换流变及滤波器保护

暂态不平衡保护原理
I ub I ubqd I ub K ubzd I tro
暂态不平衡电流是指补偿了 正常情况下的固有不平衡电流之后 的不平衡电流。公式中 I ub为交流 滤波器的暂态不平衡电流，I tro 为交 流滤波器的穿越电流，I ubqd为不平 衡起动值，K ubzd为暂态不平衡保护 定值。
双CPU独立采样、计算。 不同的保护功能均有对应的启动元件；只有CPU2起动元件
和CPU1保护元件对应，保护才出口；
两个CPU系统之间均进行完善的自检和互检，任一CPU板故 障，闭锁装置并发报警信号。
RCS-977换流变压器保护
保护配置
差动保护 过流及零序过流保护 过电压保护 过激磁保护 饱和保护
作特性的影响。
换流变压器饱和保护
• 饱和保护主要防止换流变压器在流过较大直流电流的时候，
产生较大的、不对称的励磁电流可能导致变压器的热损坏。
• 装置检测接地支路的零序电流来进行饱和保护判断。根据 生产厂家提供的换流变压器流过的直流电流、零序电流和运 行时间的对应表，装置根据这些数据分段线性化成为一条反 时限动作曲线，并根据实时的外接零序电流进行反时限累计 判断。 • 由于饱和保护动作时间较长，并且可能由于直流控制系统 的不恰当控制导致较大直流流过换流变压器，在反时限累计 达到定值的70%时装置将告警并输出控制系统切换信号以切换 控制系统。
差动速断 大差 比例差动 工频变化量差动
TA10
TA9
阀角绕组差动
*
TA4
*
*
*
阀控
变压器保护的关键问题
励磁涌流识别 差动保护原理 TA断线判别 过激磁测量的精度
差动保护二次电流调整与涌流识别
装置中的差动保护设有两种励磁涌流闭锁原理。第一 种是采用三相差电流中的二次谐波的含量即谐波制动 来识别励磁涌流；第二种是利用波形畸变识别励磁涌 流。 二次谐波浮动门槛定值判据：在投入该功能的情况下， 在空充变压器过程中，保护会自适应的采用浮动的励 磁涌流谐波闭锁定值，在空充开始的一段时间之后降 低二次谐波闭锁定值以提高躲避励磁涌流的能力，同 时随着时间的推移将二次谐波闭锁定值向用户整定定 值靠拢。
直流滤波器保护典型配置
差动保护 过流保护 反时限过负荷保护 稳态不平衡保护 暂态不平衡保护
12/36次直流滤波器
12/24次直流滤波器

过流

过流
20/20 * * 20/0.5
* *
20/20 20/0.5
20/20 * * 20/0.5
* *
20/20 20/0.5

稳态不平衡保护原理
I ub I ubqd I ub K ubzd I tro
Iub为交流滤波器的不平衡电流， Itro 为 交 流 滤 波 ຫໍສະໝຸດ Baidu 的 穿 越 电 流 ， Iubqd 为不平衡起动整定值， Kubzd 为不平衡系数保护定值。
为了提前提醒运行人员注意，装置在长延时段 的稳态不平衡保护中配置了一段报警功能，报警的 延时时间和不平衡报警延时定值相同。
• 由于交流滤波器中流过大量的谐波分量， 可能造成交流滤波器的谐波过负荷，因 此装置中对滤波器中的每个电阻和电抗 元件设置了定时限和反时限过负荷保护。 • 装置根据用户整定输入的电阻和电抗的 发热试验数据利用最小二乘法拟合出反 时限的动作方程。
RCS－976D直流滤波器保护
• RCS－976D直流滤波器保护适用于各种 接线方式的直流滤波器及保护配置 。 • 装置的采样率为工频每个周波96点 ，保 证了对高次谐波的响应。 • 装置主要响应3、6、12次谐波电流。
I母
II母
*
TA1 TA2
*
引线差动 零差 TV
TA6
* *
* *
TA5
交流角侧绕组差动 零差
TA11
TA12
交流星侧绕组差动 零差
*
TA8 角接 小差 差动速断 比例差动 工频变化量差动 TA7
*
差动速断 星接 比例差动 小差 工频变化量差动 阀星绕组差动 TA3
故障录波与故障分析软件
保护装置的录波功能对事故后分析故障原因具有 重要意义，为此我们开发了完善的故障录波功能。 录波方式分为两种： 一是CPU录波，它记录了保护的各种原始模拟量、 保护用的中间模拟量、保护的出口状态等。 二是 MONI 板设有完整的故障录波功能，录波时间 长。

定值整
定菜单

模拟量
实时值菜
单
RCS－976A交流滤波器保护
• RCS－976A交流滤波器保护可提供一台 交流滤波器所需要的全部电量保护；并 适用于各种接线方式的交流滤波器及保 护配置 。
HP3滤波器
高端电容器不平衡保护 差动保护 过流保护 零序过流保护 低端电容器不平衡保护 电阻谐波过负荷保护 电抗谐波过负荷保护 失谐监视
过流型低端不平衡保护
• 低端不平衡保护主要保护滤波器组低端电 容器，防止电容器击穿损坏。装置设有一 段定时限谐波过流报警和两段定时限谐波 过流跳闸，低端不平衡保护固定用低端电 容器不平衡电流。该保护敏感于低端电容 器不平衡电流的均方根值，频响范围为 50Hz-1800Hz。
电阻和电抗的谐波过负荷保护
差动速断 比率差动 变化量比率差动

滤波器暂态不平衡 滤波器稳态不平衡

差动速断 比率差动 变化量比率差动

滤波器暂态不平衡 滤波器稳态不平衡

滤波器过负荷

滤波器过负荷
40/1 *
40/1 *
12/36次直流滤波器
12/24次直流滤波器
稳态不平衡保护
• 由于直流滤波器不平衡状态较难稳定， 所以装置没有对稳态不平衡进行固定补偿。 • 稳态不平衡保护设有一段报警功能，当满 足动作条件后进入报警延时，当报警延时 满足后发出稳态不平衡报警信号，以便提 醒运行人员进行处理；然后再经过跳闸延 时之后动作于跳闸。
判别故障的四个条件： 任一侧任一相间工频变化量电压元件起动； 任一侧负序相电压大于6V； 起动后任一侧任一相电流比起动前增加； 起动后最大相电流大于1.1 Ie
差动保护起动而不满足上述四个条件，则判TA断线。 由于利用了电压与电流量相结合的方法，可获得更
多的信息来准确地判断各种情况下的TA二次回路断线 以及短路。
外 部 开 入
32bit CPU1 保护板 串打 口印 QDJ +E
³ ö ¿Ú 继电器
µ Í Í ¨ Â˲ ¨
14bit A/D
DSP3 DSP4
¹ â ¸ ô
外 部 开 入
32bit CPU2 管理板
硬件框图
串打 口印
保护主体方案
一台装置完成所有的主保护、后备保护功能的思想。
保护 ＋ 起动 出口方式， CPU2作用于起动继电器，CPU1 作用于保护逻辑；杜绝由于硬件损坏导致的误动。
过激磁保护
过激磁倍数可表示为: n=U/f 其中U和f分别为换流变压 器端部电压的标幺值和频率的标幺值
装置采用正序电压相角软件测量频率和三相电压瞬时值 均方根测量电压幅值的方法，使得过激磁倍数的测量 值不受系统频率变化的影响，其测量精度在±1% 以内，
这样减少了过激磁倍数测量值的误差对过激磁保护动
] t Kszd
非常反时限 极端反时限
srzd
谢谢
换流变和滤波器保护
南瑞继保电气有限公司 2009-6-10
装置的总体方案与关键技术
保护＋起动的双CPU并行计算方案 工频变化量差动保护+稳态差动保护 完备的后备保护
满足实时高速并行运算的硬件
½» Á÷ ÐÅ º Å µ Í Í ¨ Â˲ ¨ 14bit A/D
DSP1 DSP2
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HP3
* *
交流滤波器
差动速断 比率差动 变化量比率差动
过流保护

零序过流 失谐监视 高端暂态不平衡 高端稳态不平横

电抗器谐波过负荷

低端暂态不平衡保护 低端稳态不平衡保护
电阻谐波过负荷
* * * *
* *
稳态比率差动保护
I d I d I d I r I d 0.2 I r I cdqd K b1 I r 0.2 I e 0.04 I e I cdqd max{I tro , I blq } I hi I tro I blq I r 0.2 I e 0.2 I e I r I e Ir Ie 0.75I r I e K b1 0.8I e 0.04 I e I cdqd
Ihi、Itro、Iblq分别为滤波器的高端电流，穿越电流和 避雷器支路电流 ; Icdqd 为稳态比率差动起动定值，Id 为差
动电流，Ir为制动电流，Kbl为比率制动系数整定值。
稳态不平衡报警和稳态不平衡保护
• 装置能够补偿交流滤波器正常情况下的不 平衡电流。投运不平衡保护前请对装置中 的不平衡补偿参数进行一次初始化：先投 交流滤波器，然后在装置整定定值菜单中 选择初始化不平衡定值项进行不平衡补偿 参数的初始化。以后在更换交流滤波器的 电容之后都必须进行一次该操作(在保护正 常投运过程中切勿进行该项操作) 。
差动保护的完整配置1
大差差动速断/大差变化量差动/大差比例 差动 星接小差速断/星接小差变化量差动/星接 小差比例差动 角接小差速断/角接小差变化量差动/角接 小差比例差动
差动保护的完整配置2
引线差动/引线零序差动 星接绕组差动/星接绕组零序差动 角接绕组差动/角接绕组零序差动 阀星绕组差动/阀角绕组零序差动 阀角绕组差动/阀角绕组零序差动
HP12／24滤波器
电容器不平衡保护 差动保护 过流保护 零序过流保护 电阻谐波过负荷保护 高压侧电抗谐波过负荷保护 低压侧电抗谐波过负荷保护 失谐监视
并联电容器
电容器不平衡保护 差动保护 过流保护 零序过流保护
HP24／36滤波器
高端电容器不平衡保护 低端电容器不平衡保护 差动保护 过流保护 零序过流保护 电抗谐波过负荷保护 失谐监视
工频变化量差动保护动作方程
动作电流
0.75
0.2Ie
0.6
2Ie 制动电流
工频变化量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，又不会受
故障前负荷的大小的影响而降低区内故障时的灵敏度。
稳态比率差动保护动作特性
动作电流 无TA饱和 判据区
有TA饱和 判据区
过电流保护
• 过电流保护所取的电流是电容两个支路的 和电流，整定时应考虑直流滤波器的热稳 定因素。 • 反时限过负荷保护，可以根据‘反时限方 式选择’控制字来选择反时限的种类（0 为非常反时限，1为极端反时限）。
[( I / I ezd ) k
[( I / I ezd ) k
2
srzd
2
] t Ks zd
1.2Ie
Icdqd
0.5Ie 0.8Ie 6Ie 制动电流
TA二次回路断线与短路判据
判据构成： 当任一相差流大于TA 报警差流定值的时间超 过10秒时发出差流异常报警信号，但不闭锁差 动保护； 瞬时 TA 断线判别元件在差动保护启动后判断 以下任一条件后是否满足：
瞬时TA断线与短路判别元件
差动保护特殊问题
• 为提高交流绕组靠近中性点处发生接地故障的 灵敏度，配置了交流绕组的零序差动保护。 • 由于阀侧单相接地故障情况下是不接地系统的 两相故障和单相故障的反复切换，导致差电流 中含有大量的谐波含量，同时差电流出现间断， 导致变压器差动保护有可能在此情况下不能出 口，因此增设阀侧绕组差动保护。