新型微机变压器保护

变压器保护原理与设计

--新型微机变压器保护的设计--

摘要: 本文介绍了新一代变压器保护的设计思想、保护原理及试验情况等。针对中、低压电网及农用电网的变压器保护需求，采用了不同的保护配置方案；采用了成熟可靠的保护原理，对CT饱和有了可靠的判别方法；对装置的硬件平台、结构、人机接口、通信接口有了显著的提高和发展等。另外电力变压器是发电厂和变电站的主要电气设备之一，它们对电力系统的安全稳定运行至关重要。一旦发生故障遭到损坏，其检修难度大、时间长，要造成很大的经济损失；另外，发生故障后突然切除变压器也会对电力系统造成或大或小的扰动。因此，对继电保护的要求很高。

关键词: 变压器 CT饱和 人机接口 32位单片机 故障分析 通信功能

一 保护原理 1．1 主保护原理 1）.差动电流速断保护

采用三相差动电流中任一相大于差动电流速断定值时，瞬时动作出口，它不受任何闭锁条件约束，快速切除变压器区内发生的严重故障。根据微机保护的特点，该保护判据采用可变数据窗的两种算法实现。一种用于保护启动后初始阶段的快速判断，加快出口动作速度；另一种计算准确，可以在启动一个周波后随时瞬动出口。整体效果类似“反时限”的性能。保护判据为：Idz ≥ ISD，ISD—差动电流速断定值。 2）.比率差动保护

该保护识别励磁涌流采用了二次谐波制动和波形不对称制动两种判据。二次谐波制动判据有两种方案供选择：一种是按二次谐波和基波比值最大的相为制动判据；另一种是分别选取三相差动电流中二次谐波和基波的最大值，并以它们的比值为制动判据。波形不对称制动判据只在DF3333A变压器保护装置中采用了，因此这里不再过多叙述。

3）.CT饱和时的附加稳定特性

比率差动保护设有一个CT饱和时的附加稳定特性区，它的工作特性如图2.1所示。对于发生在被保护变压器区外的故障引起的CT饱和，可以通过高值的初始制动电流（ICT）检测出来，此电流会将工作点短暂的移至附加稳定特性区内。反之，当变压器区内故障时其工作点会立即进入动作区，不会进入附加稳定特性区。因此，利用故障

发生的最初半个周期内，测量的量值引发的工作点是否在附加稳定特性区内，由此作出决定。一旦检查出外部故障引起CT饱和，装置自动闭锁了比率差动保护，并会在整定的时间（TCT）内一直有效闭锁，直到整定时间到时，才解除闭锁。在外部故障引起的CT饱和闭锁了比率差动保护期间，如果此后发生故障变化，变压器区内也发生故障，工作点稳定地连续两个周期工作在动作区内，闭锁会被立即解除，可靠地检查出被保护变压器发展中的故障而较迅速动作。检查出变压器

区外故障引起CT饱和闭锁了比率差动保护的判据公式如下式： Izd ≥ ICT ICT —制动电流门坎值 ； Icd ≤ (KB1/2) Izd TCT—闭锁时间 。

4）.CT断线判据

装置设有延时CT断线报警及瞬时CT断线报警功能。该瞬时CT断线判据只针对变压器各侧CT 接线均为Y形接法的回路。具体方案如下：

1).延时CT断线报警：当任一相差流大于0.12In的时间超过5秒时，采样异常告警信息并指示灯显示，但不闭锁比率差动保护。兼作为交流采样回路异常的自检作用；

2).瞬时CT断线采用比较变压器各侧电流的方法实现检测功能。判据如下：

只有一侧一相电流减小到零，其它各侧电流不变的情况下，判为CT断线。且在如下的条件下不进行CT断线判别：启动前某侧最大相电流小于0.1In ，该侧不判；启动后任一侧相电流增加；启动后相

电流大于1.2Ie。瞬时CT断线功能可以通过配置字选择投/退，还可以选择是否闭锁比率差动保护，还可以选择相电流超过1.2Ie时解除闭锁保护功能

1．2 后备保护原理

针对中、低压电网的变压器及农用电网的变压器的保护需求，后备保护考虑到各种变压器的最大配置要求。主要采用了各种过电流类的保护，如：复压闭锁（方向）过流保护，零压闭锁零序（方向）过流保护，间隙零序过流保护，过负荷保护等。后备保护的方向元件、方向指向、电压元件、PT断线等功能均可由逻辑控制字的字位设定逻辑而灵活配置，跳闸出口可由逻辑控制字的字位编程确定相应的出口。因此，该系列变压器保护中的后备保护配置完备，应用灵活方便。另外，在DF3331C变压器后备保护装置中配有测控功能。 2 人机接口

装置具有人性化的丰富的人机接口功能，通过这个界面使人和装置、人和系统之间更加透明了。主要包括几个方面建立联系：装置面板上的大屏幕液晶显示器，提供文字图形信息；装置面板上的小键盘输入，提供输入交互功能；装置通过面板上的维护口与笔记本电脑通信，由维护软件实现强大的维护分析功能；装置的网络通信口提供后台或远程的强大维护分析功能。 3 故障分析

为了满足保护的故障分析要求，该系列变压器保护具有较强的故障录波能力。保护动作时，每次按照触发事件录波，每一事件录事件

前五个周波和事件后二十个周波，每次可以最多录100周波的采样数据。可以记录八次的故障录波数据，并且配合丰富的事件报告，记录事件发生时的详细信息。能够记录10份的保护动作报告和10份的告警报告。这些故障信息可以通信上传。另外，还可以将分散录波的插件安装在特定的装置内部，组成独立的录波网。装置的故障分析能力大大加强了。

4 保护硬件平台和结构

保护的硬件分为几个功能插件来完成，主要包括：CPU插件、交流插件、出口插件、电源插件、通信板卡及面板。硬件平台采用先进的工业级芯片和器件，主芯片为MOTOROLA的32位单片机；芯片、器件采用表面贴装技术，多层印制板设计；采用14位A/D转换芯片，提高了数据采集的分辨率和测量精度；具有足够的输入和输出接口；一个标准RS485通信接口，另外具有一个通信板卡可选为FDKBUS接口、光纤FDKBUS环网接口、以太网接口之一；电源采用开关电源，采用浮地方式同机壳不相连等。

结构为插件式整面板密闭嵌入式结构，采用高6U、宽19\、深232.5mm的机箱，内部插件的方式。结构美观大方适用，满足集中组屏或就地安装要求。该系列变压器保护装置的电气隔离和电磁屏蔽设计符合国际标准,电磁兼容性能指标满足IEC61000-4中规定的最严酷等级（Ⅳ级）的要求。

5 结束语

新一代的DF3300系列变压器保护装置，在保护整体性能上有了显著的提高和发展。在对于变压器轻微故障的灵敏性、CT饱和、通信功能、故障分析、电磁兼容、配置应用等方面有了显著提高。试验和实际运行都表明该系列变压器保护装置达到了较高的设计水平。它们采用系统化设计思想，采用成熟可靠的保护原理，应用最先进的计算机网络通信和控制技术，采用先进可靠的硬件技术和美观适用的结构，保护、监控、通信网络整体化设计，保护功能相对独立，符合DF3300变电站自动化系统的分层、分布、分散式的面向对象的整体设计思想要求。

参考文献

[1] 王维俭 电气主设备继电保护原理与应用 北京：中国电力出版社，1998

[2] 东方电子DF3300系列变压器保护装置技术说明书

课外科技创新活动

学院 ：信息与电气工程学院

班级 ：电气工程及其自动化 订单08—2 姓名 ：狄留青 学号 ：200801101405

日期 ： 2011年12月8号

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3rbr.html