二次谐波制动变压器差动保护仿真探究

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1、二次谐波制动变压器差动保护仿真探究　　【摘要】随着我国电力系统的发展，大量的高电压、大容量电力变压器不断投入系统运行。作为重要的电气元件，变压器的安全运行直接关系到电力系统的安全性及用户的供电可靠性，但在实际运行中仍然会发生故障和不正常的工作状态。因此，对大型变压器的内部故障机理及励磁涌流的变化过程进行了定量分析。通过对数字化变压器纵差保护原理的研究的基础上，对变压器的内部故障机理及继电保护动作的行为进行了研究。并使用pscad对变压器的多种运行状态进行仿真计算验证了纵差保护原理和整定原则的正确性。【关键词】二次谐波；差动保护；变压器；PSCAD一、引言大型电力变压器是电力系统的枢纽

2、设备，是确保电网安全运行的重要因素之一。其运行的安全性和可靠性与整个电力系统都息息相关，不仅关系到变电企业的正常工作、还影响着广大人民群众的生活。反映变压器内部故障的纵联差动保护是大型变压器的主保护。因此，有必要对大型变压器的内部故障机理及励磁涌流的变化过程进行定量的分析，以保证变压器的正常运行。5但相对于线路、母线保护等其它继电保护而言，变压器纵联差动保护保护的正确动作率仍然相对偏低。其内部结构很复杂，电磁特性容易受到很多非线性因素的影响，而且剩磁很大，运行工况很复杂，对检修人员的技术要求很高。更为重要的是，由于变压器励磁涌流和内部故障特性会受到铁芯材料、合闸初相角、剩磁、绕组接线

3、方式、系统阻抗等多方面因素的影响，所以对其进行一些故障的测量及分析受到很大的限制。本课题的主要任务是在研究数字式变压器纵差动保护原理的基础上，对于大型变压器的内部故障机理及继电保护动作行为进行研究。变压器内部故障的物理模拟和数字仿真是进行保护原理研究的重要基础。EMTP/PSCAD电磁暂态仿真程序被广泛应用于电力系统一次设备的模型建立中。但在变压器仿真建模中，其难点主要是如何确定模型中的各电气参数，特别是各类电感参数。我们将对变压器内部故障分析，变压器精确等值模型进行建立与仿真，对变压器保护的模型的设计与动作仿真结果进行分析研究。本次设计将采用相应的自定义模型进行大型变压器内部故障的

4、仿真。本文主要运用PSCAD软件对变压器的内部故障进行模拟仿真研究。二、二次谐波制动差动保护5纵联差动保护，其动作和选择性取决于被保护区各端电流的幅值比较或相位与幅值比较的一种保护，因而被广泛地用作变压器的主保护。（可为A，B，C）表示某相带有制动特性的差动继电器；（可为A，B，C）表示某相的二次谐波制动元件，与H2、‘非门’以及Y1一起构成了三相或门制动的二次谐波制动案；（可为A，B，C）表示某相差动电流速断继电器，由于动作电流很大，故不采用不带制动特性的差动继电器，与H1一起构成差动电流速断保护。它逻辑原理清晰、测量调试方便、灵敏度高。因此广泛应用于变压器纵差动保护中，并且一直备

5、受关注。三、仿真模型的建立主要元件：变压器：容量150MVA，高压侧、低压侧分别采用Y、型接线方式，需要注意，该处选择超前Y，即我们所说的Yd11接线。在变压器饱和设置窗口中，根据实际的电器运行，考虑到铁芯饱和的情况，选择“SaturationEnabled”其余参数采取默认值。绕组电压均表示线电压，高压侧220kV；低压侧10kV。电流互感器：高压侧的电流互感器变比设为750：5，低压侧的电流互感器变比设为8000：5。快速傅立叶变换元件（FFT）：它能够将输入的时域信号以n次谐波的幅值、相角形式输出。选择的FFT类型为三相，频率依旧50Hz。5为了观察到电流在正常运行或者故障状态

6、下的全程情况，通常为需要的电流加上曲线图。四、保护仿真结果图2中H1表示差动速断电流保护元件信号，H2为双折线差动保护元件，它与H3所表示的二次谐波制动互相配合，避免了空载合闸、故障恢复过程中的励磁涌流对保护的误动作。两个部分中只要有一个保护元件的输出信号为1，则都可以实现跳闸。区内故障时，凡有一相满足动作条件，则保护能可靠动作。对于区外故障，在区外故障发生时，此时差动电流为0，不能引起保护的动作。励磁涌流与区内故障，变压器空载投入，此时差动元件输出为0，二次谐波制动输出为1，电路断开，差动元件监测到的差动电流依旧为0，制动元件依旧闭锁信号，故两个元件的输出保持不变。直到故障发生，双

7、折线差动元件会根据检测到的电流情况，做出动作判断。五、结论大型电力变压器作为电力系统的重要设备，其运行的安全性和可靠性直接影响各电力系统的运行链的完整性，关系到变电企业、广大用户利益和人民群众的生活。5通过PSCAD软件建立变压器内部故障的仿真模型，实现对变压器内部匝间故障的仿真。通过对仿真结果的分析，我们知道变压器纵差动保护能够有效区分区内故障以及区外故障，并且对保护范围内的故障有效动作。同时，利用某些电气量的特征，能够避免非故障情况下的保护误动。因此，