电力系统差动保护,主要保护原理：变压器差动保护,需要说明的是：虽然差动保护具有一定的抗TA饱和的能力,

RES TA TB TB TC TC TA
自耦变压器 {| I A I c |, | I B I a |, | I C I b |} I RES MAX






主要保护原理：变压器差
动保护
区外故障TA饱和：变压器低压侧区外AB两相短路，A相TA 饱和
主要保护原理：变压器
差动保护
方案1、2的选择可通过实测发电机在不同运 行工况下机端和中性点三次谐波的大小，通过计 算比较后确定，可有效避免单一判据三次谐波判
主要保护原理：发电机定子接地保护
另外，在“基于机端和中性点三次谐波电 压故障分量原理的发电机定子接地保护”的研 究上，也取得了一定的阶段性成果。 本方案利用发电机在正常运行和非接地故 障时机端和中性点三次谐波电压故障分量的相 位差和发生单相接地故障时相位差的不同做为 保护判据。 实验表明，发生发电机定子绕组单相接地 故障时，具有很高的灵敏度，同时，在发电机 发生振荡等异常工况下判据可靠不动作，具有 良好的可靠性和选择性。
主要保护原理：变压器
差动保护 虚拟制动量TA饱和识别专利技术：
在区外故障起始时刻时，TA不会饱和，因此 区外故障TA饱和时制动电流总是先于差动电流 出现，而区内故障时，制动电流和差动电流同 时出现，利用这个特点，即时差法判断区内和 区外故障，在判出区外故障后投入TA饱和判据。 在TA饱和后，电流过零点时TA总能够正确传 变电流，故在一个周期内，差动电流有一段时 间很小，即差动电流不是连续的，会出现间断， 我们利用这个特点判断TA饱和。
主要保护原理：变压器差动保护
零序差动 • 用于普通Y/D变压器和自耦变压器。 • 与空载合闸涌流、过励磁电流完全无关。 • 单相接地故障和高阻接地故障，有较高的灵敏度。 • 制动电流的选取： 普通变压器 | I I |, | I I |, | I I |} I MAX{
jX
Z2
Z st
•
Z3
IV
III II I
Xd
'
Z1
r
主要保护原理：逆功率保护
主汽门关闭可能在无功功率为任意值时 发生，最不利的情况是在接近额定千乏数 时，而且从进相运行到滞相运行很宽的范 围内，要想保持动作功率基本不变，必须 从测量精度和软件设计上进行仔细的考虑。
主要保护原理：逆功率保护
• • 采用高精度的专用CT 动作边界的灵活控制 jQ
2 1
P
jQ
3
2
P
2
1
2
3
(a )
(b)
主要保护原理：转子接
地保护
• 乒乓式开关切换原理
•
硬件电路改进
E
K
Rg
(1 ) E
S1
R R
I1
S2
R1
I2
U1 ,U 2
R
R
传统的转子接地切换采样原理接线图
主要保护原理：转子接
地保护
• 改进电路的主要优点： 正常运行时回路无电流。 简化接线，公式简单，提高精度。
k 1
k
主要保护原理：变压器
差动保护
• TA饱和开放判据—点差
一个周期内判断差流波形中满足下式的点的个 数。
| ik || ir |
n
k 1 一个周期采样24点，判断为区外故障后如果满 足该方程的点大于18个就开放保护，否则闭锁保护。
| ik || ik |, |ir | 0.2 * Max(| i1 |, | i2 | ... | in |)
主要保护原理：发电机定子接地保护
外加20Hz电源定子接地保护
国内首家提供外加20Hz电源注入式定子单相
接地保护的制造厂家。 灵敏度高，保护动作无死区。 发电机停机状态可以起保护作用。
注入电源进口西门子设备，可靠性高。
和基波零序电压相配合，构成可靠的定子单
相接地保护。
主要保护原理：发电机定子接地保护
1 &
Ia,b,c
I/V
C相过流 励磁开关辅助触点 断路器辅助触点
0
1
Z
t4
跳闸 0
R
t3
0
&
Ua,b,c
V/V
Z< R<
&
t1
t2
R Z
非电量保护配置
• 提供25路(可扩展至50路)不带延时的非电 量直接跳闸； • 提供16路经CPU延时后跳闸。
大型水电机组保护配 置的特点
遵循国家继电保护的有关规程。 特别是要满足《防止电力生产重大事故的二十五 项重点要求的“继电保护实施细则”》。 结合清华大学发电机内部短路计算的研究成果， 根据机组的结构和电气参数，采用科学的、定量 化的计算工作，比较各种主保护方案在分支引出 的各种可能组合方式下，以及在定子绕组各种相 间和匝间故障情况下流经保护的短路电流及灵敏 度数值，力争发电机定子绕组任一点故障，在一 套保护单元内有两套及以上的保护灵敏动作，以 此确定机组保护的最佳配置方式 。
主要保护原理：发电机定子接地保护
• 基波零序电压动作判据为：｜3Uo｜＞Uop • 三次谐波电压动作判据为： – 方案1：
.
. .
ห้องสมุดไป่ตู้
U3s K U3n
'
– 方案2：
U 3s K p U 3n K U 3n
"
.
.
Uop为基波零序电压整定值；U3S 和U3n 分别为发电 机机端TV开口三角绕组和中性点TV输出中的三次谐波分 量；K’、K”分别为方案1、方案2的制动系数，它们是不 同的正实数。
主要保护原理：过励磁保护
• 下图为某500kV变压器的过励磁曲线
主要保护原理：过励磁保护
• 用对数拟 合的方式 很好吻合 变压器过 励磁曲线。 • 用直线拟 合的方式 超过变压 器过励磁 能力。
主要保护原理：发电机定子接地保护
改进的基波+三次谐波原理定子100%接地 保护
• 基波零序电压保护发电机 从机端算起的 85~95%的定子绕组单相接地； • 三次谐波电压保护发电机中性点附近定子 绕组的单相接地。
外加20Hz定子接地保 护
20Hz 带通滤波器 发电机 配电变压器 Tn 20Hz 电源装置
Rn
VD
CT I WFB-800保护装置 U
主要保护原理：失步保护
• • 三阻抗原理； 准确判别振荡中心 位置，区内跳闸， 区外信号； 跳闸时机的适时选 择，电流最小时跳 断路器。 该原理判据的保 护在各型水电、火 电机组上经实践检 验，运行情况良好， 完全满足运行要求。
Ir
完美的解决了保护可靠性、快速性和灵敏 性之间的矛盾。
主要保护原理：变压器
差动保护
增量差动-稳态比率差动保护的有益补 充
• 解决了振荡中区内故障保护的快速性问题。 I I I • 内部小匝间短路和高阻接地时保护有较高的灵敏 I I I I .... I 度。 | I || I 2 I | 相电流增量： 动作区 I Max Max(| I |, | I 2 | .... | I n |) 差动电流： 1 制动区 制动电流： 0.2I e Id
主要保护原理：过励磁保护
目前的拟合方法：
1.变压器过励磁倍率与时间的关系拟合，方程如下：
t = 0.8 + 0.18*Kt/(M-1)2
2.两点之间用直线的方式拟合。 3.本装置的拟合方式，两点之间用对数的方式拟合，方程 如下： t = 10-K1*N+K2 式中：K1、K2为常数，由软件计算，不需要用户整定。
主要保护原理：变压器
差动保护
虚拟制动量TA饱和识别专利技术
主要保护原理：变压器
差动保护
• 时差法判断判断区内区外TA饱和
i 0.5i
d n d k 1 k f n
i | i |, i | i |
f
从故障起始点如果连续三个点中有两个或三 个点满足上式时，判为区内故障，反之认为是区外 故障TA饱和，转入TA饱和开放判据。
主要保护原理：变压器
差动保护 TA饱和：
当区外发生故障时，由P级电流互感器构成 的比率制动式差动保护，因互感器饱和可能造 成保护误动。为了使P级互感器应用于差动保护， 必须要提高差动保护的抗区外故障TA饱和的能 力。 采取自适应提高定值的方式，防止外部故障 时由于TA饱和引起差动误动，当差流中的三次 谐波与基波的比值大于某一定值时，自动提高 比率制动差动的动作值、改变比率制动系数和 最小制动电流，进一步提高了保护的可靠性。
主要保护原理：突加电压保
护(误上电保护)
发电机在盘车或静止时，发生出口断路 器误合闸，系统三相工频电压突然加在机 端，使同步发电机处于异步启动工况，由 系统向发电机定子绕组倒送的电流（正序 电流）在气隙中产生的旋转磁场在转子本 体中感应工频或接近工频的电流，从而引 起转子过热而损伤，还可能由于润滑油油 压不足使旋转轴承磨损。因此，对大型发 电机应装设该保护。 发电机正常并网后，误上电保护自动退 出运行。
区外故障TA饱和：变压器高压侧区外A相接地，A相 TA饱和
主要保护原理：变压器
差动保护
区内故障TA饱和：变压器高压侧区内A相接地，A相 TA饱和
主要保护原理：变压器
差动保护
需要说明的是：虽然差动保护具有一定 的抗TA饱和的能力，但在电流互感器的选 型上最好按照即将颁布的《保护用电流互 感器选型导则》的要求，选用TPY型电流互 感器。 发生TA二次回路断线后，可选择闭锁或 不闭锁差动保护出口。对大型发电机-变压 器组，在没有TA二次限制过电压装置之前， TA二次断线差动保护跳闸是合理的。
区外故障在TA线性传递区满足：
k 1
N
i 0
k
主要保护原理：变压器
差动保护
• 变特性的差动保护技 Isd 术 根据不同的故障类型， 设置不同的动作特性， Iop.1 达到严重故障快速动 Iop.0 作，轻微故障灵敏动 0 作的效果。
Id 速断区
速动区
K3
K2
灵敏区
K1
Ir.0
Ir.1 比率差动
E
K
Rg
(1 ) E
S1
D1
D2
S2
I1
R1
I2
U1 ,U 2
R
R
改进的转子接地切换采样原理接线图
主要保护原理：转子接
地保护
目前转子接地保护大多采用注入式或乒 乓式，由于保护原理的要求，这两种保护 均不能双套化，否则会相互影响导致测量 失误。可采用一套运行一套备用的方式， 需要时再相互切换，应在设计时考虑好回 路，保证带电切换时的安全性和保护装置 的可靠性。
主要保护原理：变压器
差动保护
TA饱和主要有暂态饱和和稳态饱和。 通过对大量的TA饱和后的波形分析，发现 TA饱和后主要波形有两种形式，一种是对 称波形（稳态饱和），一种是不对称波形 （暂态饱和）。 对大量的不对称波形进行谐波分析， 其中二次谐波含量最大。二次谐波闭锁原 理差动保护具有较强的抗区故障TA暂态饱 和的能力。
许继公司在继电保护领域从电磁型、整 流型、晶体管型，集成电路型到16位微机型 等几代产品，每一代产品都取得过辉煌的成 就，特别是WFB-100（WBH-100）型微机 发电机变压器的保护，更取得了前所未有的 辉煌业绩，积累了近千套发电机、变压器保 护的开发和运行经验，我们在基于32位处理 器 的 WFB-800(WBH-800) 型 产品上更有经 验，有能力作的更好。
主要保护原理：突加电压保护
(误上电保护)
当停机、盘车或起动升速但磁场开关未闭合时误合闸， 过流元件快速动作于跳闸。同时，由于发电机处于同步电 机的异步起动过程，阻抗元件延时动作于跳闸，构成双重 化保护；当并网前，机组启动，断路器断开，而磁场开关 闭合时，过流元件退出工作，此时，若正常并网，阻抗元 jx 件不动作，误合闸保护不会动作，若发生误合闸，阻抗元 A相过流 件动作于跳闸。 B相过流
n n(k )

n ( k 2 T )




d

1
2

d
n
r
d
Max
I d 0.7 I r
动作方程：
0.2 I e
I res
主要保护原理：变压器
差动保护
分侧差动
• 用于每一个绕组有两个引出端子的单相变压器。 • 分接头调压不产生不平衡电流，互感器同型也 是不平衡电流减小，动作电流小，灵敏度高。 • 与空载合闸涌流、过励磁电流完全无关。 • 单相接地故障，有较高的灵敏度。 • 不能保护变压器绕组的匝间短路，需要纵差保 护配合构成匝间短路主保护。
大型水电机组保护配 置的特点
三峡右岸机组保护配置情况
总体配置 发电机主保护配置方案（完全纵差、不完全纵差、 裂相横差、单元件横差） 主变压器主保护配置方案（纵差、零序差动） 定子单相接地保护配置方案（基波零序电压原理 +注入20Hz电源原理） 其他（主变方向过流、GCB失灵）
许继公司发变组保护的 技术优势
许继公司发变组保护 工程业绩
水电机组部分业绩
序 号 1 2 3 4 5 工程名称 备注 装机容 量 750MW WFB800 320MW WFB800 225MW WFB800 300MW WFB800 250MW WFB800