2A 。
可以从表中得到短路匝数百分比为0.0111左右。
满足以下条件应动作 if I res <1.25I cn ：I d >I 0
if I res >1.25I cn ：I d >I res +I 0-1.25I n。