智能型电力变压器保护装置.pdf

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12
96年第12期
间智能型电力变压器保护装置
王冠军山工业大学,济商x00T7?47
摘要:许细述了智能型电力变压器保护装置的原理和结农、以及果变压器的非线性模型来测
单.三相变压器绕组数陣的数掌表达式。简要介紹了保护装置的算去,硬件和軟件,并通过实验捡验了係
护装置的性能,给出了试验方法和试验結
叙词:电力变压器机控继电保护
-,引言
谐波制动差动继电器在某些励磁涌流条件下动
作、而且电流比较法对匝间故障的固有灵敏度
檢?变压器内绕组故障的传统方法是采用很低、所以采用谐波制动原理的差动继电器的
差动继电器。继电器把一次和二次电流变换为可靠性是普遍关心的问题
共用基数、并将这些电流进行比较。在正常运
本文闸述了一种能够检测出単相和三相变
行条件下、这些电流之间的差很小、是由励磁压器绕组故障的智能犁保护装置,并详细说明
电流和空载电流引起的。在变压器外部产生故了保护装置的数字算法、硬件和软件。用一台
障期间,这些电流差也很小,但比正常运行条15kVA,DY联结的三相变压器试验验证了这
件下大。然而、这些电流差在变压器产生内部种保护装置的性能、并给出试验结果
放障和励磁涌流情况下却很大。这些电流差能
二、保护裝置采用的算法
使差动继电器动作。内部故障使继电器动作是
极其重要的,产生励磁涌流也是正常的,不会
变压器的一-次电压可以用二次电压,一、
损坏变压器。但是,必须阻止继电器在励磁涌次电流和互感磁链来表示。这些表达式在励磁
流条件下动作。
涌流和正常工作条件下是正确的。但是、在内
传统的机电型继电器利用电流差的二次诸部故障期间是不正确的。本文采用的算法叫,是利
波分量或全部谐波分量、以便阻止继电器在励用该特性检测变压器的绕组故障。在这里阐述
磁涌流条件下动作
用非线性模型保护单相和三相变压器的技术进展。
通常采用机电型继电器和固态继电器保护在阐述这一算法时,我们假定电压比等于1,而
电力变压器。近20年来、研究和设计人员在设且采用电力系统的电流和电压等级、以避免使
计智能继电器方画取得很大进展。最初、数表达式变得复杂。在使用这一算法时,必须考虑
字差动继电器的设计在概念上与传统继电器的变压器的匝数比和仪用互惑器的电流比。
设计相似。设计人员利用电流差的二次谐波分
1.单相变压器中故障的检测
量或一次谐波和四次谐波分量共同作用来阻止
研究一台单相双绕组变压器,如图1所示
继电器在励磁涌流下动作,为了在内部故障期究组电阻对变压器
问使变压器跳廁,应该计算表示ー、二次电流的运行的影响很小
基颊相量,并且将这些量进行比较。采用数字可以忽略。一次电
滤波和相关技术来计算电流的基频分量和诸波压用一次电流
频率分量
和互感磁链っ表
我们知道,目前设计的保护大型变压器的示,则
图1·单相激純组变压
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1996年第12期
变器
磁涌流和外部故障条件下是相等的。而在内
dt
部故摩条件下二者不等。
式中
单相变压器一次绕组的漏电感
实际上、在励磁涌流、外部故障和正常运行
同样.二次电压る用二次电流み和互感磁条件下、由于以下原因.一次电压的測量值和估
链n表示,则
算值是不等的。
1)测量中的仪用王感器和数据采集系统
dr
的不精确性引起的某些误差
式中
单相变压器二次绕组的漏电感
(2)A,D转换器和数字处理器的字长是有
式(1)和式(2)中的didr项包括BーH曲限的、而且在数据采集和处理时要舍项
线的非线性和由B-H曲线的磁滯引起的变压
(3)漏电感随变压器的工作条件而变化
器空載损耗的影响。用式(2)代入式(1)中消去在正常运行和外部故障期间,变压器铁心不饱
din/dょ,得
和。但是,在励磁涌流期闯,由于电流很大、铁
U
心处于饱和状态、所以漏电感非常小
dt
d
这种算法使用的漏电感对应于变压器铁心
上式两边从时间到2积分,得
非饱和状态。在外部故障期间,电压的量值和
Ua=4Liリーi+4J5ー(9り]+dr
估算值之间的差很小。在励磁涌流期间差值比
较大,但是只在一个基频周波的一部分《典型
值为一个周期的14至13)产生该误差:
应用矩形定律,式(4)两边积分,如果从?
本文算法决定了一次电压的测量值和估
到2的时间间隔足够小,可以得到下式:
算值之差、并将其与一个临界值进行比较。在外
(与(と、1+ょ
4(2)-i(习4i4な
部故障和正常运行条件下,该差值小于临界值。
]+る-Xど
在励磁涌流期伺,该误差只在很短时间内超过
临界值.常常使用逻辑线路阻止保护装置动
作。在内部故障期间,一次电压的测量偵和估
数字保护装置以很小的时间间福△T秒对算值之差在大部分时间内超过临界值,保护装
电压和电流采样、如果n是一整数,h…な和(t1+2)2置的逻辑电路能够发出跳闸指令
可以分别用(n-1)△T、n△T和(R-0.5)ムT替
2.三相变压器敝的检测
代。而且,一可以用△T来替代,代入式(S)
对于Y,Y接线的三相变压器,可以把它看
并用△T除式(5)两边,得
作三台单相变压器。上一节述的方法可以直
接用于检测每一相绕组的故障
UI(n-0-5ム们=xテ{inAT-i(a-1)込7T
图2表示一台DY接线的三相变压器。令
る7{n△の)-4(n-1)△
D绕组中相电流为え十和+伽+。电流伽
是D绕组中的环流。在正常工作条件下,环流
CI(a-0.5)△T](6
由励磁电流的三次谐波和其他三倍频谐波分量
上式用二次电压和一、二次电流来表示
组成。然而,在故摩期间也包括故障电流的零
次电压。在(n-1)ムT和nムT秒时刻对电流采
样.而在(n-0.5)△T秒时对电压采样以后,式
(6)等号的左边和右边可以进行计算。左边是
被测一次电压,而右边是它的估算值,从理论
上讲,一次电压测量值和估算值在正常运行、励
2D/Y撥錢的三相变压电路