第9章微机保护

( I I ) / 3 I e j 30 I by 2 by1 cy 1 by1
( I I ) / 3 I e j 30 I cy 2 cy 1 ay1 cy 1
相位补偿后各相电流只改变了相位角，而模值没有改变。
（3）比率差动保护 动作方程
电力变压器微机保护
1、特点
变压器微机保护在硬件上与线路微机保护 相类同，由于保护上的特殊要求，软件上较常 规高压设备保护在使用方便、性能稳定、灵敏 度和可靠性等各方面都具有明显突出的特性。 新型的变压器微机保护软件采用了工频变化量 比率差动元件，提高了变压器内部小电流故障 的检测灵敏度。
2 、中、低压变电所主变压器的保护配置 （1）主保护配置 1）比率制动式差动保护。中、低压变电所主 变容量不会很大，通常采用二次谐波闭锁原理 的比率制动式差动保护。 2）差动速断保护。 3）本体主保护。本体瓦斯、有载调压重瓦斯 和压力释放。 （2）后备保护配置 主变压器后备保护均按侧配置，各侧后备保护 之间、各侧后备保护与主保护之间软件硬件均 相互独立。
（2）内部和外部故障信息的提取方法 根据比较被保护对象输入和输出电气量的基本原理 实现的。
1）电流差动法：性能特别优越的一种获取内 部故障信息的方法。 2）电流相位比较法：它只利用了电流相量中 的相位信息，舍去幅值信息。 3）方向比较法：比较被保护对象各端功率方 向判断内部或外部故障。
4）量值区分法：用数值大小区分内部或外部 故障。 5）逻辑判定法：根据逻辑关系判定区内外故 障。
K g U 3N
＜
U 3 N K pU 3T
1）系数自调整式3次谐波电压接地保护
U 3 N (t ) N c (t t cc )U 3T (t )
＞ K gU 3N
式中
N c U 3 N (t ) / U 3T (t )
2）3次谐波电压比突量式接地保护
小电流接地系统变压器后备保护的配置： 1）三段复合电压闭锁方向过电流保护。Ⅰ段 动作跳本侧分段断路器，Ⅱ段动作跳本侧断 路器，Ⅲ段动作跳三侧断路器。 2）三段过负荷保护。Ⅰ段发信，Ⅱ段起动风 冷，Ⅲ段闭锁有载调压。 3）冷控失电，主变过温告警（或跳闸）。 4）电压互感器断线告警或闭锁保护。
大电流接地系统变压器后备保护的配置：
4 、微机变压器差动保护的原理和算法
具有折线制动特性的差动原理和算法 ：
三段折线式比率制动特性方程
I d ＞ I d . min
（ I br ≤ I br1）
I d ＞K ( I I ) I 1 br br1 d . min
动作区 α2 α1 制动区
I br1＜
Id
I br
2 ( I br
5）差流速断按躲过变压器的励磁涌流、最严重 外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等整 定。 6）最小制动电流一般取变压器二次额定电流值。
4、复合电压闭锁过电流保护
作用：复合电压闭锁过电流保护作为变压器或相 邻元件的后备保护，过电流起动值可按需要配置 若干段，每段可配不同的时限。 （1）保护原理 由复合电压元件、相间方向元件及三相过电流元 件构成“与门”。相间方向元件可由软件控制字 整定“投入”或“退出”，相间方向的最大灵敏 角也可由软件控制字整定为- 45° （ - 30° ）或 135°（150°）。复合电压元件和相间方向元 件的电压输入可取自不同的电压互感器。
3.5 故障信息
故障信息的识别、处理和利用是继电保护技术 发展的基础。 1、故障信息和故障分量
故障信息可分为内部故障信息和外部故障信息 两类。
研究故障信息可用叠加原理加以研究信息的 特征。
故障状态 非故障状态 故障附加状态
2、故障信息的识别和处理
（1）故障信息与非故障信息的区分方法
消除非故障法的理论依据是叠加原理。发生短路时， 由保护安装处测量的实测电压、电流量减去非故障 状态下的电压、电流就可获得故障分量。
（2）差动保护电流互感器接法分析
Y，d11变压器微机保护相位补偿是由微机保 护软件内实现的。设相位补偿前的电流 为 Iay1 、Iby1 、Icy1 ，补偿后电流为 Iay 2 Iby 2 ，cy 2 I 补偿方法如下：
( I I ) / 3 I e j 30 I ay 2 ay1 by1 ay1
低压： K
bL

I N 2h I N 2L
2）差动最小动作电流一般取变压器额定电流的 0.3~0.5倍。
3）比例制动系数一般取0.5。 4）励磁涌流中二次谐波含量很大，其他高次谐 波也占相当比例，通过对装置的合理调整，使谐 波分量占基波的15%~25%，使保护不动作，达 到变压器空载投入时闭锁差动保护的目的。
除上述保护外应考虑设置接地保护。通常针对如下 三种接地方式配置不同的保护。 1）中性点直接接地运行，配置二段式零序过电流保 护。 2）中性点可能接地或不接地运行，配置一段两时限 零序无流闭锁零序过电压保护。 中性点经放电间隙接地运行，配置一段两时限式间 隙零序过电流保护。 对于双圈变压器，后备保护可以只配置一套，装于 降压变的高压侧（或升压变的低压侧）；三绕组变 压器，后备保护可以配置两套：一套装于高压侧作 为变压器的后备保护，另一套装于中压侧或低压的 电源侧，作相邻后备。
相电流差工频变化量选相元件是在系统发 生故障时利用两相电流差的变化量的幅值特征 来区分各种类型故障。
（1）单相接地短路故障
I ABF 3 C1 I 1F I BCF 0 I CAF 3 C1 I 1F
单相接地短路故障的幅值是两相非故障相电流电流 差等于零 。
≤
I br 2
I br
＞ I br 2
＞K
I br 2 ) K1 ( I br 2 I br1 ) I d . min
差动电流 I d II III 制动电流 I br II III
三绕组变压器：
差动电流 I d II III IIII 制动电流可用下面两种方法： 1）
I br I I I II I III
2） I br max( II , III , IIII )
发电机微机保护
1、发电机微机保护
（1）采样值纵联差动保护
电流瞬时值采样值在每一个时刻都满足基尔霍夫定 律，其动作方程为：
id (k ) K ir (k )
为防止短时干扰的影响，应重复判断M次，再发出 命令。

பைடு நூலகம்
或
S 2
I 2 sin(arg ) U 2
S 2 I 2 R U 2 I I 2 I U 2 R
≤0
≥ 2
可用虚部、实部表示为
为保证可靠性，增加一个辅助判据：
I 2 I U 2 U
3、定子绕组接地故障保护
由于3次谐波电压随负荷和励磁电流大小 变化而变化，通常都利用机端和中性点3次谐 波电压相对变化，比较典型的方案如下式：
选相流程步骤： 1）判断是接地短路还是相间短路； 2）如果是接地短路，先判断是否单相接地； 3）如果不是单相接地，则判断哪两相接地； 4）如果不是接地短路，则先判断是否三相短路； 5）如果不是三相短路，则判断是哪两相短路。
接地？
哪一相 接地? 哪两相 接地?
哪两相 短路?
1、相电流差工频变化量选相
Id Ih Im IL
I res max{ I h 、 Im 、L } I
保护同时利用差动电流中的2次谐波分量作为 励磁涌流闭锁判据：
Id2 K2 Id
采用波形比较技术将变压器励磁涌流和故 障电流区分开来。闭锁方式采用分相闭锁。
差动速断保护： 当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬 时动作于出口。 其中： 1）躲过空投变压器时产生的最大励磁涌流； 2）躲过外部短路时产生的最大不平衡电流。 当差动保护电流互感器选择合适时，变压器 外部短路流过差动速断的不平衡电流小于变 压器励磁涌流，因此差流速断定值可考虑只 躲过变压器励磁涌流。
（1）发电机与系统并列运行时的判据
( I f 2 f 2 (S 2 1 )
（2）发电机与系统解列运行时的判据
( I f 2 f 2 ( I 2 I ) ( U 2 U 2
利用相位比较时，动作方程为
I 2 360 arg 180 U 2
Re [U BC I A e j 45 ] 0
当采用微机保护时，用程序的方法进行。
变压器星形侧相位补偿式：
I ar
I br
I aY I bY 3
I bY I cY 3
I cY I cY 3
I cr
星形侧带变压器中性点零序电流补偿法：
I qo (4 ~ 10 ) I 2 N
差流越限告警：正常情况下监视各相差流，如 果任一相差流大于越限启动门槛，发出警告信 号。 （4）定值整定 1）差动平衡系数计算 变压器一次电流： 二次电流：
IN2
IN SN 3U N
K con I N nTA
bm
平衡系数，中压： K
I N 2h I N 2m
＞ SI N I T cos
故障分量差动算法，其动作方程为：
i N (k ) iT (k ) K i N (k ) iT (k )
2、反应定子不对称故障的故障分量保护
由于内部故障与外部故障时机端负序电压与负序电流的 故障分量的相位差接近1800。因此，比较机端负序电压 和电流故障分量的相位就能正确确定发电机内、外部故 障。
I 1I I ar aY n 3
1 I cr I cY I n 3
I 1I I br bY n 3
变压器低压侧相位补偿方程为