毕业设计-微机变压器保护原理分析及应用预计.doc

浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 1 页 目目 录录 前 言 3 第一章 绪论 .4 1.1 微机继电保护概况 .4 1.1.1 微机继电保护的发展 4 1.1.2 微机继电保护的基本构成 5 1.1.3 微机继电保护与常规的模拟式的区别.5 1.1.4 微机继电保护特点6 1.1.5 微机继电保护的发展趋势 6 第二章 微机继电保护的理论基础 .9 2.1 微机保护装置硬件系统的基本构成.9 2.2 微机继电保护算法基础.10 2.2.1 数字滤波器 10 2.2.2 富氏算法 12 第三章 微机变压器保护 15 3.1 微机变压器差动保护 .15 3.1.1 变压器差动保护原理 .15 3.1.2 微机差动电流的获取方式： .16 3.2 外部故障和内部故障的区分 .16 3.2.1 具有折线制动特性的差动原理 .16 3.2.2 利用标积制动区分内外故障 .18 3.3 励磁涌流的鉴别 .20 3.3.1 利用二次谐波制动原理来躲过励磁涌流.20 3.3.2 利用间断角原理来躲过励磁涌流 20 3.3.3 利用波形对称法来躲过励磁涌流 22 3.4 各原理的分析及较 .27 第四章 rcs-978 系列变压器成套保护装置的认识31 4.1 硬件原理说明 .31 4.2 保护工作原理 32 4.2.1 装置管理总起动元件及 cpu 板起动元件 .32 4.2.2 变压器差动各侧电流相位差补偿和平衡.33 4.2.3 稳态比率差动保护 .33 4.2.4 差动保护在过励磁状态下的闭锁判据.35 4.2.5 励磁涌流判别原理 .35 4.2.6 小结 36 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 2 页 第五章 新原理及新方法的应用 37 5.1 故障分量比率差动保护原理.37 5.2 利用磁通特性来鉴别励磁涌流的原理 .39 5.2.1 利用磁通导数的特性鉴别39 5.2.2“图形识别 ”法鉴别 41 附 录 .44 差动保护比率制动整定中的动作电流与制动系数等关系分析44 .1 典型比率制动特性及分析 44 理想比率制动特性曲线 44 实用比率制动特性曲线 45 实用比率制动特性曲线分析.45 .2 差动保护比率制动整定步骤 47 .3 小结及注意 48 rcs-978 稳态比率差动保护中的平衡系数的计算 49 致 谢 .50 参考文献 .51 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 3 页 前前 言言 本论文的题目是作者经过阅读大量继电保护书籍而选定的，微机变压器保护原 理分析及应用。 此毕业设计论文共分五章，第一章主要介绍了微机继电保护的概况及其发展， 第二章对微机保护的理论基础包括硬件及一些基本且常用的算法进行了说明，第三 章以微机变压器保护原理的实现为中心，着重讨论了微机式变压器差动保护的构成 原理及实际运行情况及微机式变压器差动保护外部短路时差动不平衡电流的情况， 励磁涌流的识别方案等问题。第四章介绍分析了 rcs978 数字式变压器成套保护 装置的硬件组成、保护原理及功能。它集成了一台主变的全套电量保护,对每台主 变采用双套主保护、双套后备保护的配置原则,可提高安全性和可靠性。最后介绍 了微机变压器保护的一些新原理等。 在做毕业设计过程中得到了本院老师数月的精心指导，提出很多宝贵的意见， 最后由老师进行了仔细的审阅，同时也非常感谢院图书馆、电力系机房给予的大力 支持。 由于本人缺少实际的操作经验，对保护的事故现场分析不足，在本文中难免有 不足之处，望各位老师批评指导！ 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 4 页 第一章 绪论 1 1. .1 1 微机继电保护概况微机继电保护概况 电力系统经常发生各种故障，进入不正常的运行状态，可能引发事故，并导致用户停电或 电能质量下降，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。继电保护装置能检测电力系统故障及不 正常运行状态，动作于断路器跳闸、自动隔离故障，或发生故障告警信号，有助于运行人员或 其它自动装置进行故障处理。因此继电保护是保障电力系统安全稳定运行的重要手段。微机保 护就是指以数字式计算机（包括微型计算机）为基础而构成的继电保护。 1 1. .1 1. .1 1 微微机机继继电电保保护护的的发发展展 微机式继电保护可以说是继电保护技术发展历史过程中的第四代，即从电磁型、晶体管型、 集成电路型到微机型。 电磁型和整流型保护装置在电力系统中运行时间长，制造和运行维护的经验丰富，抗电磁 干扰的性能好，实践证明，这类保护装置的可靠性也较高。但这类保护装置交直流回路的功耗 大、动作时间慢、调试工作量大。 晶体管型和集成电路型变压器保护装置，在我国已有42多年的制造和运行历史，有成熟的 制造技术和比较丰富的运行维护经验。与电磁型、整流型保护装置相比，具有体积小，功耗大， 动作速度快，调试简单等优点。虽然在抗电磁干扰方面不如电磁型、整流型保护，但在长期的 制造和运行过程中已经摸索出了一套行之有效的抗干扰措施，解决了抗电磁干扰的问题。但很 快就被微机继电保护所代替。 微机型保护装置具有体积小，功耗小，动作快，功能全，整定方便，运行维护简单等优点。 更主要的是，它具有其他型式保护装置不可比拟的、完美的保护性能。此外，还具有打印、记 录，能与变电所的微机监控装置通信等功能，给运行及分析研究事故的隐患带来极大方便。在 各种微机保护装置发展的同时，利用计算机的特有的优势，还发展了许多新的保护原理，特别 是故障分量原理和自适应式保护原理，这些保护原理的引入，使继电保护的性能得到很大的完 善和提高。 电力系统继电保护是一门综合性的科学，奠基于理论电工、电机学和电力系统分析等基础 理论，还与电子技术、通信技术和信息科学等理论、新技术密切的融合在一起。由于计算机络 的发展和在电力系统中的大量采用给微机保护提供了无限发展的可能。微机软硬件功能的强大， 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 5 页 综合自动化系统的兴起和电力系统光纤信网络的逐步形成使得微机保护不再是一个独立的、任 务单一的、消极的待命装置，而是积参与、共同维护电力系统整体安全稳定运行的计算机自动 控制系统的基本组成单元。由于网络信息共享的优越性，微机保护可以占用全系统的行数据和 信息，应用自适应原理和人工智能方使保护原理、性能和可靠性得到进一步的发展提高。继电 保护技术将沿着网络化、智能化、适应和保护、测量、控制、数据通信一体化的方向不断前进。 1 1. .1 1. .2 2 微微机机继继电电保保护护的的基基本本构构成成 继电保护的任务是判断电力系统有关设备是否发生故障而决定是否发出跳闸命令，使发生 故障的设备尽量迅速地与电力系统隔离。为此，首先要取得与被保护设备有关的信息，根据这 些信息，根据不同原理，进行综合和逻辑判断，最后作出决断，并付诸执行。所以，继电保护 的基本结构大致上可以分为三部分： 信息获取与初步加工； 信息的综合、分析与逻辑加工、决断； 决断结果的执行。 输入信号通常包括电压电流模拟量和开关量以及一些通讯数据。在测量部分中，由于计算 机是数字电路，其工作电平比电力系统互感器的二次输出信号电平还低。为了适应电子器件的 弱信号的要求，在电流互感器、电压互感器与电子电路之间要求设置一些传变环节，通常使用 电流变换器、电压变换器以至电抗变换器等等。即微机保护要对输入模拟信号进行预处理，再 经计算机采样计算后与已给定的整定值进行比较。逻辑部分主要包括信息的综合、分析与逻辑 加工、决断等环节。 微机保护的主要部分是计算机系统，用来分析计算电力系统的有关电气量和判定系统是否 故障，然后决定是否发出跳闸信号。因此，除微机系统主体外，还必须配备自电力系统向计算 机送入有关信息的输入接口部分和向电力系统送出控制信息的输出接口部分。此外，微机还要 具有相关监控和操作程序，输出记录的信息，以供运行人员分析。这就是人机对话部分。 1 1. .1 1. .3 3 微微机机继继电电保保护护与与常常规规的的模模拟拟式式的的区区别别 微机继电保护与常规的模拟式的根本区别是在中间部分，即信息的综合、分析与逻辑加工、 决断的环节。区别是在于实现上述功能的手段。常规的模拟式保护是靠模拟电路的构成来实现 的即用模拟电路实现各种电量的加、减、乘、除和延时与逻辑组合等要求。而微机保护，即数 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 6 页 字式继电保护却是用数字技术进行数值（包括逻辑）运算来实现上述功能的。数字式电子计算 机上的数字和逻辑运算是通过软件进行的，即这些运算要通过预先按一定的规则（语言）制定 的计算程序进行的。这是与模拟式截然不同的工作模式。也就是说，微机继电保护是由“硬件” 和“软件”两部分组成的，硬件是实现继电保护功能的基础。而继电保护原理直接由软件，既 由计算程序来实现的，程序的不同可以实现不同的原理。程序的好坏、正确与错误都直接影响 着保护性能的优劣、正确或错误。 1 1. .1 1. .4 4 微微机机继继电电保保护护 特特点点 研究和实践证明，微机保护有许多优点。其主要的特点如下： 1 改善和提高继电保护的动作特性和性能 用数学方程的数字方法构成保护的测量元件，其动作特性可以得到很大的改进，或得到 常规保护（模拟式）不易获得的特性； 用它的很强的记忆功能更好地实现故障分量保护； 可引进自动控制、新的数学理论基础和技术自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络 （ann）等等。 2 可以方便地扩充其他辅助功能 打印故障前后电量波形故障录波、波形分析； 打印故障报告：日期、时间、保 护 动作元件、时间先后、故障类型； 随时打印运行中的保护定值；利用线路故障记录数据进 行测量（故障定位） ； 通过计算机网络、通信系统实现与厂站监控交换信息；远方改变定 值或工作模式。 3. 工艺结构条件优越 硬件比较通用，制造容易统一标准； 装置体积小，减少盘位数量；功耗低。 4. 可靠性容易提高 数字元件的特性不容易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影 响； 自检能力强，可用软件方法检测主要元件、部件工况以及功能软件本身。 5. 使用方便 维护调试方便，缩短维修时间； 依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、 结构。 6保护的内部动作过程不象模拟式保护那样直观 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 7 页 1 1. .1 1. .5 5 微微机机继继电电保保护护的的发发展展趋趋势势 随着计算机技术和通信技术以及各种新方法和新理论在继电保护中的广泛应用，微机保护 技术未来趋势是向网络化、综合自动化和智能化发展。 微机保护硬件的发展 随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。微机保护的硬件已由第一代单 cpu 硬件结构和第二代多单片机的多 cpu 硬件结构发展到以高性能单片机构成的第三代硬件 结构，其具有总线不需引出芯片，电路简单的特点，抗干扰性能进一步加强，并且完善了通信 功能，为实现变电站自动化提供了方便。近年来，数字信号处理(dsp)技术开始广泛应用于微机 保护领域。dsp 与目前通用的 cpu 不同，是一种为了达到快速数学运算而具有特殊结构的微处 理器。dsp 的突出特点是计算能力强、精度高、总线速度快、吞吐量大。将数字信号处理器应 用于微机继电保护，极大地缩短了数字滤波、滤序和傅里叶变换算法的计算时间，可以完成数 据采集、信号处理的功能和传统的继电保护功能。 网络化 目前，继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务） ，还要 保证全系统的安全稳定运行。微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，每个保护单 元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数 据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全 系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。继电保 护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准 确。 综合自动化 继电保护、操作控制和监测的集成化趋向称之为变电所等的综合自动化。实际上，保护装 置就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端，它可从 网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和 数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而 且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能。 智能化 近年来，人工智能技术如自适应控制、神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 8 页 力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也开始。自适应继电保护是一种继 电保护的基本原理，它使得继电保护能自动地对各种保护功能进行调节或改变，以更适合于给 定的电力系统的工况。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的 复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。其它如遗传算法、进化规划等也都有其 独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见，人 工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 9 页 第二章 微机继电保护的理论基础 2 2. .1 1 微微机机保保护护装装置置硬硬件件系系统统的的基基本本构构成成 微机保护装置是以微处理器为核心，根据数据采集系统所采集到的电力系统的实时状态数 据，按照给定算法来检测电力系统是否发生故障以及故障的性质、范围等，并由此做出是否需 要跳闸或报警等判断的一种安全装置。微机保护主要包括进行数据采集的输入通道、进行数据 处理及相应判断的数字核心部分以及输出通道。除此以外，还包括人机接口和通信系统。 模拟量输入系统（或称数据采集系统） 微机保护的数据采集系统一般包括：模拟量输入变换回路、低通滤波回路、采样保持回路 和多路转换器以及模拟转换（a/d）回路。其主要功能是采集由被保护设备的电流电压互感器输 入的模拟信号，并将此信号经过适当的预处理转化为所需的数字量。 继电功能回路（ cpu 主系统） cpu 主系统一般包括微处理器 cpu，只读存储器（eprom）随即存取存储器（ram）及定时 器（time）等。cpu 执行存放在 eprom 中的程序，对由数据采集系统输入至 ram 区的原始数据 进行分析处理，以完成各种继电保护功能。 开关量输入 /输出回路 由并行口光电耦合电路及有接地的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸信号报 警及以外部接点输入等工作。 人机接口回路 人机接口回路主要包括键盘、显示器、打印接口以及用于干预装置工作的各种按钮或开关 等，其主要功能用于人机对话、如调试、定值调整、人对机器工作状态的干预等。人机接口应 定时或在保护动作后打印或显示运行情况及保护执行结果。 通信回路 机间通信和远动。 （综合）自动化系统内部通信（局域网或总线）pc 机通信（用于调试） ，对 侧保护通信（用于实现纵联保护） 电源回路 供电电源回路提供了整个装置所需的直流稳压电源，以保证整个装置的可靠供电 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 10 页 2.22.2 微机继电保护算法基础微机继电保护算法基础 在微机继电保护中，连续型的电压、电流输入信号经过离散采样和模数变换成为可用于计 算机处理的数字量后，计算机对这些数据进行分析、计算，确定保护所需的电气量参数，并根 据这些参数的计算结果以及保护的动作特性方程与定值，通过比较判断，决定保护装置的动作 行为。而完成上述分析计算和比较判断以实现各种继电保护功能的方法称为微机保护算法。 算法是研究保护的重点之一，衡量各种算法的优缺点，主要的指标可归结为：计算精度响 应时间和运算量。这三者之间往往是互相矛盾的，因此应根据保护的功能性能指标（如精度动 作时间）和保护系统硬件的条件（cpu 的运算速度存储器的容量）的不同，采用不同的算法。 2 2. .2 2. .1 1 数数字字滤滤波波器器 数字滤波器是一个装置或系统，用于对输入信号进行某种加工处理(运算)以达到取得信号 中有用的频率成分而去掉无用信息。抑制模拟量输入回路的各种误差所带来的各种电子噪声。 在微机保护中，数字滤波器的运算过程可用下述常系数线性差分方程来表示： )()()( 00 jnybinxany m j j m i i 式中：和分别为滤波器的输入值和输出值序列；和为滤波器系数。)(nx)(ny i a j b 1 差分滤波器 差分滤波器的数学模型表达式：，它是一个阶差分方程，)()()(knxnxnyk 其数据窗长度为 k（或 kts） 。它表明该滤波器与前行输出无关，所以这种滤波器是非递归型数 字滤波器。当刚好等于谐波的周期，或者是的整倍数（如 p 倍， kts 1 1 mf tm 1 1 mf p=1，2，）时，则在及两点的采样值中所含该次谐波成分相等，ntst )(ktsntst 故两点采样值相减后，恰好将该次谐波滤去，剩下基波分量。此时有， 1 mf p kts 故滤去的谐波次数为: 1 ktsf p m 由此可见，当和已确定时，能去掉的谐波最低次数是在 p=1 时计算的 m 值，除此之外， 1 fts 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 11 页 还能滤掉 m 的整倍数的谐波。 差分滤波器有如下特点： 差分滤波器能消除直流分量。 适当选择 k 值后，能消除 m 次及 m 的整数倍次谐波。 2 加法滤波器 加法滤波器的数学模型表达式： 若一正弦波频率为，在)()()(knxnxnyf 和两点采样，若此两点距离为该正弦波的 1/2 周期，则此正好消除ntst )(ktsntst 该次谐波。此时有两点采样值正好大小相等，符号方向相反，相加后输出为 0， 事实上，时都可以消除 m 次谐波，其中 p=1，2，为基波频率。 1 2 11 2 1 mff kts 于是有 1 2 1 mf p kts 加法滤波器有如下特点： 与差分滤波器比较，数据窗短，为工频周期的一半。 不能消除直流分量。 3 积分滤波器 积分滤波器数学模型表达式： k m mtsntsxktsntsxtsntsxtsntsxntsxntsy 0 )()()2()()()( 即任意时刻 nts 的输出是由此时刻的采样值与前 k 个采样值相加而得。 若积分区间长度正好为某次谐波的周期或周期的整倍数，则在此区间内，该次谐波积分的 结果是正负半波所围成的面积正好相互抵消，因此，滤波器对应于该次谐波滤去。欲消除 m 次 谐波，数据窗长度应取（p=1，2，） 1 ) 1( mf p tsk 积分滤波器是一个低通滤波器，它对低频分量的响应幅度较大，对高频分量抑制能力较强， 频率越高衰减越大，特别是那些积分区间正好为其周期的整数倍的频率成分的衰减是无穷大。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 12 页 2 2. .2 2. .2 2 富富氏氏算算法法 富氏算法的基本思想源于富立叶级数。该算法假设输入信号为一周期性函数信号，即输入 信号中除基频分量外，只包含恒定的直流分量和各种整次谐波分量。此时，输入信号可表示为： .)(.)()()( 210 txtxtxxtx m 对于 m 次谐波又可表示为：)(txm mwtxmwtxtwxtx mcmsmmmm cossin)sin(2)( 式中：m 次谐波分量有效值； m x m 次谐波分量初相角； m m 次谐波分量角频率，（w 为基波频率） 。 m wmwwm ； mmms xxcos2 mmmc xxsin2 所以： mcmsmxxx 222 2 ms mc m x x tg 全波富立叶算法 根据富氏级数原理，当已知周期函数时，可以求其 m 次谐波分量的正弦和余弦系)(tx 数 ； t ms mwtdttx t x 0 sin)( 2 t mc mwtdttx t x 0 cos)( 2 式中 t 为的周期，对于基波分量（m=1）的正弦和余弦系数为：)(tx ； t s wtdttx t x 0 1 sin)( 2 t c wtdttx t x 0 1 cos)( 2 求上面的积分可以采用矩形法，设每周采样 n 点， 则： n knknx n x n k s 2 )sin()( 2 1 0 1 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 13 页 n knknx n x n k c 2 )cos()( 2 1 0 1 求出基波分量的正弦和余弦系数后，则基波分量的复数形式为： ； )( 2 1 11 1 cs jxxx csxxx1 2 1 2 1 2 1 电流电压计算出各自基波分量的正弦和余弦系数、后，再用下式求测量 s i1 c i1 s u1 c u1 阻抗 2 1 2 1 11111111 )()( sc csscsscc ii iuiujiuiu i u z 2 1 2 1 1111 sc sscc ii iuiu r 2 1 2 1 1111 sc cssc ii iuiu x 当输入信号为周期性信号时，采用该算法可准确求出信号中的基频分量有很好的滤波能力， 但数据窗需要一个周波，响应时间较长。 半波富立叶算法 半波富立叶算法的积分区间是 0t/2，利用半个周期的采样值来计算电流电压基波分量的 正弦和余弦系数，其矩形计算公式为 n knknx n x n k s 2 )sin()( 4 1 2 0 1 n knknx n x n k c 2 )cos()( 4 1 2 0 1 两种富氏算法的比较： 从滤波效果来看，全波富立叶算法不仅能完全滤除各次谐波分量和稳定的直流分量，而且 能较好地滤除线路分布电容引起的高频分量，对随机干扰信号的反应也较小，而对畸变波形中 的基频分量；可平稳和精确地作出响应。半波富立叶算法的滤除效果不如全波算法，它不能滤 除直流分量和偶次谐波。富氏算法在衰减的非周期分量的影响下计算误差很大。 从精度来看，由于半波富氏算法的数据窗只有半周期，其精度比全波富氏算法差。当故障 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 14 页 发生半周后，半波算法即可计算出真值，但精度差；全波算法在发生故障一周后才能计算出真 值，精度较半波好。有的保护装置中采用变动数据窗的方法来协调响应速度和精度的关系。其 做法是在启动元件启动之后，先调用半波富氏算法程序，同时将保护范围缩小 10%。当故障达 到一周时，调用全波富氏算法程序，这时，保护范围复原。这样，当故障在保护范围的 090%以 内时，用半波算法计算很快就趋于真值，精度虽然不高，但足以正确判断是区内故障；当故障 在保护范围的 90%以外时，仍以全波富氏算法的计算结果为准，保证精度。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 15 页 第三章 微机变压器保护 在微机继电保护研究领域中，变压器保护的研究和开发：一方面，将传统的保护原理如比 率制动和 2 次谐波制动原理应用于微机变压器保护，并借助计算机所具有的技术优势，重点针 对保护原理的具体实现技术进行改进和完善，以提高变压器保护的总体性能。另一方面，充分 利用计算机的数字运算、逻辑处理以及长记忆能力，不断探索新的保护原理 3 3. .1 1 微微机机变变压压器器差差动动保保护护 3 3. .1 1. .1 1 变变压压器器差差动动保保护护原原理理 差动保护原理问世已有近百年历史。在继电保护的发展过程中，有着独特的地位，至今广 泛应用于电气主设备和线路保护中。 变压器的差动保护是利用比较变压器各侧电流的差值构成的一种保护，其单线原理图 3.1 变压器装设有电流互感器 ta1 和 ta2，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器 kd 并接在差回 路中。变压器在正常运行或外部故障时，电流由电源侧流向负荷侧，在图 3.1(a) 所示的 接线中，ta1、ta2 的二次电流 i1、i2会以反方向流过继电器 kd 的线圈，kd 中的电流等于二次 电流 i1和 i2之差，故该回路称为差回路，整个保护装置称为差动保护。 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为保证纵差动保护的正确工作，就必 须适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比 ，且在忽略励磁电流的情 b n 况下，则 i1=i2，继电器 kd 中 i=0 电流，亦即在正常运行和外部故障时，两侧的二次电流大小 相等、方向相反，在继电器中电流等于零，因此差动保护不动作。 如果故障发生在 ta1 和 ta2 之间的任一部分（如k2点） ，且母性和均接有电源，则流过 ta1 和 ta2 一二次侧电流方向如图 3.1(b)所示，于是 i1和 i2按同一方向流过继电器 kd 的线圈， 即 i=i1+i2使 kd 动作，瞬时跳开 qf1 和 qf2。如果只有母性有电源，当保护范围内部有故障 （如 k2点）时，i2=0，如图 3.1(c)，此时继电器 kd 仍能可靠动作。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 16 页 (a) (b) (c) 图 3.1 变压器差动保护单线原理图 3 3. .1 1. .2 2 微微机机差差动动电电流流的的获获取取方方式式： 在微机保护中，变压器各侧的电流信号均作为独立通道信号送入计算机，通过对各通道 电流信号采样值进行数字差计算来取得差动电流。由于 ta 二次侧电流不再进行并联差接，因 此，较传统方式相比，可进一步减小因 ta 变比不匹配、特性不一致以及二次负担不平衡而产 生的不平衡电流。此外，也有利于对各侧电流信号采样值分别进行补偿计算，消除由于 ta 变 比标准化所带来的误差。这种补偿方法较常规采用的平衡线圈补偿方式更为精确有效。 可通过数字计算进行电流相位调整。在传统保护中，当变压器采用 y/联接方式时， 需将 y 侧三相 ta 副边接成形，以保证变压器两侧同相电流在区外故障时相位一致。对于计 算机差动保护，y/变压器的 y 侧 ta 仍可采用 y 形接线，通过数值计算来完成 y/变换，从 而可以消除这类不平衡环流的影响，同时也为 ta 断线的检测判断提供了有利条件。 微机变压器差动保护的原理和算法主要可分为两部分：一部分是如何区分区内和区外故障， 另一部分是如何鉴别励磁涌流。 3.23.2 外部故障和内部故障的区分外部故障和内部故障的区分 3 3. .2 2. .1 1 具具有有折折线线制制动动特特性性的的差差动动原原理理 微机变压器差动保护通常也是采用分相差动方式。假设各侧电流的相位以及 ta 变比误差 己由数字计算进行了补偿，并取各侧电流流入变压器为假定正方向。对于双绕组变压器，如规 定其两侧分别记为侧和侧，那么按照大型变压器通常采用的三段折线式比率制动特性要求， 其基波向量可表示成下述动作判据或算法。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 17 页 min.dd ii 1rr ii min.11 )( drrd iiiki 21rrr iii min.12122 )()( drrrrd iiikiiki 2rr ii 图 3.2 三段折线式比率制动特性 方程中各基波电流相量可按傅氏算法或最小二乘算法进行计算。计算过程可先用采样 值计算差动和制动电流的瞬时值，再计算这此电流的基波向量，也可先计算各侧电流的基 波向量，再计算差动电流和制动电流。对于三绕组变压器，仿照双绕组变压器的算法，差 动电流可表示为三个绕组电流向量和的模值，制动电流通常有两种计算方法，或者用三 d i 个绕组电流向量的模值之和表示，或者用三个绕组电流向量的模值的最大者表示。当然， 制动电流也可按照常规保护中的做法来表示。 如微机保护采用 16 位或 32 位微机(大型变压器保护 )，由于其计算处理能力很强， 也可采用下述能反映 “穿越电流 ”的制动量的计算方法。设是二个绕组电流中模值 max i 最大的那个电流向量，是另外两个电流向量之和，则制动电流可用和相 ps i r i max i ps i 减后取模值来表示。此外，还可把发电机纵差保护中的标积制动原理引入到多绕组变压器 差动保护中，其差动判据为： cos max 2 psd isii 式中：s 为制动系数；。)arg( max ps ii 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 18 页 3 3. .2 2. .2 2 利利用用标标积积制制动动区区分分内内外外故故障障 基本原理 所谓标积就是电气设备两侧电流绝对值、和他们之间相位差的余弦值之积， 1 i 2 i 即： cos21 ii 以上即为标积制动量。 标积制动式纵差保护不仅适用于发电机而且适用于变压器，下面以标积制动式纵差保护在 变压器保护中的应用为例。 定义双绕组变压器电流、的正方向均为流入变压器，并令、的相角为， 1 i 2 i 1 i 2 i 即： )(21 ii 差动电流 ： 12d iii 制动电流 ： 12 coscos0 res iii 当时 当m，此时制动特性曲线在理想比率 min0dzz imi z k 制动特性曲线之上，制动系数同样为一变量，随制动电流的增加而减少，当无穷大时， z k z i z i 制动系数有最小值，=m；当时，制动系数有最大值， z k 0zz ii mindzdz ii 。由于制动系数始终大于制动特性曲线制动段斜率 m，只要选取一条 min0 / zdzzdzz kiiii 斜率 m 大于整定计算出的最低制动系数的制动特性曲线即可保证保护不会误动。 0z k 从上述分析中可看出，制动系数大于或小于制动曲线的斜率 m，即保护是否会发生误动， 取决于与的比值。在整定计算中，有时将制动系数与制动特性曲线制动段斜率 mindz i 0z mi z k m 混同起来，简单地按 m来选取制动特性曲线，造成整定错误，引起保护误动。由于一 0z k 般情况下 m，和在差动继电器出厂时均己固定下来，更改不方便，为避免差动保护在区外 0z i 故障时误动，要使,必须合理选择，的值。 min0dzz imi mindz i 动作电流和制动电流用标么值表示时，式(1)、(2)仍成立，只需将动作电流和制动电流的下 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 47 页 标加标么值的标记*即可，分别对应于下面的(3) ，(4)式(一般选额定电流为基准电流): e i (-3) * min0 / dzdzzz miiii (-4) * min0 * min0 / * / zdzzdzzzz dzzz kiiim iii mimii 有时为了叙述更加方便，取。此时( 4)式变为： 0ze ii (-5) * min / zdzz kmimi 制动系数大于或小于制动曲线的斜率 m，更简化为取决于与 m 的比值关系。当 * mindz i =m 时，制动系数=m，为一常数；时，m 选取 0ze ii * mindz i 最小动作电流。由于差动继电器出厂时起始制动电流一般均己固定(一般取= 5a), 而在 0z i 0z i 实际差动保护系统中，由于电流互感器变比各不相同，对于一次电流来讲，一般均不 0ze ii 成立。按来选取的最小动作电流有时仍不能满足m，保护仍可能发生误动。 * mindz im z k .2.2 差动保护比率制动整定步骤差动保护比率制动整定步骤 确定差动继电器的基本侧，按整定原则并结合具体差动继电器型号计算选择出继电器最 小动作电流一次值及二次值 dz i dz i 计算出所保护元件基木侧的额定电流二次值。 e i 计算出最小动作电流二次值对额定电流二次值的标么值。即 dz i e i * dz i * / dzdze iii 根据制动线圈及电源接线方式等具体情况确定计算出最低制动系数 (即制动系数的 0z k 计算值)。 z js k 确定起始制动电流标么值，。 * 0z i * 00/zze iii 最小动作电流的合理性判断和确定。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 48 页 计算的值，其中 m 取最低制动系数， * 0z mi 0z k * 000zzz miki 比较和，(即)的大小。 * dz i * 0z mi * 00zz ki 当时，最小动作电流与制动曲线的斜率 m 和起始制动电流配合合理，保 * 0dzz imi * 0z i 护在任何时候都不会误动；而当保护在一定情况下会误动，此时可采取适当提高 * 0dzz imi 的办法，使，避免保护误动。 dz i * dz i * 0z mi 灵敏性校验。当最小动作电流小于额定电流时，一般均能满足灵敏性要求，不必再校 验灵敏性。 厂家制动系数的选择 厂家制动系数实际上就是制动特性曲线上制动段斜率 m.，只要从厂家给出的制动特性曲线 选取一条斜率 m(即制动系数)大于整定计算出的最低制动系数的值, 即可保证保护不会 z k 0z k 误动。 .3.3 小结及注意小结及注意 比率制动差动继电器厂家给出的制动系数通常是指制动特性曲线上制动段的斜率而不是 整定计算中的制动系数，实用制动特性曲线上的制动系数随制动电流的变化而改变。要使差动 保护在各种情况都不会发生误动,必须使制动特性曲线上的任一点上的制动系数大于整定计算出 的最低制动系数。 差动保护比率制动整定中最小动作电流不仅要考虑与制动特性曲线上制动斜率的配合, 而且要考虑与起始制动电流的关系，实际整定计算时，必须将最小动作电流、起始制动电流和 额定电流等化为一次值后进行选择和计算.才能保证计算结果的正确性。 差动保护比率制动整定中最小动作电流、起始制动系数和制动系数的相互比值关系直接 影响到所整定的差动保护在各种情况是否会发生误动。必须使选取的最小动作电流的值大于起 始制动电流和整定计算中的最低制动系数的乘积，才能保证所整定的差动保护不会发生误动。 当最小动作电流值小于起始制动电流和最低制动系数的乘积时，为保证差动保护在各种 情况不会发生误动，可适当提高最小动作电流的数值，以满足最小动作电流值大于起始制动电 流和制动系数的乘积，但应考虑山此带来的保护灵敏度下降是否会影响到保护规程对灵敏度的 要求。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 49 页 rcs-978rcs-978 稳态比率差动保护中的平衡系数的计算稳态比率差动保护中的平衡系数的计算 1 计算变压器各侧一次额定电流 式中sn 为变压器最大额定容量，u1n 为变压器计算侧额定电压。 2 计算变压器各侧二次额定电流： 式中i1n 为变压器计算侧一次额定电流，nlh 为变压器计算侧ta 变比。 3 计算变压器各侧平衡系数： 式中i2n 为变压器计算侧二次额定电流，i2n-min 为变压器各侧二次额定电流值中最小值， i2n-max为变压器各侧二次额定电流值中最大值。若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比 值小于4，平衡系数的计算方法即以变压器各侧中二次额定电流为最大的一侧为基准，其平衡系 数值为1，其它侧依次放大。若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值大于4，则取二次 额定电流为最小的一侧平衡系数值为4，其它侧依次减小；装置为了保证精度，所能接受的最小 系数kph 为0.25，因此差动保护各侧电流平衡系数调整范围最大可达16 倍。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 50 页 致 谢 在这次毕业设计即将结束之际 ,要感谢我们的指导老师 黄德才老师。 这次的毕业设计是在黄德才老师的精心指导和热忱关怀下完成的。从本文的选 题到完成，自始自终得到了老师不倦的教诲，他对学术的严谨态度和学生的高度责 任心，使我在短短半学期的时间里获益非浅，谨向老师表示衷心的感谢。 同时，感谢培养了我两年半年的浙江工业大学，感谢系里的很多老师在我们做 设计期间给我许多的关怀和支持，在此一并表示感谢。 此外，我要深深感谢多年来在人生道路上一直给予我莫大关爱的父母，感谢在 学习生活上对我理解、支持、鼓励和关爱的所有师长、同学和朋友。 论文的完成离不开其他各位老师和同学对我的鼓励和帮助，在此谨向所有关心 和帮助过我的老师和同学们致以深深的谢意！论文的完成也离不开院系领导关心和 支持，在此谨向所有关心和支持过我的领导致以深深的谢意！ 最后还要感谢两年半来所有培养过和关心过我的老师。 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 51 页 参考文献 1. 陈德树，张哲，尹项根 微机继电保护 中国电力出版社 2. 陈曾田 电力变压器保护(第二版)m 水利电力出版社 1989 3. 罗士萍 微机保护实现原理及装置 南京工程学院 4. 陈皓，江波，黄洲 微机保护装置硬件结构 电力自动化设备第 20 卷第 2 期 5王维俭 电气主设备继电保护原理与应用.中国电力出版社.1996. 1 6庄伟民 差动保护比率制动整定中动作电流与制动系数等关系分析 继电器 7唐跃中，刘勇，郭勇，等.几种变压器励磁涌流判别方法的特点及其内在联系的 分析.电力系统自动化，1999, 23(9):5359 8孙志杰，陈云仑 波形对称原理的变压器差动保护 电力系统自动化第 20 卷第 4 期 9朱亚明等 间断角原理的变压器差动保护的性能特点 电力系统自动化第 20 卷第 11 期 10杨新民 电力系统微机保护培训教材 中国电力出版社 2000 11陈德树 微机继电保护 中国电力出版社 2000 12许建交 电力系统微机继电保护 中国水利水电出版社，2001 13黄华国，许建安 序分量算法的分析 水利科技 2003 年第 4 期 浙江工业大学毕业设计说明书（论文） 第 52 页 14唐跃中 几种变压器励磁涌流判别方法的特点及其内在联系的分析 电力系统 自动化，1995, 1999 15贺家李，宋从矩 电力系统继电保护原理 中国电力出版社 16王维俭 发电机变压器继电保护应用 国家电力调度中心 17周玉兰. 1990 年1999 年 220 kv 及以上变压:器保护运行情况.见：第 8 届全国继电保护学 术研讨讨会论文集.北京: 2001. 141145 18rcs _978 系列变压器成套保护装置 培训教材 南瑞继保电气有限公司 g an employment tribunal claim employment tribunals sort out disagreements between employers and employees. you may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly. for more information about dismissal and unfair dismissal, see dismissal. you can make a claim to an employment tribunal, even if you havent appealed against the disciplinary action your employer has taken against you. however, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal. remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. if your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept it. if you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed under further help. employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation. most people find making a claim to an employment tribunal challenging. if you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed under further help. if you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win