微机保护与测控装置技术培训资料手册

珠海万力达电气股份有限公司

微机保护与测控装置技术培训手册

部门：研发中心保护部 编写：姜万东、吴艳虎

审阅：林存利 日期：2008-10-11

微机保护与测控装置技术培训手册

目 录

前 言............................................................................................................................................... 4 第１部分 基础理论知识 ............................................................................................................... 5

1.1 序电流分量提取 ............................................................................................................. 5 1.2 序电压分量提取 ............................................................................................................. 6 1.3 两表法功率计算 ............................................................................................................. 7 1.4 积分电度的实现 ............................................................................................................. 7 1.5 相角显示实现原理 ......................................................................................................... 7 1.6 电力系统接地方式的分析 ............................................................................................. 8 第２部分 保护逻辑与功能 ........................................................................................................... 9

2.1 复合电压闭锁方向过流 ................................................................................................. 9 2.2 ＰＴ断线告警功能分析 ............................................................................................... 10 2.3 电动机磁平衡保护 ....................................................................................................... 11 2.4 零序方向元件 ............................................................................................................... 12 2.5 变压器差动原理分析 ................................................................................................... 15 2.6 转子接地保护的原理分析 ........................................................................................... 17 2.7 纵向零序电压保护和基波零序电压保护的区别 ....................................................... 19 2.8 发电机失磁保护 ........................................................................................................... 19 第３部分 产品功能拓展 ............................................................................................................. 21

3.1 线路保护的遥控和手动同期合闸 ............................................................................... 21 3.2 电动机的正/反转控制 ................................................................................................. 21 3.3 电动机的软启动功能 ................................................................................................... 21 3.4 电动机启动电流记录 ................................................................................................... 22 3.5 GPS硬对时功能 ............................................................................................................ 22 3.6 103规约双RS485通讯，104规约以太网通讯 ......................................................... 23 3.7 AD的动态自检测功能 .................................................................................................. 23 第４部分 常见问题分析 ............................................................................................................. 25

4.1 测量电流或电压反相序对功率的影响 ....................................................................... 25 4.2 电动机比率差动保护问题分析 ................................................................................... 27 4.3 反时限过流保护问题 ................................................................................................... 27 4.4 保护装置出口继电器的容量问题 ............................................................................... 27 4.5 交流电源经过整流桥进入开入问题 ........................................................................... 28 4.6 保护计量精度问题 ....................................................................................................... 28 4.7 功率显示不正确的问题 ............................................................................................... 28 4.8 各PT二次接地不一致导致产生零序电压的问题 ..................................................... 29 4.9 变压器差动因接线形式整定不当导致差动误动的问题 ........................................... 29 4.10 区外故障、同期合闸或雷击使CT饱和而导致差动误动的问题。 ....................... 29 4.11 发电机电压小于5%或大于90%专用出口的应用注意事项。 ................................. 30 4.12 单相弧光接地对频率测量和频率保护的影响 ......................................................... 31 4.13 ＡＤ电源的滤波电容不稳定发电导致的问题 ......................................................... 31 4.14 ＡＤ基准滤波电容发生不稳定放电导致的问题 ..................................................... 31 第５部分 技术答疑 ..................................................................................................................... 32 第６部分 附录 ............................................................................................................................. 33

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附录1 附录2 附录3 附录4 基于采样点计算频率原理在电压变化时的误差分析 .......................................... 33 中原燃气MTPR-620Hb差动速断保护误动作分析 ............................................ 37 AD774正电源放电引起的采样变化图 ............................................................... 46 晖春电厂问题分析 .............................................................................................. 48

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前 言

该培训手册的编写，目的是为了公司工程技术人员、售后人员整体了解我公司的综合保护测控装置的一般原理、应用以及常见问题的处理而编写的。作为编写人员，由于技术水平的限制，难免有所偏颇和错误之处。同时，有一部分原理和问题上的分析，是完全属于编写者本人的一般性见解，如果有异议或者其他意见，本人将非常欢迎进行探讨，并能一起进步。

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第１部分 基础理论知识

1.1 序电流分量提取

序分量法，在保护原理和应用上非常重要的意义。通常，我们可以把不对称分量分解为正序分量、负序分量和零序分量。

不对称短路时，电源一侧提供了正序电流，而故障点处提供了负序电流和零序电流。所以，对于负序方向元件和零序方向元件与相间方向元件的动作区，是有很大区别的。

对于三相接线:

..1?.j120j240?I1??Ia?eIb?eIc?

3??..?1?.j240j120I2??Ia?Ib?Ic?ee? 3???..1?.? I0??Ia?Ib?Ic?

3??保护装置通过FFT（傅立叶运算），分别采样并计算得到Ia、Ib、Ic向量的实部，虚部，

通过对上面三个应用和通道，可以很方便的计算出正序电流、负序电流和零序电流。

对于不接地系统，由于有时为了节省投资，采用两相互感器。因此，计算序分量的计算就不能直接应用上面的三个公式。对于零序，就不能用该公式了。但考虑到，不接地系统，在运行和发生单相接地时零序电流都很小，可认为值为０。Ia +Ib + Ic = 3I0 = 0,将Ib＝-(Ia + Ic)带入到正序和负序电流的计算公式中，则可以推导出下面的两个公式：

两相接线时，正、负序电流算法：

.3?.?j60??j30I1?Ia?Ic??e e3??.3?.j60?j30I2?Ia?Ic??e e3??对于零序电流，不接地系统一般用穿芯互感器从外部取得。即使三相接线，也不采用上

面的零序计算公式进行计算。主要的原因是，由于不接地系统的零序电流很小，一般为几百个mA左右，而采用保护电流计算，由于保护电流的误差比较大，同时通道的不平衡，都导致计算出的零序电流和实际零序电流有很大区别。因此不接地系统零序电流都是外采的。如果为接地系统，则可以用零序计算公式来合成，因为接地系统的零序电流很大，通道的误差不会带来多大的影响。

上面所推导的两相计算正、负序分量，理论的前提是，Ia + Ic + Ic = 3I0 = 0，如果是电阻接地系统，接地电流比较大时，序分量的误差将比较可观。因此，应该理解两相计算负序电流的应用条件。

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1.2 序电压分量提取

当发生不对称短路时，可以认为只有电源处提供了正序电源。而在故障点提供了负序或零序电源。因此，从电源处到故障点处，正序电压是降低的。负序电压，是从故障点处到电源处是降低的。零序电压，由于零序网络分布与接地点和变压器连接组别有关，因此与负序电压有所区别，但也是故障处零序电压最高，沿零序网络降低。

..1?.j120j240? U1??Ua?eUb?eUc?

3??..1?.j240j120?U2??Ua?eUb?eUc?

3??..1?.?U0??Ua?Ub?Uc?

3?? 我们知道，1?ej120?ej240?0，把该公式带入到正序和负序电压计算公式中，可以

得到下面两个公式：

.1?.j60? U1??Uab?eUbc? 3??.1?.?j60?U2??Uab?eUbc?

3??我公司的正序、负序电压，就是采用上面的两种算法。采用该算法的优点是，对于YY

接线和VV接线，该算法都适合。

对于零序电压，我们装置可以直接采集外部的开口三角电压。在零序方向判别时，用计算零序电压进行方向判别

...?? 3U0??Ua?Ub?Uc? ??对于不接地系统，当发生单相接地时，一次侧 3U0??3E?；而对于直接接地系统，当发生单相接地时，3U0??E?。对于不接地系统，ＰＴ变比为

Un/3V100/3V100/3V，对于接地系统ＰＴ变比为：Un/3V100/3V/100V。

其中Un?3U?

..?.? 采用3U0??Ua?Ub?Uc?计算零序电压，在不接地系统中，发生接地时，零

??序电压为 3U0 = 173V，在接地系统中为57V。

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1.3 两表法功率计算

功率的计算可分为两表法和三表法。三表法在不对称负荷和各种情况都适用，因此精度相对两表法高。但在不接地系统中，测量互感器有时为两相，三表法则无法应用。因此，我公司采用的是两表法来计算功率。

两表法的理论前提是 Ib = -(Ia + Ic)，然后带入到三表法中，得到的功率计算公式是：

P?Uab?Ia?cos?1?Ucb?Ic?cos?2 Q?Uab?Ia?sin?1?Ucb?Ic?sin?2

其中，?1是Uab和Ia的夹角，?2是Ucb和Ic的夹角。

功率因数为： co?s?PP?Q22

1.4 积分电度的实现

积分电度，实际就是我们所说的电度表功能。电度是单位时间内对有功P和无功Q进行累计。并转化成KWh和KVarh两个电度单位。

我公司的积分电度是按照二次侧有功Ｐ和无功Ｑ进行累计的，因此都是二次值。如果想转化成一次侧值，需要在显示值上乘以ＰＴ变比和ＣＴ变比。

我公司的积分电度是每1s累加一次。假设在一段时间Ｔ（s）内，有功功率为P0，在Ｔ时间以前有功率为０，则电度累积公式为:

Psum?Psum?(T?P0?3600)/1000

例如：假设表底为０，Psum=0,T=10s,P0=866w，则在10s后，Psum = 5Ws=0.005KWh 一般来说，我公司的积分电度功能，只用来参考，而不适合用于计算功率消耗等情况。累计的间隔为1s左右，对负荷变化比较剧烈的场合，累计误差随着时间的增加而增大。同时，由于功率的测量误差，有功为0.5,无功为1.0，长时间累计所造成的累加误差也不小。

1.5 相角显示实现原理

对于电压和电流两个向量：Ur+jUx和Ir+jIx。如果要计算两者之间的相角差，首先要选取一个基准向量。假设选取向量U为基准向量。

按照定义，I/Uarg(?i??u)?经过推导有：arctan(?i??u)?Ir?jIx

Ur?jUxIxUr?IrUx

IrUr?IxUx电压、电流的实部和虚部很容易从FFT计算后获得，通过取反正切后，得到了两个

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矢量的相角差。由于arctan的取值范围是在-Pai/2到+Pai/2之间，因此通过一定的变换（包括角度弧度变换），就可以得到从0-360°的角度值。

1.6 电力系统接地方式的分析

电力系统的接地方式，可以分为：直接接地、电阻接地（小电阻、中阻、高阻）、消弧线圈接地和不接地几种。对于110KV及其以上电压等级（输电线路），一般考虑到设备的绝缘很难提高，或者提高后造价是不可容忍的，该电压等级一般都为直接接地方式。对于3KV~35KV电压等级（配电线路），设备的绝缘造价不高，同时，为了提高供电的可靠性，一般选择不直接接地方式。对于220V/380V等民用线路，一般采用直接接地方式，主要是考虑人身安全。

对于直接接地方式，当发生单相接地时，零序电流很大，保护直接动作于跳闸。 对于不接地系统，按照规范要求，10KV~35KV当接地电流小于10A时，一般选择告警，并可继续运行1~2h。在这期间可以查找故障，保证供电的连续性。当接地电流大于10A，应采取限制接地电流的措施，因为接地电流大于10A 以后，电流本身已经不能自熄弧。采取的方式有，加消弧线圈或电阻。消弧线圈一般都是过补偿方式。电阻接地一般分三种，小电阻、中阻和高阻。小电阻接地和直接接地性质相差不多，一般直接出口跳闸。高阻接地和中阻接地都是为了限制接地电流。但高阻接地方式接地电流很小，和不接地相似。中阻接地方式接地电流比较大，一般直接出口跳闸。

表１ 中性点不接地系统电网允许的最大接地电流 额定电压(KV) 最大接地电流(A)

3~6 30 10 10 35 10 8

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第２部分 保护逻辑与功能

2.1 复合电压闭锁方向过流

复合电压闭锁方向过流保护，是中压系统中应用较多的保护。该功能可分三部分：复合电压元件、相间方向元件、过电流元件。当复合电压闭锁、方向元件、过流功能都投入时，三个元件是“与”逻辑。但需注意，实际上，复合电压元件、相间方向元件还受PT断线影响。因为发生ＰＴ断线，复合电压元件和方向元件是无法保证其动作的正确性的。

PT断线U2>U2set+minUφφIsetPA>0+方向投\\退&IB>IsetPB>0+方向投\\退&+IC>IsetPC>0+方向投\\退&

图１ 复合电压闭锁方向过流保护逻辑框图 minUφφ = min{Uab,Ubc,Uca}

U2的计算同第１部分的序电压提取里的负序电压提取公式。

需要注意的是，ＰＴ断线信号只有在投入了ＰＴ断线告警功能，并且发生了ＰＴ断线时才产生。复合电压功能是保证保护的灵敏性而增加的。方向元件是满足双侧电源系统中，保证保护的择性而增加的。

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2.2 ＰＴ断线告警功能分析

根据接线方式不同，PT断线的判据也不同。PT断线闭锁功能投入时，如果PT断线，则闭锁低电压保护和复合电压元件、电流方向元件。PT断线判据如下：

V-V方式接线

电流最大的一相，其电流值小于最大负荷电流（取过负荷电流定值）。 ① 最大相间电压小于30V，且任意一相电流大于0.1In； ② 负序电压大于8V。

满足以上任一条件延时(可整定)报PT断线，断线消失后返回。 Y-Y方式接线

电流最大的一相，其电流值小于最大负荷电流（取过负荷电流定值）。

① |Ua+Ub+Uc|>7V时，且最大线电压和最小线电压的模差大于18V时,认为一相或两相PT断线；

② |Ua+Ub+Uc∣> 7V，最小线电压小于18V；用于检测两相断线。

③ MAX{Uab，Ubc，Uca}<7V且任意一相电流大于0.1In 时，认为PT三相断线。 满足以上任一条件延时(可整定)报PT断线，断线消失后返回。

以上是600Hb保护，ＰＴ断线告警判断逻辑。对上面的判断逻辑进行几点说明：

１，对于Ｙ-Ｙ方式接线中的①，主要是防止不接地系统在单相接地时误判断ＰＴ断线，同时在ＰＴ断线时能准确的将断线区分出来时。在单相接地时，线电压依然是对称的，因此最大线电压和最小线电压肯定小于18V。发生单相断线时，最大线电压为100V，最小线电压为57.7Ｖ。当发生两相断线时，最小线电压为0,最大线电压为57.7Ｖ。因此，在单相断线、两相断线时都可以准确判断。

2，对于Ｙ-Ｙ方式接线中的②，只所以有这条判断，是因为在电压互感器的二次侧如有其它表计接入，当发生两相断线时，受表计电阻的影响，导致断线的两相电压不为０，而是非断线相电压的一部分。下面对该问题进行一下详细的分析：

下图是接有表计情况下，ＰＴ发生Ｂ、Ｃ相两相断线情况的示意图，其中r1为表计电阻，r2为保护装置内置ＰＴ电阻。

Ear1Ebr1Ecr1Uar2Ubr2Ucr2Erath图2 ＰＴ发生Ｂ、Ｃ断线带有表计的示意图

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对上面的示意图进行简化，有下图：

Uar2r1Ubr2r1r1Ucr2Erath 图3 简化后的ＰＴ发生Ｂ、Ｃ断线的示意图

通过对图3进行电路的角-星变换，有下图：

Uar2r1'r1'r1'Ubr2r2UcErath 图 4 角-星变换后的电路图 r1’= r1/3

图4就可以方便的计算出Ub和Uc了. Ub = Uc = r2*Ua/(3r1’+r2) = K*Ua K = r2/(3r1’+r2) <1

由此，可以得出结论：在该情况下，Ua>Ub=Uc=KUa

如果没有条件②而只有条件①，最大线电压为(1-K)Ua,最小线电压为0,要满足断线条件，则为(1-K)Ua>18V，假设Ua=57.7V，那么K<0.688时可以满足断线条件。如果大于该值则不能判断出断线。增加了条件②之后，可很容易的判断出断线情况。早期310Hb并没有这条判别，因此有此情况时，出现了不能判断出断线的问题。在最新的程序中，已经增加了这条判别。

2.3 电动机磁平衡保护

电动机磁平衡保护，在近些年已越来越多的有了应用。因此有必要讨论下此保护。

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MotorTA0IaIb二次输出二次输出Ic二次输出 图 ５ 电动机磁平衡保护示意图

电动机每相绕组的始端和终端引线分别入、出磁平衡电流互感器TA0的环形铁芯窗口一次。在电动机正常运行或外部短路时，各相始端和终端电流一出一进，互感器一次安匝为０，二次无输出，保护不动作。由此可见，在电动机没有发生相间短路的情况下，依靠互感器一次励磁安匝磁平衡，差动继电器中没有不平衡电流；由于磁平衡原理，互感器二次侧断线也不会出现过电压现象；这些都是电流平衡式保护所无法做到的，而且彻底根除电动机自启动和外部短路暂态过程中的误动作。

2.4 零序方向元件

600Hb保护的零序针对了不同接地方式，设置了不同的零序保护方向元件。

对于不接地系统来说，接地电流为电容电流。相对与线路的对地电容的容抗来说，线路上的阻抗完全是可以忽略的。因为jωC>>R+jωL 所以对于中性点N到K之间的正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗.全为０。

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M线路1C1NEcEbEaC2线路2K线路3CBAC3

图 ６ 不接地系统单相接地示意图

对于故障相零序电流I03 = -(I01 + I02) = -jω(C1+C2)U0 非故障相零序电流I01 = jωC1U0, I02 = jωC2U0

因此，对于故障相的不接地系统，I03滞后U0 电压90°，而对于非故障相，I01,I02超前U0 电压90°。不接地系统的动作区域为 0°

对于直接接地系统，如下图所示：

Z1ZL1KZ2E2E1M1ZL1M2C3I01I02

图 7 直接接地系统单相接地示意图

Z1，Z2分别是系统S1和S2的短路阻抗。ZL1，ZL2分别为短路点将线路分开的阻抗。M1，M2为两母线保护按装处。

将该系统的零序阻抗图为：

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M1Z01Z0L1Z0L2M2Z02I01I02

图 ８ 直接接地系统单相接地序阻抗示意图

U0M1 = -I01*Z01 U0M2 = -I02*Z02 由上面公式，I01是超前U0一个角度,角度为180°-φ0, φ0为Z01或Z02的零序阻抗角(70°~85°)。因此直接接地系统的零序方向动作区，一般为 -20°

非动作区U0动作区I0

图 10 不接地零序方向继电器动作区

I0动作区U0非动作区

图 11 直接接地零序方向继电器动作区

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2.5 变压器差动原理分析

差动保护因为其具有的选择性好、灵敏度高等一系列优点成为变压器、发电机等元件的主保护。差动保护原理基本相同，但主变差动比起发电机差动，还要考虑到变压器接线组别、各侧电压等级、CT变比等因素的影响。所以同其它差动保护相比，主变差动保护实现起来要更复杂一些。另外，作为主保护和快速保护，差动也是动作频率最高的，包括正确动作和误动作。因此经常需要分析差动保护动作原因。 2.5.1 变压器差动转角原理分析

变压器各侧绕组接线形式为Y或△，正常运行时，各侧的同相电流之间，相位有个相角差，因此差动要通过转角处理，使正常运行时没有差流。

微机保护同传统保护相比，保护原理并没有太大的变化，主要是实现的方法和计算的精度有了很大提高。早期有些微机差动保护，可能是运算速度不够的缘故，相角转换还是采用外部CT接线来消除。现在的微机差动保护，CT都是采取Y/Y接线，相角归算由内部完成：通过电流矢量相减消除相角误差。主变差动为分相差动，对于Y/△-11接线，同低压侧IAl相比较运算的并不是高压侧Iah，而是Iah*=Iah-Ibh(矢量减)，这样得到的线电流Iah*，角度左移30度，同低压侧Ial同相位。

对于Y/△-11接线，参与差流计算的Y侧3相电流量分别是： Iah*=Iah-Ibh、 Ibh*=Ibh-Ich、 Ich*=Ich-Iah

对于Y/△-1接线，参与差流计算的Y侧3相电流量分别是： Iah*=Iah-Ich； Ibh*=Ibh-Iah、 Ich*=Ich-Ibh

以上都为矢量减，矢量图以Y/△-11接线为例：

IahIaLIahIch*IbLIah*IchIbhIcLIchIbh*高压侧电流转角矢量图IbhY/△-11电流矢量图 通过减超前相或滞后相电流的不同，从而实现相角滞后或前移30度。不过，幅值放大了√3，这可以在平衡系数中消除。

另外这种相电流相减转角的方式同时也起到滤去零序电流的作用，因为在区外不对称故障时，△侧零序电流是CT采集不到的，而Y侧的可以。

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要特别说明的是对接线组别Y/Y的变压器，程序对两侧均作了Y→△变换，目的主要是消除高压侧CT中可能流过的零序电流对差流的影响，确保高压侧发生区外接地故障时差动保护不误动。

2.5.2 变压器差动二次谐波判据分析

变压器在空投时，会产生很大的励磁涌流，形成差流；而励磁涌流具有典型的二次谐波特征，因此为防止空投时差动动作，通过滤波算法，计算出差流中的二次谐波含量，超过定值则闭锁差动。

然而这种闭锁措施，也带来一些负面影响，主要是在区内严重故障时，电流很大，CT可能饱和，饱和就有二次谐波分量，因此二次谐波闭锁判据将延缓动作速度，甚至拒动。因此配置差动速断保护，差动速断保护定值躲过涌流，不需要经二次谐波闭锁，也不经其它任何闭锁，就是差流过流。

2.5.3 差分算法滤去非周期分量的应用

差动保护用的CT，暂态特性可能不一致，各侧CT对非周期分量的传变不一致，因而产生差流，如果采用全波傅氏算法计算差流，基本上可以滤去，但像MTPR-620H，原来采用半波算法，是不能滤除非周期分量的。因此采用差分+半波，差分的原理是相邻采样点相减，然后乘以还原系数，还原基波的幅值。

'y(k)?y(k?1)?y(k)差分算法公式：

'y(k)?y(k?1)?y(k)差分的根据：

；

?A?sin(??

2?)?A?sin(?)N

?2A?sin(?N)?cos(???)N.

其幅值还原系数为

2?sin(?)N的倒数；N为每周波采样点数，对于N=24，即系数为：

3.83，相位平移了82.5度。 2.5.4 复式比率制动特性

动作判据：

N

|Ic|>Icd 且 |Ic|> K1 ×||Ic|-∑|Ii||

i=1

譬如两圈变，差流Ic = I1+I2，待进公式：可以分析出此制动判据，无论单侧电源或双侧电源，正常运行及区外故障时均有强烈的制动作用，保护不会误动作；而在区内故障时制动作用非常小，具有很高的灵敏度，保证了保护的可靠性与选择性。 2.5.5 变压器平衡系数计算

平衡系数

Kb用于消除不平衡电流的影响，具体计算如下：

1． 计算变压器各侧的一次额定电流

I1n

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I式中，

＝1n

S3Un

nSn 为变压器最大额定容量，

Un为变压器各侧额定电压（应以运行的

实际电压为准）。

2． 计算变压器各侧二次额定电流

I2n

I式中，

=2nIKK1nCTcon

KCT为各侧CT变比，

Kcon为CT二次接线系数（变压器Y接线侧为3，△接线侧

为1）。

3． 以Ⅰ侧为基准，计算变压器各侧（m侧）平衡系数

Kb,m

K式中，

＝b,mII2n,12n,m＝

UKKUKKn,mn,1CT,mCT,1con,1

con,m

Un,1、

KCT,1、

Kcon,1分别为Ⅰ侧的额定电压、CT变比及CT二次接线系数，

Un,m、

KCT,m、

Kcon,m分别为m侧的额定电压、CT变比及CT二次接线系数。

2.6 转子接地保护的原理分析

本装置采用乒乓式开关切换原理，通过求解两个不同的接地回路方程，实时计算转子

接地电阻值和接地位置。原理如图所示。其中：S1、S2为由微机控制的电子开关，Rg为接地电阻，a为接地点位置，E为转子电压。两个降压电阻R，一个测量电阻R1。

aEK(1-a)E

Rg S1D1Ri1R1U1、U217 i2RD2S2微机保护与测控装置技术培训手册

转子接地保护回路原理图

通过求解两个回路方程，可以推导Rg和a的计算公式： 回路1（S2闭合，S1断开）：

U2(R?R1?Rg)?E2?(1??) R1回路2（S1闭合，S2断开）：

(1)

(2)

U1其实也是正值，也可在软件内部对R1?U1(R?R1?Rg)?E1??R1相对U2而言，装置测得的U1是负值，则(2)式中?R1上的压降U1或U2求绝对值。所以公式等效为：

U1(R?R1?Rg)?E1??R1求接地阻值：

(1) 式?E1 + (3) ?E2得：

(3)

U2?E1U?E2(R?R1?Rg)?1(R?R1?Rg)?E1?E2 R1R1解方程得：

E1?E2?Rg?U2?E1U?E2?R?1?R?U2?E1?U1?E2R1R1 (4)

U1?E2U2?E1?R1R1求接地位置：

(1) 式?U1 — (3) ?U2得：

0?E2?U1?E1?U2???E2?U1??

解方程得：

??U1?E2U1?E2?U2?E1 （5）

转子一点接地为Rg小于定值；转子两点接地为△α值大于定值。

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2.7 纵向零序电压保护和基波零序电压保护的区别

EAEBNEC主变低压侧PT1PT3Z0GGGL0ABCPT2GGabcGL1Gl2 这两个保护虽然都判的是发电机的零序电压，但作用各不同。前者为保护匝间短路用，后者为保护定子接地用。纵向零序电压保护采自PT1，PT1为纵向PT，当定子接地时，PT1的开口PT是没有零序电压的，因而保证了选择性。PT1跟PT2的区别在于PT一次中性点联结的位置不同。

2.8 发电机失磁保护

MGPR-620Hb设置两段失磁保护，发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，从而导致发电机与系统间失步，对机组及电力系统的安全造成重大危害。本保护采用静稳阻抗圆和异步阻抗边界圆判据。本保护可选择经硬压板控制。保护特性如图A1、图A2所示。当满足|Z-j(XB+Xst)/2|<|j(XB-Xst)/2|,且在190度电抗线和350度电抗线下方时，静稳阻抗元件动作；当满足|Z-j(XA+XB)/2|<|j(XA-XB)/2|时，失磁阻抗元件动作。失磁保护动作逻辑如图A3所示。其中，Xst为联系电抗，XA＝1/2 * Xd’，XB＝K*Xd（Xd为同步电抗，Xd’为瞬态电抗可靠系数 K 一般取1.2）。

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图A1 静稳阻抗特性圆

图A2 异步阻抗特性圆

图A3 失磁保护动作逻辑

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第３部分 产品功能拓展

3.1 线路保护的遥控和手动同期合闸

手动和遥控同期合闸，是在310Hb保护中已经增加的内容．在新的以太网版本程序中，准备增加上去。同期合闸采用的是脉冲启动，准同期方式合闸。但为了简化处理，只针对线路同期设计，不增加越前角合闸功能。

3.2 电动机的正/反转控制

电动机正、反转控制，是为了适应需要电机正转，也同时需要反转两种情况下保护和测量。为了能实现在反转时，功率的正确计算，正、负序分量提取正确。增加了一个反转开入。在电机反转合闸前，给出该信号。装置通过开入判断后，确认是反转。自动调整正、负序分量算法。同时根据反转选相中的反转相序(AB\\AC\\BC)，来调整功率算法。

3.3 电动机的软启动功能

电动机软启动功能，是针对一些需串电抗器或者电阻启动的电机。下面是电动机软启动控制一个一次接线图。其中，QF1在启动柜内，QF2在运行柜内。启动的模式是，首先先合启动柜，QF1先合闸。当电机的启动时间到或者启动电流下降到一定值。则合运行柜，合QF2。这样相当于把串入的电抗器短接掉，完成了整个的启动过程。当保护跳闸时，一般只需要跳启动柜，而运行柜通过启动柜的跳闸而启动运行柜的跳闸。一般保护不去跳运行柜。

BusQF1启动柜MotorLQF2运行柜

图 12 电动机软启动一次接线图

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合QF2的时机，有两种模式，一个是启动时间和启动电流“与”逻辑，另一种是“或”逻辑。“与”对系统的冲击更小些，但启动耗能比较大；“或”逻辑对系统冲击相对“与”逻辑要大一些，但启动耗能小一些。因此，这两个条件都有应用，在软件设计时充分的考虑了这个问题，作成了选择项，适应不同的应用要求。下面给出310Hb中软启动的逻辑框图。

QF合 & QF2分 QF2合闸 软启动成功返回 电流小于Irqdset方式投入& & & 电流曾大于Irqdset 发合39-40出口命启动时间到软启动投退令，500ms出口返 QF2拒动回；3S后检QF2位跳QF 置。 电流小于Irqdset软启动方&式退出 &≥ 电流曾大于Irqdset 启动时间到

图 13 电动机软启动控制逻辑框图

3.4 电动机启动电流记录

电动机启动电流的记录，是为方便用户分析电动启动时的最大电流，启动时间等增加的新功能。启动电流记录的是Ia电流的有效值，记录间隔为200ms，记录150个点，记录时间为30s。用户可以从菜单中查询到这150个点，然后可以画出电机启动曲线，找到最大启动电流。

3.5 GPS硬对时功能

GPS硬对时是最近一段时间新增加的功能，以前是按照GPS的硬脉冲方式作为对时方式。但采用脉冲对时存在着带载容量小，传输距离短等问题。最新的GPS对时是采用RS422电平，通过双绞线对时。这种对时方式的优点是，带载容量大，传输距离远，和RS485通讯模式相同。RS422电平和RS485电平是兼容的，RS422是全双工，RS485是半双工。但应用在GPS对时，只是GPS装置发，而保护装置收，因此和RS485是相同的。

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下图是GPS对时的接线示意图：

下发对时脉冲天线GPSGPS对时总线保护1保护n管理机下发广播时间通讯总线

图 1４ GPS对时接线示意图

当装置收到GPS的脉冲，通过脉冲沿来统一的设置时间时刻（对时脉冲有秒、分，秒脉冲豪秒清０，分脉冲秒和豪秒清０），而通讯下发的对时，只下发到秒级。当装置发现有GPS脉冲对时，装置自动读取硬件时钟，作为软件时钟的基准。软件时钟开始运行。当装置经过一段时间发现没有了GPS脉冲后，则自动停止软件时钟，切换到硬件时钟。由于管理机下发的时间有网络延时，有可能管理机刚刚下了对时时间，而对时脉冲马上就到来了，导致装置比管理机快了一对时间隔。为了防止这种现象的发生，软件上进行了舍入处理。比如对于GPS秒脉冲对时，当管理机下了时间后，GPS对时脉冲到来，装置将判断豪秒是否已经大于500ms，如果大于500ms则，秒加１，毫秒清０，否则忽略对时脉冲。

3.6 103规约双RS485通讯，104规约以太网通讯

600Hb最新的硬件和程序，开始支持103规约和104规约。其中103规约通讯的介质是双RS485接口，而104的通讯介质是双以太网接口。这点在以后的应用中，需要注意。

3.7 AD的动态自检测功能

600Hb最新的硬件和程序，开始支持ＡＤ的动态自检测功能。防止由于ＡＤ的电压异常和ＡＤ本身的损坏以及外部回路损坏引起保护的误动作。

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+5V10K200200+2.5V103AD103运放构成的跟随器10KAGND 图 1５ ＡＤ自检测硬件回路

ＡＤ自检测程序，每个采样周期都时刻检测直流采样值。如果该值在2.5(1±10%)V以内时，则认为正常，如果超过这个电压范围，经过一段时间后，报ＡＤ异常。如果自检测通道出现了电压突变，经过连续的3点变化值大于一个门槛，则认为元件上出现了异常，短时闭锁保护一段时间后再开放保护。

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第４部分 常见问题分析

4.1 测量电流或电压反相序对功率的影响

在现场实验或者现场服务中，经常出现测量电压或电流反相序或者极性接反导致功率的计算错误。而一般现场又很难校对相角，因此应该在两表法计算功率的前提下，能对上述的一些问题能够进行一些理论分析。

对于一般的电动机而言，或一些系统而言。功率因数一般都在0.8～0.9之间，作为理论分析的前提假设，设功率因数为0.866，既功率因数角为30°。并假设满负荷运行，Ua = Ub = Uc = 57.7V,Ia = Ib = Ic =5A(5A系统)。正常运行时系统的矢量图为：

UabUa30o30oIaUcbIc30o30oUcIbUbφ1 = 60oφ2 = 0o

此时的功率为：

φ1 ＝ 60° φ2 ＝ 0°

P = Uab*Ia*cosφ1 + Ucb*Ic*cosφ2 = 500*(0.5+1) = 750w Q = Uab*Ia*sinφ1 + Ucb*Ic*sinφ2 = 500*(0+0.866) = 433w Cosφ = 0.866

这个计算是和理论计算相符合的。下面对不同情况的反相序和极性反接 a) 测量电流Ia和Ic反相序（两者对调）

φ1 ＝ -60° φ2 ＝ 120°

P = Uab*Ia*cosφ1 + Ucb*Ic*cosφ2 = 500*(0.5-0.5) = 0w Q = Uab*Ia*sinφ1 + Ucb*Ic*sinφ2 = 500*(0.866-0.866) = 0w Cosφ = 0 或 不固定（由于零飘的原因） b) 测量电流Ia和Ib反相序（两者对调）

φ1 ＝ 180° φ2 ＝ 0°

P = Uab*Ia*cosφ1 + Ucb*Ic*cosφ2 = 500*(1-1) = 0w Q = Uab*Ia*sinφ1 + Ucb*Ic*sinφ2 = 500*(0+0) = 0w Cosφ = 0 或 不固定（由于零飘的原因） c) 测量电流Ib和Ic反相序（两者对调）

φ1 ＝ 60° φ2 ＝ -120°

P = Uab*Ia*cosφ1 + Ucb*Ic*cosφ2 = 500*(0.5-0.5) = 0w Q = Uab*Ia*sinφ1 + Ucb*Ic*sinφ2 = 500*(0.866-0.866) = 0w Cosφ = 0 或 不固定（由于零飘的原因）

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根据上面的计算，我们写出下表：

两表法功率计算：Ua=Ub=Uc=57.7V，Ia =Ib=Ic=5A ,φ1 = -60, φ2 = -0,P = 750,Q =433 cosφ=0.866 电流相异常 φ1 φ2 cosφ1+cosφ2 sinφ1+sinφ2 P Q cosφ A,C换相 -60 120 0 0 0 0 0或 不固定 A,B换相 180 0 0 0 0 0 0或 不固定 B,C换相 60 -120 0 0 0 0 0或 不固定 A反向 -120 0 0.5 -0.866 250 -433 0.5 B反向 60 0 1.5 0.866 750 433 0.866 C反向 60 180 -0.5 0.866 -250 433 -0.5

由上面的分析，可以看出．在反相序情况下，有功功率和无功功率都接近为0。功率因数为不固定。而反相的情况下，功率因数接近为0.5，Ｂ相反向对计算功率没有影响。以上的计算是假设功率角为30°的情况。实际上面的推论可以更广泛。我们假设功率因数角为φ，那么有：

令 φ1 = φ+α φ2 = φ+β

cosφ1 + cosφ2 = cosφ(cosα +cosβ ) – sinφ(sinα +sinβ) sinφ1 + sinφ2 = sinφ(cosα +cosβ ) + cosφ(sinα +sinβ)

AC换相：α = -90°, β=90° AB换相：α =150°, β=-30° BC换相：α =30°, β=-150°

将α，β带入到公式中，发现cosφ1 + cosφ2=0, sinφ1 + sinφ2=0

可见此时，只要电流相序是反的，有功P，无功Q都是0。 Ａ相反向时： α = -150°, β=-30°

cosφ1 + cosφ2 = sinφ sinφ1 + sinφ2 = -cosφ

P = UI sinφ Q = -UI cosφ 功率因数：sinφ

C相反向时： α = 30°, β=150°

cosφ1 + cosφ2 = -sinφ sinφ1 + sinφ2 = cosφ

P = -UI sinφ Q = UI cosφ 功率因数：-sinφ

下面总结一下功率错误问题的分析方法：

如果现场发现电压、电流都采集正常。当有功、无功都为零，那么存在的问题应该是存在相序反接的问题。如果有功和无功都存在，但不正确，那么，根据上面的计算，功率因数本来应该是cosφ,现在变成了sinφ。就向上面的例子，本来是0.866的功率因数，变成了0.5，一般情况下，如果功率因数小于0.6(对应正常功率因数0.8)，那么肯定是存在极性接反的问题。因为一般正常功率因数都是大于0.8的。如要判断哪个相接反，只需要判断Ｐ的符号就可以，P>0,Ａ相接反；P<0，Ｃ相接反。

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4.2 电动机比率差动保护问题分析

电动机的比差动作问题，在现场实验时，容易出现两点问题。 １ 动作时间测量

由于比率差动保护在电动机启动过程中，需要短时闭锁一段时间（可整定），主要是为了躲避启动瞬间大电流冲击而造成的暂态不平衡电流，而引起比率差动保护误动作。在现场实验时，容易忽略这个问题，在测量动作时间时，导致比率差动动作时间增加。闭锁时间+固有动作时间。解决的办法是，先在机端侧加一个小的启动电流（>0.1Ie）一段时间，然后突加故障电流来测量动作时间。

2 只加中性点侧电流比差不投入问题

由于电动机差动保护只有在起机闭锁过后才能投入，而起机是判断了机端侧电流。因此，在没有加机端侧电流时，比差是无法投入的。这实际给实验造成了麻烦，因此，在以太网版本的程序中，判电动机启动，机端侧电流和中性点侧电流都进行判断，就不会引起实验的麻烦。但现场的程序还是按机端侧电流判断的。所以要注意该点。

4.3 反时限过流保护问题

反时限保护，应该注意的有一点。反时限对加入的电流倍数是有限制的，如果超过一定的倍数，反时限继电器只是按最大的倍数动作。这样的目的是，反时限保护认为在大于一定的倍数时，需要靠速断和差动等主保护去切除，而反时限不应抢先动作。600Hb取的是15倍电流作为上限。（310Hb取10倍）

4.4 保护装置出口继电器的容量问题

保护装置的出口继电器，它的接点容量一般是指接通容量。其断弧能力是非常脆弱的。 一般出口继电器的额定接通电流是8A,接通电压是250Vac。最大的直流电压下，断开电流能力见下图：

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图16 出口继电器直流负荷切断能力 从图中可以看到，在直流220V条件下，继电器的切断电流能力要小于0.5A。由此可见，我们的出口继电器一般只负责接通强电回路，而断开强电需要通过其它结构或者中间继电器的接点来实现。操作回路里的跳闸保持继电器，对此特别有意义。

4.5 交流电源经过整流桥进入开入问题

前一段时间，出现了用户的控制电源是交流电源，而我公司产品的开入为直流开入，不支持交流开入。现场采用了整流桥，将交流变换成了直流，但由于没有进行电容平波，因此造成了保护装置不能采集到开入的情况。

T/12T15T/12T27T/1211T/12合T1分T2合T1分T2合T1

图17 交流电压加入到开入量的情况 从图１７我们可以清楚的看到，由于脉动电压的存在，导致开关量来回的在分合之间抖动。那么在装置上看到的开入状态是什么呢？是“分”状态。因为，开关量判别里有消除抖动的程序，确认时间为20mS，也就是一个周波。因为在一个周波内，状态连续变化了４次，因此，开关状态是得不到确认的。解决的办法是，增加平波电容，消除脉动电压。

4.6 保护计量精度问题

测量电流的精度: 0.2级 测量电压的精度: 0.2级 保护动作精度: ±3%

动作时间精度：1 s内误差不超过20mS，其他不超过±1%

4.7 功率显示不正确的问题

在现场遇到，装置MTPR-635H-B的有功和无功测量跟实际偏差很大，用相序表测量三相电流为正序，然后相序表再换到测三相电压，相序也为正序，各电流电压幅值也对，但功率显示不对，功率因数也不对。改变测量相序的方法，用相序表同时测量电流电压六个量，显示电流电压之间相位不对，根本原因是本路CT的三相电缆联结到屏端子时，顺时针依次错位，虽然相序还是正序，但功率角不正确。

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4.8 各PT二次接地不一致导致产生零序电压的问题

现场的现象是，当同期开关切换到手动时，MGPR-650H定子接地就误动作，零序电压动作值100V。查出原因是，高压侧PT二次为B相接地，机端PT二次为N相接地，当同期开关联通B相时，造成机端PT二次B相被短接，烧断PT二次保险，并产生零序电压。这种情况比较多见。

4.9 变压器差动因接线形式整定不当导致差动误动的问题

在二次CT全部为Y接线的前提下，变压器差动保护的转角是根据变压器接线形式判断怎么转角的。因此去现场处理差动动作原因分析，应该先核实平衡系数、接线形式、CT二次接线定值的正确性。常见的问题是，当高、低压侧颠倒接线时（如MTPR-620H，由于是主后一体的，涉及到电源侧在低压侧时），接线形式容易整定错。譬如：Y/△-11,当颠倒接到装置时， 应该变成了△/ Y-1接线。注意钟点数变化。

4.10 区外故障、同期合闸或雷击使CT饱和而导致差动误动的问题。

波形和动作报告在分析保护动作正确与否的过程中起关键性的作用，目前600H系列装置的录波在后台存储，可以在后台机展开查看。以下分别是MTPR-6110H主变差动和MGPR-610H的动作波形，动作原因为用户采用的CT特性不好，在雷击或同期合闸时，冲击电流导致一次CT饱和，且是单侧CT饱和：

变压器接线Y/d—11，

高压侧CT变比20，低压侧变比80，

下图为区外雷击瞬间性故障，差动动作波形。 动作值：

三相差流分别为：9.33A、9.95A、9.95A； 三相制动电流为：8.97A、9.11A、9.26A； 二次谐波电流为：0.6A、0.09A、0.47A；

定值：35kV/10kV，速断定值：16.5A，比率差动定值：1.2A，0.5，0.15，平衡系数1.81。

（这是高压侧IC、低压侧IC）

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分析：绿线为高压侧C相，波形饱和特性明显，跟低压侧C相严重不平衡，I1+I2不等于零,必然产生差流。

机端和中性点CT变比都为：1000/5。

下图为主变高压侧非同期合闸是，发电机差动动作波形。 动作值：B相，差流4.91A，制动电流：7.4A。

分析：由于同期合闸角过大，产生很大的冲击电流，在其衰减的过程中，两侧CT暂态特性不一致，并有局部饱和，产生差流。

4.11 发电机电压小于5%或大于90%专用出口的应用注意事项。

发电机后备保护MGPR-620H中,为了水电上的需求，配置有电压小于5%保护和电

压大于90%保护，这两个保护的出口是专用出口5和出口6，此时其它保护不能整定到这两出口上。当这两个保护投退控制字退出后，则这两个出口释放，可以跟其它的保护

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出口一样用。

4.12 单相弧光接地对频率测量和频率保护的影响

见附录１

4.13 ＡＤ电源的滤波电容不稳定发电导致的问题

见附录３

4.14 ＡＤ基准滤波电容发生不稳定放电导致的问题

见附录２

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第５部分 技术答疑

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第６部分 附录

附录1 基于采样点计算频率原理在电压变化时的误差分析

1．问题描述

我公司的频率计算，基本上都采用了采样点来计算频率。但在单相接地时，导致低频率保护误动的问题。针对该问题也进行了实验模拟，在实验模拟中发现，如果电压在大幅度频繁快速变化（模拟不稳定的弧光短路）时，低频（或高频）在延时200ms情况下会误动作。

2．问题分析

采样频率计算是基于过零点检测，然后采用相似三角形进行计算过零点附近的时间间隔。采样公式表示为：

T = T1+(N-1)Tsamf+T2

Tsamf为采样周期，N为一周期采样点。

令 A = |i(k)| , A+ΔA=| i(k+1)|, B =| i(k+N)| , B+ΔB= |i(k+N+1)|

T1 = (A+ΔA)Tsamf/( 2A+ΔA) T2 = BTsamf/( 2B+ΔB)

T = T1+(N-1)Tsamf+T2 = [(A+ΔA)/(2A+ΔA)+B/(2B+ΔB)+N-1]Tsamf = [B/(2B+ΔB)-A/(2A+ΔA)+N]Tsamf

令 Δ2 =ΔB/B Δ1 =ΔA/A , |Δ1|≤1, |Δ2|≤1则

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i(k+1) i(k+N+1) T1 (N-1)Tsamf T2 i(k) i(k+N) 微机保护与测控装置技术培训手册

T = [1/(2+Δ2)- 1/(2+Δ1)+N]Tsamf

令T j为工频周期，如果电压没有变化，既Δ1 =Δ2 =0 ，则Tj =N*Tsamf 令频率变化标幺值：Δf(*) = (f-fj)/fj = f/fj-1 = Tj-T/T 代入 T,Tj

N*Δf(*) = 1/(2+Δ1)- 1/(2+Δ2) |Δ1|≤1, |Δ2|≤1 因为 2+Δ1≥1, 2+Δ2≥1, 所以 -2/3≤N*Δf(*)≤2/3

-2/(3N) ≤Δf(*)≤2/(3N)

310Hb N = 12 -0.05556 ≤Δf(*)≤0.05556 47.222Hz≤f≤52.778Hz 600H N = 24 -0.02778 ≤Δf(*)≤0.02778 48.611Hz≤f≤51.389Hz 600Hb N = 64 -0.01042 ≤Δf(*)≤0.01042 49.479Hz≤f≤50.521Hz

可以看出，随着N的增大，频率变化的幅度减小，两者成成反比。如果是硬件测频，情况如何呢？理论上过零比较器的比较门槛电压ΔU=0，则相当于N无穷大，则Δf(*)=0，频率无变化。但实际上的比较门槛电压ΔU≠0,但如果ΔU很小，则频率变化就非常小，从这点看，硬件测频比软件测频有优越性，但ΔU小，抗谐波干扰的能力就弱，可见两者是矛盾的。

上面的分析没有考虑到频率跟踪，如果考虑了频率跟踪的话，可能频率测量的误差还会增大，问题会更严重些。因为频率为正常，由于电压的波动导致频率测量错误，而误跟踪频率，那么导致的测量频率更加不准确了。

3．问题解决

从2中的分析可以看出，当电压的幅值在变化时，会引起频率很大的变化，导致频率测量不准确。对于那些没有频率保护的产品，问题不大。只是引起频率的测量误差而已，但对于那些具有高频或低频保护的产品，影响就非常大了。如果发生相间弧光短路或接地弧光短路（具有电弧不稳定特点），那么频率保护很有可能会误动作。

初步分析认为，如果在电压变化时，能迅速的闭锁频率保护一段时间，闭锁时间过后，如果电压变化已经很小，那么再开放保护。如果电压依然变化很大，则继续闭锁。

那么电压变化多大时，能把频率变化限制在-0.02Hz以内，Δf(*)=-0.0004

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1/(2+Δ1)- 1/(2+Δ2) =N*Δf(*)

令 C = 1/(2+Δ2) ，则 Δ1 = 1/（N*Δf(*)+C）-2 1/3≤C≤1

N*Δf(*)=-0.0256 N=64 N*Δf(*)=-0.0096 N=24 N*Δf(*)=-0.0048 N=12

考虑在电压一开始变化就检测变化，这样完全可以忽略Δ2的变化。所以Δ2=0；C=0.5

Δ1=0.1079, N=64

Δ1=0.0392, N=24 Δ1=0.0194, N=12

可见，如果想要把频率限制在正常测量误差范围，则Δ1的变化应小于上面的计算。换句话说，对于600H电压发生+3.9%的变化时，就会导致频率下降0.02Hz.通过计算，得出下列数据：

N = 64

N Df df/f 64 0.02 64 0.03 64 0.04 64 0.05 64 0.06 64 0.07 64 0.08 64 0.09 64 0.1 64 0.11 64 0.12 64 0.13 64 0.14 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.002 0.0022 0.0024 0.0026 0.0028 N*df/f 0.0256 0.0384 0.0512 0.064 0.0768 0.0896 0.1024 0.1152 0.128 0.1408 0.1536 0.1664 0.1792 Δ1 0.1079 0.1664 0.2282 0.2936 0.3629 0.4366 0.5151 0.5988 0.6882 0.784 0.8868 0.9976 1.1172 N=24

N df df/f 24 0.02 24 0.03 24 0.04 24 0.05 24 0.06 24 0.07 24 0.08 24 0.09 24 0.1 24 0.11 24 0.12 24 0.13 24 0.14 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.002 0.0022 0.0024 0.0026 0.0028 N*df/f 0.0096 0.0144 0.0192 0.024 0.0288 0.0336 0.0384 0.0432 0.048 0.0528 0.0576 0.0624 0.0672 Δ1 0.0392 0.0593 0.0799 0.1008 0.1222 0.1441 0.1664 0.1891 0.2124 0.2361 0.2604 0.2852 0.3105 N=12

N df df/f 12 0.02 12 0.03 12 0.04 12 0.05 12 0.06 12 0.07 12 0.08 12 0.09 12 0.1 12 0.11 12 0.12 12 0.13 12 0.14 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.002 0.0022 0.0024 0.0026 0.0028 N*df/f 0.0048 0.0072 0.0096 0.012 0.0144 0.0168 0.0192 0.0216 0.024 0.0264 0.0288 0.0312 0.0336 Δ1 0.0194 0.0292 0.0392 0.0492 0.0593 0.0695 0.0799 0.0903 0.1008 0.1115 0.1222 0.1331 0.1441

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如果Δ1=20%，对于600Hb可以将频率限制在±0.04Hz以内，对于600H可以将频率限制在±0.1Hz以内，显然，310Hb的情况比较严重。

采用下面办法，如果电压突变大于额定电压的20%，则闭锁频率保护100ms。实际情况Δ1是相对变化，因为Δ1=ΔA/A。但考虑电压正常是以额定电压运行。这样考虑还是可以接受的。

但应用上面的办法，还存在一个问题，电压突变算法在频率发生变化时，会有不平衡输出。有可能在低频时，电压突变会误闭锁频率保护。但考虑保护程序有频率跟踪，当出现闭锁后，频率跟踪实现了采样周期的改变，因此下次电压突变不会启动。 最坏情况下只会延时动作100 ms.

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附录2 中原燃气MTPR-620Hb差动速断保护误动作分析 1 动作情况

中原燃汽300MW电厂差动动作记录: 第一次动作: 2008-04-17 13:12:25:549 差动速断跳闸 IA1=042.47A IB1=044.43A IC1=046.94A IA2=046.81A IB2=047.46A IC2=047.83A IA0=042.06A IB0=044.68A IC0=047.07A

开关跳开后(无一次电流) 又报了一次动作记录

差动速断跳闸 2008-04-17

13:12:48:825 IA1=047.28A IB1=047.34A IC1=047.39A IA2=047.24A IB2=047.34A IC2=047.43A IA0=047.28A

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IB0=047.35A IC0=047.39A

2 差动保护定值

突变量: 0.46 差动速断电流: 30A 比率差动门槛电流: 1.22A 制动拐点1: 1.53A 制动拐点2: 3.1A 制动系数1 0.4 制动系数2 0.6 二次谐波制动系数 0.15 平衡系数 0.49

3 系统参数

额定电流 5 PT变比 60 CT变比 30 CT接线方式 三相 PT接线方式 01:V—V 谐波监视通道: 退出 故障录波 退出 变压器接线方式 03: DY/--11 低压侧平衡系数 0.49

4 软件信息

MTPR—620HB 版本号:V1.12.02 日期:2006-06-01

5 动作情况说明

变压器正常运行时.保护采样正常.高压侧电流.低压侧电流.正确

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差流为

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零.运行了一年多. 4月17号运行中保护突然动作. 用户讲当时电气无任何操作.此A低厂变被跳掉后.因低压两台油泵都接在此厂变低压侧.导致300MW机组停机.当时电厂里A低厂变录波回路故障录波也没起动(故障录波装置启动突变量为2A) .

6 故障情况初步分析

根据故障记录,保护动作记录的电流,发现高压侧、低压侧电流都很接近，同时差电流和高压侧电流几乎完全相同。再开关被跳开后，装置又一次动作。说明不是一次故障造成的保护动作。即使如果真的是一次故障，应该也为三相短路故障，而低压侧为负荷，短路时也不太可能和电源侧（高压侧）电流幅值大小相同，即使幅值相同，那在内部故障时，差流幅值应该也不会和两侧电流幅值相等，应该为近似两者之和。

从上面的分析上，基本可以排除是一次故障造成的保护动作。应从装置是否存在硬件故障或者软件设计问题上分析。

MTPR-620Hb V1.12.02版本，差动速断保护，是采用了全波傅立叶算法，幅值启动和突变量启动或逻辑。2倍定值时，动作时间小于40mS，幅值上采用4点滤波的方式。x1,x2,x3,x4为4个幅值，

x=(x1+x2+x3+x4-maxx-minx)/2;

maxx=max{x1,x2,x3,x4},minx={x1,x2,x3,x4}

把 x作为真值参与保护逻辑判别。

差动保护，对于DY/--11采用对Y侧进行移相处理，差流应为： IdA=|IAh+K(IAl-IBl)|,IdB=|IBh+K(IBl-ICl)|, IdC=|ICh+K(ICl-IAl)| IdA,IdB,IdC:差流；IAh,IBh,ICh:高压侧电流；IAl,IBl,ICl:低压侧电流； K平衡系数

因为根据动作保护，IdA≈IAh IdB≈IBh IdC≈ICh ,那么应该有，IAl = IBl =ICl ,同时观察高压侧数据,可以得出结论, IAh = IBh = ICh = IAl = IBl = ICl, 也就是说,高压侧电流和低压侧电流,幅值相等,相位相同。这种情况，对于正常的负荷电流，和短路情况下故障电流都是不可能的。唯一的一种情况就是，在进行傅立叶运算时，数据窗内存在一个直流量，而且该直流量不是整个数据窗都存在，如果整个数据窗都存在，那么傅立叶算法输出为0。

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C 0 图-1

T

图-1为直流量叠加到数据窗内的示意图，0~T为一个工频周期，同时也是傅立叶全波计算的数据窗。设a0~a15为16点采样值，由于装置动作时，运行于负荷电流，为计算方便，可认为，除直流量外，其它各采样点为零。直流量出现的时刻，可均匀分布在a0~a15之间，设直流量值为C，则根据直流出现不同在采样点，进行傅立叶运算（16点）

Fr=0.384*(a1-a9+a7-a15)+0.707*( a2-a10+a6-a14)+0.924*( a3-a11+a5-a13)+ (a4-a12)

Fx=0.924(a1-a9-a7+a15)+0.707*(a2-a10-a6+a14)+0.383*(a3-a11-a5+a13)+(a0-a8)

由上图可以看出，如果数据窗内出现部分直流量，理论上最大输出为0.64C，

数据窗内含有直流分量对傅立叶输出的影响0.70.6傅立叶输出/直流量0.50.40.30.20.101234567891011121314151617直流出现在采样点位置系列1 40

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