比率差動(dòng)保護(hù)是什么有什么原理
比率差動(dòng)保護(hù)是什么有什么原理
比率差動(dòng)保護(hù)基于故障分量(也稱增量)來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的原理最早可以追溯到突變量原理的保護(hù)，但真正受到人們普遍關(guān)注和廣泛研究則是出現(xiàn)微機(jī)保護(hù)技術(shù)之后，下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來給你科普一下什么是比率差動(dòng)保護(hù)。
比率差動(dòng)保護(hù)的簡(jiǎn)介
比率差動(dòng)保護(hù)基于故障分量(也稱增量)來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的原理最早可以追溯到突變量原理的保護(hù)，但真正受到人們普遍關(guān)注和廣泛研究則是出現(xiàn)微機(jī)保護(hù)技術(shù)之后。微機(jī)具有長(zhǎng)記憶功能和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以獲取穩(wěn)定的故障分量，從而促進(jìn)了故障分量原理保護(hù)的發(fā)展。近20年來，陸續(xù)提出了基于故障分量的差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、距離保護(hù)、故障選相等許多新原理，并在元件保護(hù)、線路保護(hù)各個(gè)領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用。本文針對(duì)在發(fā)電機(jī)、變壓器中廣泛使用的比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)，討論故障分量保護(hù)的基本原理、判據(jù)和應(yīng)用中的一些問題。
比率差動(dòng)保護(hù)的原理
當(dāng)有外部故障引起的穿越電流流過被保護(hù)設(shè)備時(shí)，有很多原因使電流互感器(TA)副邊電流產(chǎn)生誤差。設(shè)兩側(cè)TA副邊誤差百分比分別記為eⅠ和eⅡ，并用D和R分別表示不含誤差的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流，故障分量原理的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流可表示為：
正常運(yùn)行時(shí)， 及將其代入式(7)，則有ΔId=0和ΔIr=0。
外部故障時(shí)，考慮最嚴(yán)重情形，有eⅡ=-eⅠ=emax,eⅡL=-eⅠL=eL,代入式(7)，并考慮外部制動(dòng)要求，應(yīng)滿足：
當(dāng)外部嚴(yán)重故障時(shí)，此時(shí)若忽略式(8)中與 有關(guān)的項(xiàng)，就得到式(9)。請(qǐng)注意，對(duì)于同樣的外部故障條件和K值，故障分量原理差動(dòng)保護(hù)總要比傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)量略小一些。例如按照10%誤差，對(duì)于傳統(tǒng)保護(hù)方案，由式(9)可確定K=0.1;對(duì)于故障分量比率差動(dòng)保護(hù)方案，若近似假設(shè)eL=0.01以及 ，由式(8)則要求emax-0.005≤0.05，即若emax≥0.055就會(huì)誤動(dòng)(當(dāng)然，通常這種情況下emax不大可能達(dá)到5.5%)。根據(jù)前面的分析，故障分量原理的比率差動(dòng)保護(hù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是，即使K值取得較大(但K<1)，也不會(huì)對(duì)靈敏度產(chǎn)生不利影響。因此K值應(yīng)適當(dāng)取大一些，只要滿足變壓器僅一側(cè)投入系統(tǒng)，且發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)能可靠動(dòng)作即可。
故障分量差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)
構(gòu)成一個(gè)完整的差動(dòng)保護(hù)往往還需要用到一些輔助判據(jù)，如差流速斷判據(jù)、TA斷線閉鎖判據(jù)、變壓器保護(hù)中的勵(lì)磁涌流制動(dòng)判據(jù)和低電壓加速判據(jù)等，這里僅就主判據(jù)作討論。
兩側(cè)電流相量構(gòu)成的比率制動(dòng)判據(jù)
實(shí)現(xiàn)保護(hù)應(yīng)先計(jì)算被保護(hù)設(shè)備兩側(cè)故障分量的基波相量，然后再構(gòu)成比率制動(dòng)特性動(dòng)作判據(jù)。采用故障分量原理仍然需要設(shè)置一個(gè)差流故障分量門坎值ΔId.min，并與從原點(diǎn)出發(fā)的比率制動(dòng)特性相結(jié)合，形成折線制動(dòng)特性。根據(jù)第1節(jié)的分析，故障分量差動(dòng)保護(hù)可選用較大的K值而不會(huì)降低靈敏度，故只需要一段斜線特性就夠了，如圖2所示。在正常運(yùn)行條件下，差動(dòng)電流ΔId中已消去了TA等因素引起的穩(wěn)態(tài)誤差的影響，故ΔId.min可以整定得更小一些，這對(duì)于提高保護(hù)對(duì)內(nèi)部輕微故障的靈敏度非常有益。
微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行原理
微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)字核心一般由CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、Watchdog等組成。目前數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器(MCU)，即通常所說的單片機(jī);輸入輸出通道包括模擬量輸入通道(模擬量輸入變換回路(將CT、PT所測(cè)量的量轉(zhuǎn)換成更低的適合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的電壓量，±2.5V、±5V或±10V)、低通濾波器及采樣、A/D轉(zhuǎn)換)和數(shù)字量輸入輸出通道(人機(jī)接口和各種告警信號(hào)、跳閘信號(hào)及電度脈沖等)。
微機(jī)保護(hù)的基本組成
傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置是使輸入的電流、電壓信號(hào)直接在模擬量之間進(jìn)行比較和運(yùn)算處理，使模擬量與裝置中給定的機(jī)械量(如彈簧力矩)或電氣量(如門檻電壓)進(jìn)行比較和運(yùn)算處理，決定是否跳閘。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只能作數(shù)字運(yùn)算或邏輯運(yùn)算，因此微機(jī)保護(hù)的工作過程大致是：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障電氣量通過模擬量輸入系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送入計(jì)算機(jī)的中央處理器，對(duì)故障信息按相應(yīng)的保護(hù)算法和程序進(jìn)行運(yùn)算，且將運(yùn)算的結(jié)果隨時(shí)與給定的整定值進(jìn)行比較，判別是否發(fā)生故障。一旦確認(rèn)區(qū)內(nèi)故障發(fā)生，根據(jù)開關(guān)量輸入的當(dāng)前斷路器和跳閘繼電器的狀態(tài)，經(jīng)開關(guān)量輸出系統(tǒng)發(fā)出跳閘信號(hào)，并顯示和打印故障信息。
微機(jī)保護(hù)由硬件和軟件兩部分組成。
微機(jī)保護(hù)的軟件由初始化模塊、數(shù)據(jù)采集管理模塊、故障檢出模塊、故障計(jì)算模塊、自檢模塊等組成。
通常微機(jī)保護(hù)的硬件電路由六個(gè)功能單元構(gòu)成，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、微機(jī)主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入輸出電路、工作電源、通信接口和人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)。
比率制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)的原理
對(duì)于比率差動(dòng)來說，涉及兩個(gè)東西，一個(gè)是差動(dòng)電流Icd，一個(gè)是制動(dòng)電流Izd。
舉例，對(duì)于兩側(cè)電流差動(dòng)I1和I2，
Icd = |I1 + I2|
Izd = |I1 - I2| 或者 |I1|+|I2|
差動(dòng)電流是“促使”差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的因素，差動(dòng)電流越大，越要?jiǎng)幼鳌?/p>
制動(dòng)電流是“阻礙”差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的分量，制動(dòng)電流越大，越難動(dòng)作。
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