基于二次諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析

基于二次諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析

根據(jù)20年來中國220kv和以上能源壓力容量保護(hù)運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前我國能源壓力源的正確率僅為81%82%，這與電網(wǎng)的快速發(fā)展不適應(yīng)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。此外，隨著能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成的復(fù)雜性增加，運(yùn)行方式變化很大，非線性工業(yè)負(fù)荷的作用隨著時(shí)間的推移而逐漸增加。隨著裝置的外部環(huán)境變化，枝干磁路的非線性飽和，當(dāng)裝置進(jìn)行合閘操作和系統(tǒng)故障消除時(shí)，往往伴隨著復(fù)雜的電壓差的臨時(shí)過程。在大多數(shù)情況下，當(dāng)功率位于一個(gè)超過兩個(gè)非線性組件的網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，不同電氣量之間的相互作用會(huì)使分析和研究復(fù)雜化。傳統(tǒng)的磁強(qiáng)涌流法很難分析裝置的復(fù)雜干擾。到目前為止，關(guān)于壓力容器復(fù)雜故障和癱瘓的分析理論仍然相對薄弱。它對研究故障和擾動(dòng)的機(jī)理和性能，不僅可以提高現(xiàn)有的繼電保護(hù)運(yùn)行水平，而且對研究不同的保護(hù)原則具有重要的理論和實(shí)踐意義。1變壓器高壓側(cè)ta的動(dòng)態(tài)磁密在變壓器合閘或外部故障切除時(shí),產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流會(huì)對差動(dòng)保護(hù)的安全性造成威脅,為此,提出了許多對應(yīng)措施來防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng),而二次諧波制動(dòng)判據(jù)是其中最著名、也是應(yīng)用最為廣泛的一種.但是,在異常擾動(dòng)或操作下,一些配置有二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)發(fā)生了誤動(dòng).筆者將嘗試建立一個(gè)新的變壓器經(jīng)歷外部故障的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合考慮磁滯效應(yīng)的TA模型,研究變壓器外部故障發(fā)生和切除的暫態(tài)過程.在此基礎(chǔ)上,揭示此類變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因.變壓器經(jīng)歷外部故障發(fā)生和切除的模型如圖1所示.圖1的系統(tǒng)為三相系統(tǒng),us是三相正弦電壓源,T表示理想變壓器,R1和L1分別表示一次側(cè)的電阻和電感;TA1和TA2分別為變壓器一、二次側(cè)的TA.基于PSCAD/EMTDC,對上述模型進(jìn)行仿真,故障模塊用來模擬各種類型的故障,可以對故障模塊內(nèi)故障類型和時(shí)間控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定來模擬不同類型故障的發(fā)生和切除,TA選擇適當(dāng)?shù)膮?shù),便可得到變壓器各種類型外部故障發(fā)生和切除時(shí)的穿越電流.TA型的等效電路如圖2所示.圖2中,i1和i2分別是TA一、二次側(cè)電流;iμ是TA勵(lì)磁支路電流,ψμ是對應(yīng)于iμ的感應(yīng)磁鏈.由等效電路可建立方程:(dψμdt+L)diμdt+Riμ=Ri1+Ldi1dt.(1)(dψμdt+L)diμdt+Riμ=Ri1+Ldi1dt.(1)用ψμ=f(iμ)來表示ψμ和iμ之間的關(guān)系.對于ψμ=f(iμ)的表征參見文獻(xiàn),通過迭代計(jì)算可以方便地得到TA的勵(lì)磁電流、二次電流和磁鏈的數(shù)值解.外部故障初始階段,由于合閘角等因素,故障電流中可能包含了較高的非周期分量.一段時(shí)間后,隨著非周期分量的衰減,電流呈現(xiàn)對稱波形.故障一旦被切除,故障電流迅速減小到負(fù)荷電流水平,如圖3所示.將圖3中電流作為TA模型的輸入,便可以得到變壓器高壓側(cè)TA的傳變特性和其動(dòng)態(tài)磁化過程,如圖4所示.設(shè)i11,i12和i1μ分別為高壓側(cè)TA的一次、二次和勵(lì)磁電流.在故障發(fā)生前,TA鐵芯工作在線性區(qū)域,其對應(yīng)的勵(lì)磁電感較大,因此,勵(lì)磁電流接近0.然而,在外部故障存續(xù)期間,i11的幅值遠(yuǎn)大于其穩(wěn)態(tài)值并且包含有較高的非周期分量.根據(jù)文獻(xiàn),可以計(jì)算出外部故障存續(xù)期間TA勵(lì)磁支路的磁密,即B=Br+Bm[CωΤ1(1-e-t/Τ1)-sinωt].(2)B=Br+Bm[CωT1(1?e?t/T1)?sinωt].(2)式中Bm=RΙ′mωkSBm=RI′mωkS;I′m是外部故障期間TA一次電流的幅值;Br是TA的剩余磁密;T1是一次系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù),C是表征故障初期非周期分量占周期分量比值的系數(shù).根據(jù)式(2)的計(jì)算,故障發(fā)生約0.035s后,變壓器高壓側(cè)TA的磁密將第一次達(dá)到飽和狀態(tài).但是,由于周期分量的存在,磁密將會(huì)被拉回到非飽和區(qū)域.基于非周期分量的累積效應(yīng),磁密飽和程度會(huì)逐漸加深.然而,磁密會(huì)被幅值較高的周期分量周期性地拉回非飽和區(qū).這樣,勵(lì)磁電流i1μ呈現(xiàn)不規(guī)整的波形.TA進(jìn)入飽和態(tài)后,ψ1μ和i1μ按照磁滯回線路徑變化,如圖4所示.故障被清除后,i11的幅值突然恢復(fù)到穩(wěn)態(tài).然而,此時(shí)TA鐵芯的磁鏈已經(jīng)被之前的大故障電流抬高到飽和點(diǎn)附近,另一方面,小幅值的負(fù)荷電流建立起來的磁鏈周期分量幅值變化較小,ψ1μ有可能始終位于極限磁滯回環(huán)之內(nèi).這樣,對應(yīng)勵(lì)磁支路,磁鏈-電流所走的路徑在整個(gè)電流穩(wěn)態(tài)分量變化周期內(nèi),其對應(yīng)的勵(lì)磁支路電感值均不大,容許較多成分的一次電流通過勵(lì)磁支路,這種現(xiàn)象就是TA的局部暫態(tài)飽和現(xiàn)象.TA局部暫態(tài)飽和可能持續(xù)一段時(shí)間,從而產(chǎn)生較大的測量誤差,這一點(diǎn)在圖4中表現(xiàn)得很清楚.用同樣的模型考察變壓器低壓側(cè)TA的電流波形.根據(jù)式(2)計(jì)算得知,在外部故障存續(xù)期間,低壓側(cè)TA的磁密始終低于飽和磁密,該TA勵(lì)磁支路磁密在整個(gè)過程中總是處于線性工作區(qū),這意味著對應(yīng)的勵(lì)磁支路電感相對較大.因此,低壓側(cè)TA能始終線性傳變,其二次電流與一次電流相等.根據(jù)i12和i22可以合成實(shí)際差流id,如圖5所示.從圖5可以看到,在外部故障期間,高壓側(cè)TA鐵芯飽和造成其非線性傳變,從而造成差流存在明顯的畸變,并使得其對應(yīng)的二次諧波含量很高;故障被切除后,該TA局部暫態(tài)飽和現(xiàn)象導(dǎo)致其傳變呈現(xiàn)明顯的相位誤差和一定的幅值誤差,使得虛假差流的波形仍然比較規(guī)整,二次諧波含量不足.利用全周Fourier差分算法對id進(jìn)行分析,得到id的基波大小變化如圖6所示.從圖6中可以看到,如果比例差動(dòng)平面水平線段的門檻整定在0.25以下,就有可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作.當(dāng)然,這還要取決于差流中的二次諧波百分比是否低于門檻,該門檻一般取為15%～20%.進(jìn)一步分析差流中的二次諧波占基波幅值的百分比,其在故障后隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖7所示.從圖7中可見,在外部故障存續(xù)期間,二次諧波百分比很高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了門檻值,因此,即使差流基波幅值很高,二次諧波判據(jù)還是能可靠制動(dòng).但是,外部故障切除之后,二次諧波百分比穩(wěn)定地低于15%,而此時(shí)基波的幅值又穩(wěn)定在0.25以上,如果動(dòng)作門檻整定為0.25,二次諧波制動(dòng)比整定為15%,則差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng).2ta仿真模型變壓器有載合閘的暫態(tài)過程可用變壓器等效電路分析,模型結(jié)構(gòu)如圖8所示.圖8中,系統(tǒng)側(cè)為正弦電壓源,合閘側(cè)電阻為R1,電感為L1,流過電流為i1,感應(yīng)磁鏈為ψ1;勵(lì)磁支路流過的勵(lì)磁電流為iμ,感應(yīng)磁鏈為ψμ;負(fù)荷阻抗R2+jωL2,流過的電流為i2,感應(yīng)磁鏈為ψ2.根據(jù)以上模型,有i1=ψ1/L1,i2=ψ2/L2,對于勵(lì)磁支路,電流與磁鏈之間為非線性關(guān)系,記為iμ=f(ψμ),得到方程:{dψ1dt+R1ψ1L1+dψμdt=u1,dψμdt=L2L1dψ1dt-L2df(ψμ)dt+R2ψ1L1-R2f(ψμ).(3)可將f(ψμ)的表達(dá)式記為f(ψμ)={ψμ/Lμ,|ψμ|≤ψs,(ψμ-ψs)/Ls+iμ0,ψμ＞ψs,(ψμ+ψs)/Ls-iμ0,ψμ＜-ψs.(4)選取適當(dāng)?shù)膮?shù),用4階龍格-庫塔算法對式(4)進(jìn)行求解,就能得到單相變壓器有載合閘時(shí)的電流仿真波形.TA采用精確時(shí)域模型.變壓器有載合閘瞬間,與空載合閘不同的是,合閘側(cè)電流不再等同空載合閘時(shí)的情況,而是涌流和負(fù)荷側(cè)負(fù)荷電流的疊加.當(dāng)涌流幅值和負(fù)荷側(cè)電流幅值可比時(shí),合閘側(cè)電流將不存在明顯的間斷,只是波形存在一定的畸變,在合閘暫態(tài)期間,變壓器兩側(cè)感受到穿越電流中非周期分量的比重不同,合閘側(cè)電流中非周期分量遠(yuǎn)高于負(fù)荷側(cè).這樣,即使兩側(cè)TA具有同樣的飽和倍數(shù),其達(dá)到飽和的可能性也存在較大差異.正是這種TA傳變的差異,可能形成具有可觀幅值、波形相對光滑的虛假差流,使得差流越限和二次諧波含量低這2個(gè)條件同時(shí)滿足,縱差保護(hù)誤動(dòng)作不可避免.從圖9可見,在合閘后的最初幾個(gè)周波內(nèi),差流的畸變還比較明顯.一段時(shí)間后,電流中的非周期分量幾乎衰減完畢,但是,此時(shí)合閘側(cè)TA鐵芯的磁鏈工作點(diǎn)已經(jīng)被前面的電流非周期分量推至飽和點(diǎn)附近,而小幅值周期分量電流建立的磁鏈又不足以將磁鏈的工作點(diǎn)拉回非飽和段.因此,這種TA局部飽和的現(xiàn)象導(dǎo)致了合閘側(cè)TA傳變呈現(xiàn)明顯的相位誤差和一定的幅值誤差,使得虛假差流的波形仍然比較規(guī)整,二次諧波含量不足.合閘后id的基波大小變化與差流中的二次諧波占基波的百分比如圖10,11所示.從圖10,11中可知,id的穩(wěn)態(tài)值在合閘5個(gè)周波后趨于穩(wěn)定,其幅值在0.25以上,在合閘0.17s后,二次諧波百分比穩(wěn)定地低于15%,如果動(dòng)作門檻整定為0.25,二次諧波制動(dòng)比整定為15%,則差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作.3飽和區(qū)內(nèi)放電的放電變壓器非線性負(fù)荷投入時(shí)的暫態(tài)過程可用等效電路進(jìn)行分析.非線性負(fù)荷投入到含有變壓器的電力系統(tǒng)時(shí),接入的位置有2種選擇:①在變壓器負(fù)荷側(cè)投入,投入開關(guān)位置如圖12所示,開關(guān)K閉合表示非線性負(fù)荷投入;②在變壓器電源側(cè)投入,投入開關(guān)位置如圖13所示.2種情況下,變壓器勵(lì)磁支路和非線性負(fù)荷都由非線性元件表征,為了便于后面公式推導(dǎo),對模型結(jié)構(gòu)中的元件依次標(biāo)注,只是2種非線性負(fù)荷投入方式不同,對應(yīng)元件的含義不同.這樣,2種非線性負(fù)荷投入方式下的模型結(jié)構(gòu)都可由圖14表示.對于線性支路,有i1=ψ1/L1,i2=ψ2/L2和i3=ψ3/L3.對于變壓器勵(lì)磁支路和非線性負(fù)荷支路,電流與磁鏈之間為非線性關(guān)系,記為iμ1=f1(ψμ1)和iμ2=f2(ψμ2).隨著ψμ1和ψμ2取值的不同而有不同的數(shù)值.考慮到變壓器鐵芯和非線性負(fù)荷的非線性表示以及求解微分方程組的方便性,這里將變壓器鐵芯和非線性負(fù)荷的非線性簡化為分段線性的單值折線段.其中,飽和點(diǎn)分別設(shè)為(ψs1,iμ01)和(-ψs1,-iμ01)以及(ψs2,iμ02)和(-ψs2,-iμ02),在飽和區(qū)內(nèi)電感值分別取Lμ1和Lμ2;在飽和點(diǎn)以外電感值分別取Ls1和Ls2.綜上,可將f1(ψμ1)和f2(ψμ2)的表達(dá)式分別記為f1(ψμ1)={ψμ1Lμ1,|ψμ1|≤ψs1,ψμ1-ψs1Ls1+iμ01,ψμ1＞ψs1,ψμ1+ψs1Ls1-iμ01,ψμ1＜-ψs1.(5)f2(ψμ2)={ψμ2Lμ2,|ψμ2|≤ψs2,ψμ2-ψs2Ls2+iμ02,ψμ2＞ψs2,ψμ2+ψs2Ls2-iμ02,ψμ2＜-ψs2.(6)消去i1,i2,i3,ψ2和ψ3,將其表示成狀態(tài)空間的形式,可得到數(shù)學(xué)模型的最終結(jié)果.針對不同的狀態(tài),可以列寫出對應(yīng)的狀態(tài)方程.選取適當(dāng)?shù)膮?shù),用4階龍格-庫塔算法對上述非線性微分方程組進(jìn)行求解,就能得到非線性負(fù)荷投入到含變壓器的電力系統(tǒng)時(shí)的各支路磁鏈波形,根據(jù)磁鏈和電流的對應(yīng)關(guān)系,得到相應(yīng)的電流波形.以下對非線性負(fù)荷分別投于變壓器負(fù)荷側(cè)和電源側(cè)的情況進(jìn)行仿真.根據(jù)圖12開關(guān)K閉合前的2階電路,可以計(jì)算得到各條支路電感上的穩(wěn)態(tài)磁鏈.正是由于非線性負(fù)荷中磁鏈非周期分量的存在,使得變壓器勵(lì)磁支路的磁鏈被疊加上一個(gè)相應(yīng)的非周期分量,一段時(shí)間后,變壓器勵(lì)磁支路磁鏈的工作點(diǎn)將移到飽和點(diǎn)以上,對應(yīng)地,鐵芯電抗變得很小,變壓器電源側(cè)電流將有相當(dāng)部分分流到勵(lì)磁支路.而在電壓激勵(lì)源與磁鏈非周期分量方向相反的半周,又將勵(lì)磁支路合成磁鏈拉回飽和點(diǎn)以下,對應(yīng)的涌流幅值急劇減小,從波形上看,iμA存在間斷,如圖15所示.需要指出,由于2條非線性支路的存在,當(dāng)它們的飽和作用條件存在差異性時(shí)(由于剩磁極性等初始條件不同),有可能出現(xiàn)相互助增的現(xiàn)象.隨著非線性負(fù)荷和變壓器勵(lì)磁支路磁鏈的相互助增影響,兩者的飽和程度也將逐漸加深,變壓器鐵芯磁鏈進(jìn)入飽和區(qū)的時(shí)間因此變長,最終工作在飽和點(diǎn)附近,相應(yīng)地,涌流的間斷變得越來越不顯著,直至最后間斷角消失,呈現(xiàn)出較為規(guī)整的波形,如圖15所示.正是由于變壓器磁鏈飽和,勵(lì)磁支路分流了相當(dāng)部分的一次側(cè)電流,且勵(lì)磁電流偏向橫軸一側(cè),才導(dǎo)致變壓器二次側(cè)電流的畸變,并最終偏向橫軸另一側(cè).同時(shí),可以看到,穿越電流都在額定電流范圍之內(nèi),因此,變壓器兩側(cè)TA應(yīng)都能線性傳變.根據(jù)三相電流可合成三相差流波形,其中A相差流idA波形如圖16所示.非線性負(fù)荷投入后idA的基波大小變化如圖17所示.從圖17中可知,idA的穩(wěn)態(tài)值在負(fù)荷投入0.07s后大于0.25.A相差流中的二次諧波占基波的百分比,其在非線性負(fù)荷投入后隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖18所示.由圖18可知,在0.16s后,二次諧波百分比穩(wěn)定地低于15%,足以使A相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作.差動(dòng)保護(hù)B,C兩相差流波形及對差流基波幅值和二次諧波百分比分析結(jié)果分別如圖19,20所示.由圖19,20可以看到,B,C兩相差流基波穩(wěn)態(tài)值分別在負(fù)荷投入約0.12s和0.07s后穩(wěn)定在0.25以上,足以使B,C兩相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作.而B,C兩相差流中的二次諧波占基波的百分比分別約在0.25s和0.16s后,B,C兩相二次諧波百分比都穩(wěn)定地低于15%.結(jié)合之前對A相情況的分析,在非線性負(fù)荷投入約0.25s之后,三相差動(dòng)保護(hù)都要?jiǎng)幼?且三相二次諧波制動(dòng)都失效,因此,即使采用一相制動(dòng)三相的保護(hù)方案,保護(hù)誤動(dòng)作也無法避免.4次諧波制動(dòng)仿真換流變壓器(換流變)在高壓直流輸電(HVDC)系統(tǒng)中作為換流站的主要設(shè)備,其保護(hù)對整個(gè)系統(tǒng)的正常工作也具有極其重要的作用.為防止涌流引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng),現(xiàn)在采用比較多的是二次諧波制動(dòng).然而,換流變是聯(lián)系交直流場的樞紐,除了鐵芯飽和影響外,交直流場濾波器的存在使得換流變合閘時(shí)涌流波形相對于常規(guī)變壓器勵(lì)磁涌流發(fā)生了一定的變化,二次諧波特征有可能被削弱,因而更容易出現(xiàn)誤動(dòng)情況.另一方面,在高壓直流輸電(HVDC)系統(tǒng)中,由于換流變工作環(huán)境的特殊性,在發(fā)生不對稱故障時(shí),出現(xiàn)了差流中含有較大二次諧波分量的現(xiàn)象,有可能在換流閥的交流電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生二次諧波,從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤制動(dòng).因此,對于高壓直流輸電系統(tǒng)換流變差動(dòng)保護(hù)采用二次諧波制動(dòng)是否恰當(dāng)仍需進(jìn)一步驗(yàn)證.采用PSCAD/EMTDC中CIGRE的HVDC標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)I(BenchmarkI)來研究HVDC系統(tǒng)換流變勵(lì)磁涌流和出口故障電流特征.以整流側(cè)Y0/Δ-1型變壓器為研究對象.筆者采用電磁暫態(tài)仿真軟件分別對換流變空載合閘、二次側(cè)出口單相接地、兩相接地和短路、三相接地和短路故障進(jìn)行仿真.在仿真空載合閘勵(lì)磁涌流時(shí),加入直流電流源模擬變壓器剩磁情況,而各類出口故障則通過在變壓器二次側(cè)添加故障模塊來進(jìn)行模擬.對不同的合閘角和剩磁情況對換流變空載合閘進(jìn)行了仿真,限于篇幅,這里僅列舉1例二次諧波制動(dòng)判據(jù)失效算例的仿真結(jié)果,其中各電流波形采用標(biāo)幺值.仿真時(shí)長為0.4s,合閘時(shí)刻為0.1217s,即A相合閘角為30°,換流變鐵芯剩磁A相為0.7p.u.,B相剩磁為0,C相為-0.7p.u..由圖21可以看到,換流變?nèi)嗖盍骰ǚ€(wěn)態(tài)值在合閘后很快均穩(wěn)定在0.25以上,如果比例差動(dòng)平面水平線段的門檻整定在0.25以下,就有可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作.進(jìn)一步分析三相差流中的二次諧波占基波的百分比,如圖22所示,A,B,C三相差流二次諧波百分比分別在合閘后約0.008,0.014和0.019s后低于15%,且三相同時(shí)低于15%的時(shí)間段持續(xù)約有3/4個(gè)周波,而此時(shí)對應(yīng)各相差流基波的幅值又均穩(wěn)定在0.25以上,如果保護(hù)動(dòng)作門檻整定為0.25,二次諧波制動(dòng)比整定為15%,則三相差動(dòng)保護(hù)都將誤動(dòng)作.即使采用一相制動(dòng)三相的保護(hù)方案,此時(shí)換流變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作也無法避免.換流變二次側(cè)出口發(fā)生接地故障時(shí),實(shí)際上造成了換流閥的短路.由于閥的單向?qū)щ娦?故障電流半周電流大,半周電流小,導(dǎo)致差電流中含有較大的二次諧波,這種情況下?lián)Q流變差動(dòng)保護(hù)可能因二次諧波增大而被誤制動(dòng).為了驗(yàn)證二次諧波制動(dòng)判據(jù)對換流變出口故障的影響,考察算例:換流變二次側(cè)出口單相接地故障(A相).對A相差流基波幅值及二次諧波占基波百分比的變化進(jìn)行分析,其結(jié)果分別如圖23,24所示.由圖23,24可以看到,在故障發(fā)生后雖然故障相差流越限,但由于二次諧波占基波百分比一直高于制動(dòng)門檻,因此,差動(dòng)保護(hù)被誤制動(dòng),致使故障無法被切除.5合閘過程差流導(dǎo)致電流出現(xiàn)當(dāng)對正常變壓器空載合閘時(shí),差流為鐵芯飽和引起的勵(lì)磁電流,而勵(lì)磁電流的出現(xiàn)要滯后于電壓.檢測施加電壓和差流變化出現(xiàn)時(shí)刻的時(shí)間差,如果這個(gè)時(shí)間差大于等于一定門檻,則該差流為正常的勵(lì)磁涌流,保護(hù)閉鎖;變壓器出現(xiàn)故障時(shí),不論該故障是變壓器正常運(yùn)行時(shí)還是合閘時(shí)或在合閘過程中出現(xiàn),其電壓發(fā)生變化時(shí)刻和差流變化出現(xiàn)時(shí)刻的時(shí)間差將非常小,理論上是同時(shí)出現(xiàn),差流為故障電流;特別指出的是,對輕微的匝間故障變壓器合閘,其故障電流和勵(lì)磁涌流疊加在一起,用傳統(tǒng)的二次諧波判據(jù)等基于電流波形特征的方法有可能使保護(hù)拒動(dòng)一段時(shí)間,但是故障電流對應(yīng)的時(shí)間差特征仍滿足同時(shí)性.在判據(jù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,首先對相電壓和差流進(jìn)行突變量提取,實(shí)時(shí)計(jì)算出相對于上一周波對應(yīng)點(diǎn)的突變量,然后對2個(gè)突變量進(jìn)行差分濾波,并提取相電壓和差流突變差分量極值點(diǎn)的絕對值,當(dāng)捕捉到的極值點(diǎn)絕對值超出正常范圍時(shí),其出現(xiàn)的最初時(shí)刻則被認(rèn)為是相電壓和差流的突變時(shí)刻,比較其兩者的時(shí)差,并根據(jù)判據(jù)邏輯來判定是否出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障.該判據(jù)不僅適用于對變壓器空載合閘時(shí)發(fā)生內(nèi)、外部故障提供差動(dòng)保護(hù),對帶載運(yùn)行時(shí)的故障也能進(jìn)行快速準(zhǔn)確判定,而對于由于各種異常運(yùn)行造成的差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng),都能可靠閉鎖.5.1時(shí)差法主判據(jù)算例1變壓器鐵芯無剩磁,0.12s合閘,A相合閘角為0°.啟動(dòng)A,C兩相綜合保護(hù)判據(jù)的時(shí)差法主判據(jù),捕捉到的A,C兩相電壓和差流突變時(shí)刻信號分別如圖25,26所示,很明顯,A,C兩相電壓和差流突變時(shí)差分別為5.4和8ms,均大于時(shí)差門檻設(shè)定的3ms,因此兩相差動(dòng)保護(hù)將被閉鎖.5.2a相時(shí)差法主判據(jù)算例2變壓器低壓側(cè)A相接地故障,故障發(fā)生時(shí)刻為0.155s,接地電阻為0.1Ω.啟動(dòng)A相時(shí)差法主判據(jù),捕捉到的A相電壓和差流突變時(shí)刻信號如圖27所示,可以看到,A相電壓和差流突變時(shí)差為1.6ms,小于時(shí)差門檻設(shè)定的3ms,因此被時(shí)差法主判據(jù)判為內(nèi)部故障,A相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作.5.3a相時(shí)間差仿真算例3變壓器低壓側(cè)區(qū)外A,B兩相接地故障發(fā)生及切除,故障發(fā)生時(shí)刻為0.155s,故障持續(xù)時(shí)間為0.158s,接地電阻為0.1Ω,高壓側(cè)B相TA故障期間深度飽和、故障切除后局部暫態(tài)飽和.A相時(shí)間差仿真結(jié)果如圖28所示.可以看到,時(shí)差顯著存在,電壓的變化也比較明顯,保護(hù)能被可靠閉鎖.5.4變壓器鐵芯回收方式算例4變壓器鐵芯無剩磁,0.14s帶負(fù)荷合閘,A相合閘角為0°.算例5變壓器鐵芯A相剩磁為0.7p.u.,B相剩磁為-0.2p.u.,C相剩磁為-0.1p.u.,0.14s帶負(fù)荷合閘,A相合閘角為0°,高壓側(cè)A相TA局部暫態(tài)飽和.算例6變壓器鐵芯A相剩磁為-0.2p.u.,B相剩磁為0.7p.u.,C相剩磁為0.2p.u.,0.1425s帶負(fù)荷合閘,A相合閘角為90°,高壓側(cè)B相TA局部暫態(tài)飽和.算例4～6均造成采用二次諧波制動(dòng)的保護(hù)誤動(dòng).篇幅所限,不再采用圖表的形式羅列具體結(jié)果,只給出關(guān)鍵指標(biāo)的數(shù)據(jù).對算例4～6,三相中最短時(shí)差分別為4.8,3.8和6.0ms,因此,均能正確判別,能夠可靠閉鎖保護(hù).5.5差流突變時(shí)差和三相電壓情況算例7非線性負(fù)荷在變壓器負(fù)荷側(cè)投入,投入時(shí)刻為0.14s,判據(jù)結(jié)果為三相電壓和差流突變時(shí)差分別為3.8,4.2和6ms,均大于時(shí)差門檻設(shè)定的3ms,因此被判為擾動(dòng)情況,三相差動(dòng)保護(hù)均被可靠閉鎖,誤動(dòng)情況將不會(huì)發(fā)生.5.