数字式变压器保护（通用7篇）
数字式变压器保护 篇1
0 引言
济源地区220kV变压器保护装置主要包括许继电气的WBH-800、南自的PST-1200、南瑞继保的RCS-978E。它们的典型组屏方案为:许继电气A屏包括WBH-801(保护装置)、WBH-802(非电量保护)、FCZ-811(中、低压侧操作箱),B屏包括WBH-801(保护装置)、FCZ-832(高压侧操作箱)。南瑞继保A屏包括RCS-978E(保护装置)、CZX-12R2 (高压侧操作箱)、CJX-11(中压侧电压切换箱),B屏包括RCS-978E(保护装置)、RCS-974A(非电量及断路器保护)、CJX-11(中、低压侧操作箱)。南自A屏包括PST-1202A(保护装置)、PST-1206B(断路器保护)、PST-1212(高压侧操作箱)、PST-1218(高、中压侧电压切换箱),B屏包括PST-1202B(保护装置)、PST-1210B(本体及中、低压侧操作箱)、PST-1218(高、中压侧电压切换箱)。
3种保护装置通过单独组屏的方式来满足变压器保护交流电压、交流电流、操作电源双重化配置要求。本文从变压器差动保护、后备保护、断路器失灵保护三方面对上述3种变压器保护装置进行综合对比分析,找出其相同点和不同点。
1 变压器差动保护
国产220kV数字式变压器保护装置差动保护包括比率差动和差动速断。比率差动主要采用二次谐波闭锁原理和波形对称原理。3个厂家的保护装置在原理上大同小异,不同点主要表现在变压器各侧TA二次电流相位及幅值的调整。
许继WBH-801和南自PST-1202采用Y→△的相位调整方式,其转换表达式为:
式中,为Y侧所加二次电流;为保护装置显示二次电流。
南瑞RCS-978E保护装置采用△→Y的相位调整方式,其转换表达式为:
式中,I0为零序电流。
以最常用的Y/△-11接线为例说明经各保护装置相位调整后电流幅值的变化,数据对比见表1。
国产220kV数字式变压器保护装置比率差动多采用三段折线和电流速断来确定动作区,如图1所示。
图1中,Icd为比率制动差动动作电流定值;Isd为速断电流定值;Izd1、Izd2分别为比率制动拐点电流定值(由软件设定);比率系数K1一般取0.5,K2一般取0.7或0.6。
2 变压器后备保护
国产220kV数字式变压器后备保护主要包括复合电压闭锁(方向)过流保护和复合电压闭锁零序(方向)过流保护,其中方向元件可选。3个厂家的后备保护调试方法基本相同,动作区差别不大,不同点主要表现在接线方式(见表2)和复合电压功能压板的投退上。
90°接线复合电压闭锁(方向)过流保护的动作特性如图2 (阴影区为动作区)所示。
0°接线复合电压闭锁(方向)过流保护的动作特性如图3(阴影区为动作区)所示。
在复合电压功能压板的投退上,WBH-801和PST-1202投上复合电压功能压板表示该侧复合电压投入,而RCS-978E则表示该侧复合电压退出。
3 断路器失灵保护
断路器失灵保护是断路器的近后备保护,按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(试行)的要求,220kV变压器断路器失灵启动应满足:(1)断路器失灵保护的电流判别元件动作。(2)变压器的电气量保护动作。
3.1 南瑞RCS-978E保护装置
南瑞RCS-978E保护装置失灵启动图如图4所示。
由图4可知,RCS-978E变压器保护装置启动失灵保护需投入6个功能压板,同时还需满足保护装置电气量保护动作和断路器失灵保护的电流判别元件动作,从而分别解除失灵屏复合电压闭锁和启动失灵保护。RCS-974A现场运行时需注意两个问题:(1)报TA1异常。若负序电流大于0.06In,则延时10s发TA1异常。(2)现场控制字“失灵所用电流”需整定为“0”,整定为“1”时要求两组TA都要满足,而一般220kV变压器只接入一组TA,因此装置不会动作。
3.2 南自PST-1200保护装置
南自PST-1200保护装置的失灵启动图如图5所示。
由图5可知,PST-1200变压器保护装置启动失灵保护需要投入5个功能压板,满足条件后,分别解除失灵屏复合电压闭锁和启动失灵保护。
3.3 许继WBH-800保护装置
许继WBH-800保护装置的失灵启动图如图6所示。
如图6所示,WBH-800保护装置失灵启动与RCS-978E保护装置和PST-1202保护装置有明显不同:(1)WBH-800保护装置没有设置单独的断路器失灵保护模块。(2)WBH-800保护装置失灵启动两段延时分别用来解除失灵屏复合电压闭锁和启动失灵保护。(3)WBH-800保护装置需判断断路器合闸位置。由于河南电力明确规定,失灵启动不需判断断路器合闸位置,因此现场需短接断路器辅助接点位置,而PST-1202和RCS-978E则可以通过整定控制字选择不判断断路器合闸位置。
4 结束语
本文对3种国产数字式变压器保护的典型配置、装置原理及动作特性作了简单介绍,并结合设备调试和现场运行情况,深入分析了3种国产数字式变压器保护在现场设备调试时应注意的问题。
数字式变压器保护 篇2
华北油田任北110kV变电站2011年进行了综合自动化改造, 主变保护采用北京四方继保自动化股份有限公司生产的CSC—326G型数字式变压器保护, 分为CSC—326GD差动保护、CSC—326GH高压侧后备保护、CSC—326GL中、低压侧后备保护。于2011年底投入运行, 在运行过程中, 当供电负荷大幅增加时, 2#主变差动保护装置频繁发出“差流越限”告警信号, 使得该变压器主保护——差动保护处于异常状态, 这大大影响了保护装置运行的可靠性, 必须及时查找原因加以处理。
2 原因分析
在现场对装置进行检查, 装置采样显示Ia差流为0.83A, Ib差流为0.98, Ic差流为0.88,
差动动作定值整定为2.4A, 差流越限告警判据为:Idφ>0.3Icd (Idφ为各相差动电流) , 即差流越限告警值为0.72A。不平衡电流超过差流越限定值, 因此发出“差流越限”告警信号。
引起变压器差动保护的不平衡电流通常有4种原因:
(1) 变压器各侧电流互感器型号不同, 即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流;
(2) 实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流;
(3) 改变变压器调压分接头引起的不平衡电流;
(4) 暂态情况下短路电流的非周期分量对电流互感器的影响和变压器空载投入产生的励磁涌流引起的不平衡电流。
由于差流越限告警是在正常运行且无调压操作时发出, 不存在暂态情况和调压分接头问题, 保护班人员对变压器各侧的电流互感器进行特性试验 (匝比极性试验、磁化曲线试验) , 匝比、极性均符合设计要求, 且电流互感器都满足10%误差曲线要求, 测量差动回路不平衡电流也在正常范围内, 因此与电流互感器特性无关。
当白天负荷比较小时, 差流越限告警消失, 对保护外部电流回路进行相量测试, 并和装置采样信息进行比较, 见下表1所示:
核对两种测量结果均一致。
根据现场检查情况和测试数据, 基本排除了外部电流回路和电流互感器的原因。问题一定出在差动保护装置, 比较保护装置正常运行状态和发出“差流越限”告警状态时的差别是负荷电流相差很大, 即告警状态下负荷电流较大, 因此差流越限与负荷电流增大有关, 表明保护装置的采集系统在较大的负荷电流情况下工作不正常。
对保护装置重新进线校验, 我们采用对造分析法 (与1#主变差动保护装置对比) 进行分析。首先断开102、302、602开关, 停2#主变, 再查看1#主变差动保护装置高压侧、中压侧、低压测测量的有效值以及差流值。
1#主变差动保护装置一直正常, 用保护试验台把1#主变的高、中、低三侧A相电流与相位角值1.553A、0.000°, 1.794A、168.3°, 0.855A、-59.82°同时加给2#主变差动保护装置, 结果差流显示为:差流IA0.175A, 比1#主变装置显示的差流大3倍;把1#主变三侧电流值扩大2倍, 相位角不变, 即3.106、0.000°, 3.588A、168.3°, 1.710A、-59.82°同时加给2#差动保护装置, 结果差流显示为:差流IA 0.351A, 比扩大前的差流0.175扩大2倍;把1#主变三侧电流值扩大4倍, 相位角不变, 即6.212A、0.000°, 7.176A、168.3°, 3.420A、-59.82°同时加给2#差动保护装置, 结果差流显示为:差流IA 0.703A, 比扩大前的差流0.175扩大4倍。从以上试验可以看出, 2#变差动保护装置差动逻辑运算可能存在问题, 即保护程序在计算差流时误差比较大, 当负荷增大到一定程度时, 计算出的差流将超过差流越限定值而发出告警信号。
3 结束语
联系厂家更换保护装置的C P U插件后, 按上述方法加电流试验, 差流显示均正常, 与1#装置显示基本相同。保护投入运行后, 装置采样显示差流IA为0.026A, IB为0.024A, IC为0.025A, 至今未发“差流越限”告警信号, 装置异常彻底解除。
分析此异常产生的原因, 一是保护装置硬件有缺陷, 一是在改造验收时, 忽略了对装置的差流误差进行校验。在以后的改造验收时, 一定要注意对主变差动保护装置差流进行校验, 以保证差动保护的可靠性。
注:数据中的相位角所测的角度以110k V侧UNA为基准, 装置显示的以110k V侧IA为基准。
摘要：主要介绍了CSC—326G数字式变压器保护装置在华北油田任北110kV变电站运行中出现的问题以及原因分析和改进措施及效果。
数字式变压器保护 篇3
随着电力系统发展, 其网络结构越来越庞大而复杂, 过往简单的分析手段对事故的预测越来越困难。同时, 电网中存在各种实际情况的限制, 使许多试验研究不能在实际系统上开展, 继电保护及其自动化装置的动模检验同样面临这样的困难。
随着信息技术和计算机技术的发展, 电力系统数字实时仿真技术同样取得了较大的突破。许多人意识到可以运用数字动模技术对继电保护及其自动化装置的工况进行仿真模拟。本文主要利用数字动态实时仿真系统DDRTS (Digital Dynamic Real-Time Simulator) 对变压器保护装置开展数字动模试验研究, 为将来大规模开展数字动模检验打下坚实的基础。
数字动模试验的基本原理
DDRTS是目前国内较为先进的全数字化电网实时闭环仿真系统, 该系统是硬件系统与软件系统的结合体。电力系统电磁暂态仿真软件NETSP是该系统的主要核心软件, 首先, 利用NETSP在微机上建立合理的仿真系统模型, 同时利用微机对系统进行动态实时模拟, 将系统中的电流、电压量等信号传输至通讯卡, 然后通过数模转换装置以及功率放大器输入至待检测保护装置, 最终保护装置的跳闸信号可以反馈给微机, 构成闭环试验, 如图1所示。
试验系统的软件构成
在该试验系统中, 其软件组成主要有两个部分:
(1) 电力系统电磁暂态仿真软件NETSP;
(2) 电力系统图形化建模系统。
通过以上两个软件系统, 可以实现在微机中建立仿真系统, 并实时计算输出。
试验系统的硬件构成
在该试验系统中, 其硬件主要由以下四个部分构成:
(1) 计算机:为了提高仿真速度, 满足实时性, 可采用较高配置计算机;
(2) 高速信号通信系统:主要作用是满足计算机实时仿真数据与外部继电器之间的数据通讯, 其关键技术是PCI总线技术和数字信号处理器 (DSP) 的通讯卡;
(3) 信号转换及输入输出系统:其作用主要是将计算机仿真系统中的数字量转换为模拟量;
(4) 功率放大器:其作用是可对模拟量进行调整, 使其满足继电保护对输入量的要求。
基于DDRTS的变压器保护装置动模检验项目
DDRTS中的变压器模型种类包括:单相双绕组变压器、三相双绕组变压器、单相三绕组变压器以及三相三绕组变压器。三相变压器绕组的连接方式包括星形接地、星形不接地和三角形连接, 用户可以自由选择所需要的变压器模型。
变压器是电力系统重要的设备之一, 所以在DDRTS中对于变压器的仿真十分重要。变压器模型对变压器保护装置的动态模拟检验非常重要, 变压器模型主要可以模拟的故障和异常状态包括:变压器的饱和状态、变压器的分接头调整、变压器的空投试验、变压器的合应涌流以及恢复性涌流。依据国家相关标准以及DDRTS系统本身的特点, 得出以下可以完成的试验项目如下:
(1) 变压器差动保护区内外金属性故障; (2) 变压器发展性故障; (3) 系统稳定性破坏; (4) 系统频率偏移; (5) 变压器空投试验; (6) 投切低压侧电容器; (7) 调整变压器分接头; (8) 电流互感器断线; (9) 电流互感器饱和; (10) 电压互感器断线。
仿真分析
在变压器保护装置数字动模检验中, 为了实现对保护装置性能的检验, 首先利用DDRTS仿真系统搭建符合检验要求的模拟系统进行试验分析。下面以一个较为简单的仿真环境为例进行说明, 如图2所示。
上文总结了变压器保护装置动模检验的项目, 所有项目大致可分为两类:第一, 短路故障;第二、异常状况。在此选取有代表性的短路故障与空投低压侧电容器进行仿真分析。
(1) 短路故障
在DDRTS仿真环境中, 对于短路故障的设置通过使用故障元件来实现, 能够对各类故障进行仿真, 并且可以任意设置故障发生的位置、类型和时刻。该仿真系统中能够同时设置多个故障, 通过对相应故障元件位置和时序的配合可以实现复杂性故障的仿真, 如发展性故障、转换性故障等。
此例中, 系统为不接地系统, 在变压器高压侧出口发生BC两相金属性短路故障, 且故障的发生时刻为1s, 故障持续时间为0.1s, 1.1s后保护动作切除故障。变压器保护高、低压侧CT电流值如图3、图4所示。
经分析, 该短路电流波形与短路计算向量图分析一致, 证明该系统仿真的真实性。同时变压器保护装置可靠动作, 证明了故障发生后保护可靠动作。
(2) 低压侧空投电容器
为了满足相关检验标准的要求, 在变压器低压侧空投电容器, 其容量为变压器的容量的1/6, 电流波形如图5所示。
当投入电容器后, 系统会产生脉冲扰动, 不能瞬时进入稳态, 而需要一个暂态过程。该过程会出现短暂的过电流, 但由于时间过短, 保护可靠不动作, 满足要求。
结语
数字式变压器保护 篇4
关键词：数字化变电站,变压器,保护,改进方案
随着我国数字化变电站相关应用技术的快速发展, 电子式电压电流互感器设备在我国电力能源工业的发展路径中获取了较为广泛的应用空间, 直接导致数字化变电站, 相较常规变电站在继电保护技术装置的二次交流技术系统的采样操作流程方面发生了本质性变化。
在常规变电站中, 电压电流互感器设备的二次交流量通常以模拟信号形式直接被呈送到继电保护装置中, 而在数字化变电站设备空间内, 电子式电压电流互感器设备通过合并单元技术结构完成数字信号量的预先处理, 并运用IEC61850采样值传输规约将其输送呈递到继电保护装置中。
结合上述技术背景, 本文将针对数字化变电站变压器保护改进方案展开简要的分析论述。
一、数字化变电站设备运行空间基本网络架构
依照变电站设备运行空间内部自动化设备运行系统应当承载的技术设备运行状态控制、运行性能监测以及继电保护技术任务, 可以将数字化变电站设备空间按照IEC61850技术指导规范, 基于逻辑性空间架构层次划分为三层两网的基本结构, 也就是:变电站层、间隔层、过程层以及变电站层网络、过程层网络, 与传统技术发展背景下的综合自动化变电站设备空间相比, 数字化变电站在结构层次方面, 引入增添了过程层以及过程层网络组成部分, 在现有的发展阶段条件下, 除却断路器设备与智能单元技术结构之间应用电缆技术构件进行具体连接之外, 间隔层结构以及过程层结构之间也完全应用光缆线路实施连接, 在现有的技术发展建设条件下, 可以针对数字化变电站空间主要组成结构的技术功能展开如下分析:
第一, 过程层 (Process Level) 结构, 这一结构应用技术设备, 主要完成数字变电站空间内部的开关量参数采集、模拟量参数采样以及控制命令收发等与一次性电气设备的技术运行功能直接相关的技术功能, 并借助数字化变电站过程层结构中的交换机设备, 实现与间隔层技术设备之间的通信技术功能。
第二, 间隔层 (Bay Level) 结构, 这一结构中的设备与常规性综合自动化变电站的具有技术功能层次的类似性, 主要负责完成电气设备运行状态保护, 以及技术参数测量功能, 唯一的差异在于开关量参数和交流量参数的传输介质, 从常规电缆线路转变为通信光缆。
第三, 变电站层 (Station Level) 结构, 该结构中设备的技术功能与常规综合变电站技术系统的完全一致, 并遵照国际通用的IEC 61850标准规范实现间隔层结构相关设备的通信活动目标。
二、变压器保护工作的采样技术系统
开展变压器设备的运行技术保护工作, 需要同时采集获取变压器设备三个侧点位的电压, 以及电流参数量, 而常规变电站和数字化变电站变压器设备运行技术保护交流采样系统的框图结构分别如图1和图2所示。
在常规变电站的变压器设备运行保护技术过程中, 电压和电流参数的交流量, 从电压电流互感器设备的二次测量获取, 主要信号表吸形式是模拟信号, 信号的主要传输介质是普通电缆线路, 变压器保护技术装置内部能够自动完成模数转换技术过程。
在数字化变电站空间内, 变压器设备运行保护技术实施过程中的电压电流参数, 主要从电子式电压电流互感器设备中测量获取, 其主要的信号表现形式为数字信号, 信号的主要传输介质是光导纤维, 并且主要采用合并单元联合数据集中器构件的技术模式完成具体的交流参数量的采集处理环节, 并在此基础上为变压器设备的运行保护工作提供技术基础。
三、数字化变电站变压器保护的技术改进方案
针对我国电气工程技术人员在开展数字化变电站CT检修活动过程中, 面对的变压器设备保护技术结构闭锁技术问题, 探索和提出如下变压器设备运行保护改良方案, 并给出如下技术实践思路:
第一, 在变压器保护设备的软件部分的高压侧、中压侧以及低压侧分别设置检修软压板技术构件, 并指令软压板技术构件只在该侧技术点位出现断路现象, 以及实施CT检修技术活动的过程中投入使用。
第二, 在具体将某一侧点位的检修软压板技术构件, 实际投入使用的条件下, 应当对变压器设备及其周边附属技术部件运行参数以及性能应答状态展开对应性的测量反馈活动, 为相关技术操作行为的实际开展提供技术理念指导条件。
四、结语
针对数字化变电站变压器保护改进方案, 本文从数字化变电站设备运行空间的的基本网络架构、变压器保护工作的采样技术系统, 以及数字化变电站变压器保护的技术改进方案三个基本方面展开了简要论述。预期为相关领域的技术人员提供借鉴。
参考文献
[1]周满, 曹磊, 张延鹏.基于数字化变电站的继电保护改进方案[J].东北电力技术, 2010 (04) .
[2]陈海滨, 卜明新, 谭畅, 张超, 冯毅.数字化变电站变压器保护改进方案初探[J].电力系统保护与控制, 2010 (08) .
[3]解晓东, 汤磊.数字化变电站继电保护应用问题研究[J].中国电力教育, 2010 (21) .
[4]孟恒信, 梁旭, 刘愈倬, 张悦.数字化变电站继电保护闭环实时仿真系统研究[J].电网技术, 2010 (12) .
数字式变压器保护 篇5
在工业自动化领域中,经常要对被控对象的角位移进行测量并加以控制。这些领域中使用的传感器件主要是旋转变压器(简称旋变)。在自动化测试中,对旋变解码器的测试往往需要用到复杂而昂贵的测试设备。这些设备往往体积大,成本高。设计了一种以AT-mega16为核心的数字旋变,既能满足旋变解码器测试的需要,又具备体积小,成本低[1]的优点。实现对旋转变压器的仿真。
1 旋转变压器工作原理
旋转变压器也是一种变压器。和普通变压器不同,旋变的原边与副边的比例不是固定的,因此输出的电压比也不是常数。旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时,输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系[2]。旋转变压器的电气示意图如图1所示。
旋变的输入输出电压之间的有一定的函数关系。设旋变的激励频率为fsourse,激励的幅度为E。则激励信号电压随时间变化可以表示为:
设转子转动角度为θ,旋变的变压比为Q,那么:
正弦边输出电压为:
余弦边输出电压:
通过检测这两组输出信号,解码器可以计算出旋变的位置信息。
2 系统硬件设计
系统主要由电源、单片机控制电路、数字可变电阻、调理电路、通信电路和反相电路构成。数字旋变原理如图2所示。当数字可变电阻在0~20 kΩ之间变化时,经过反相电路和调理电路,数字旋变输出与激励频率相同的正弦信号和余弦信号,进而把产生的信号提供给旋变解算单元。
当通信电路收到上位机数据时,单片机通过解析上位机的数据,分别设定两组数字可变电阻。激励信号经过数字可变电阻的分压后,得到了初步的处理,幅值产生了变化[3]。单片机ATmega16通过判断要设定的角度是在哪个象限,决定是否对正弦信号或余弦信号进行反相[4]。最后经过信号调理电路输出到解算系统。调理电路用于提高数字旋变的输出阻抗[5]。
2.1 数字可变电阻的控制
AD5293是一种单通道,分辨率可达10 b的数字可变电阻[6]。也就是说其电阻精度R0可达到:
式中Rmax为AD5293的可调范围。AD5293的功能框图如图3所示。
其中VLOGIC连接控制电路的逻辑电平“1”,SCLK,SYNC,DIN,SDO和RDY为通信接口,本系统用ATmega16的SPI接口与之通信[7],对AD5293进行初始化和设置。ATmega16与AD5293的通信采用DAISY-CHAIN控制方式。采用这种方式可同时设置两个AD5293。DAISY-CHAIN连接方式如图4所示。
当采用DAISY-CHAIN控制方式时,串联起来的AD5293连到ATmega16的SPI总线。ATmega16通过SPI总线设置32位的移位寄存器,前16位用来设定U2,后16位用来设定U1,从而达到同时控制两个数字可变电阻的目的。在移位寄存器中的数据完全移出ATmega16前,必须保持信号为低电平,移出后需要把该信号再拉高,以完成一次数据的传输。
数字可变电阻AD5293的A端和B端为数字电阻的固定端,W端为滑动端。在A端和B端加激励电压后,B端和W端就能输出与激励频率相同的正余弦信号。控制W端从而调节输出信号的幅值。AD5293外围电路如图5所示。
旋变一般都有变压比。系统模拟的旋变的变压比Q=0.5。为提高数字旋变的设定精度,在数字可变电阻前端串联一个20 kΩ的高精度电阻R29,从而使数字可变电阻的设定范围为0~20 kΩ,而不是可变范围的一半。根据实际模拟的旋变的变压比不同,可以串联其他阻值的高精度电阻,从而使数字可变电阻的可调范围为0~20 kΩ,以提高输出精度。
假设数字可变电阻的可调范围为Rmax,则串联的高精度电阻Rcon与变压比Q的关系为:
2.2 反相电路的设计
反相电路的设计采用模拟开关ADG1213,通过不同的开关组合,可以输出4种不同象限的正余弦信号。从而使数字旋变的仿真范围不局限于某个象限。正弦反相电路的原理图如图6所示。
其中XB_SIN1,SGND是经过数字可变电阻分压得到的模拟信号。1_Uisin1,1_Uisin2反相电路输出到调理电路的信号。AD1213的VSS接到数字旋变的-9 V电源,VDD接+9 V电源,从而保证只要通过的信号在-9~9 V范围之间,就不会被模拟开关“截断”。
当信号1_CTRL1为逻辑高电平时,D1,S1导通,D4,S4导通;当信号1_CTRL1为逻辑低电平时,D3,S3导通,D2,S2导通[8]。
反相电路的输入输出如表1所示。
因此通过控制1_CTRL1信号的高低电平,即可达到输出信号反相的目的,余弦信号的反相与正弦类似。
3 系统软件设计
本系统所用的单片为ATmega16,该款单片机是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器,性能优越。采用C语言编写单片机的控制程序[9,10],程序流程图如图7所示。
4 结语
根据旋转变压器的原理,从硬件和软件两个方面介绍了基于ATmega16单片机和AD5293数字可变电阻的数字旋变的设计方案。为了提高输出精度,在可变电阻硬件电路中,加入了高精度电阻,解决了因变压比引起的数字可变电阻不能使用全量程的问题。通过实际试验验证,该系统适用于旋变的仿真和解码器的自动化测试。
摘要：为了对旋转变压器(简称旋变)的信号进行仿真,通过使用AVR单片机ATmega16和AD5293实现一种电阻式数字旋变的电路设计。利用SPI总线对AD5293进行通信及设置。数字旋变模拟输出旋转变压器产生的正弦信号和余弦信号,可替代真实的旋转变压器,达到测试解码解算电路的目的。经试验验证,该设计适用于旋转变压器的仿真。
关键词：数字旋转变压器,SPI总线,AD5293,ATmega16
参考文献
[1]徐建华.低成本高精度角位移测量系统研究与设计[D].太原:中北大学,2008.
[2]姜燕平.旋转变压器原理及其应用[J].电气时代,2005(10):98-99.
[3]刘军胜,左谨平,高菁.基于单片机的便携角度测量仪[J].电子技术,2008(4):29-30.
[4]唐金元,王翠珍.角度信号测量仪的设计与实现[J].国外电子测量技术,2009,28(3):38-41.
[5]王济浩.模拟电子技术基础[M].济南:山东科学技术出版社,2005.
[6]Analog Devices.AD5293:single-channel,1024-position,1%R-tolerance digital potentiometer[M].Norwood:Analog Devic es,2011.
[7]Atmel Corp.8 bit AVR microcontroller with 16K bytes in-sys tem programmable flash ATmega16[M].San Jose:AtmelCorp.,2007.
[8]Analog Devices.Low capacitance,low charge injection,±15 V/+12ViCMOSQuadSPSTswitchesADG1211/ADG1212/ADG1213[M].Norwood:Analog Devices,2009.
[9]沈文,LEE Eagle,詹卫前.AVR单片机C语言开发入门指导[M].北京:清华大学出版社,2003.
变压器的保护配置 篇6
1变压器保护配置综述
当前我国电力系统规模不断扩张, 并且对于电力供给的质量需求也逐步呈现出提升趋势,这些都对变压器保护提出了更多要求。尤其是在信息时代之下,电力系统中更多自动化技术层出不穷,也从技术层面形成了对于变压器保护技术实现的有力支持和推动。因此就目前的状况看,核心问题在于如何在诸多技术力量的支持之下形成有效的体系,使得变压器发生内部故障或外部故障时能迅速、可靠动作于开关跳闸,切除故障点,保证电力系统安全运行,并使变压器免受损毁。
实际工作中,应当切实以变压器的故障形式,以及故障过程中应当采取的正确有效保护方式,来展开对于变压器配置保护的优化设置。在坚持主保护加强以及后备保护简化的原则基础上,分别在如下两个方面加强建设:
首先在于加强变压器的主保护,在这一方面,应当重点关注四个方面,即瓦斯保护、纵联差动保护、过电流保护以及过负荷保护。其中瓦斯保护主要用于实现对于变压器内部故障的忠实反映,诸如开关接触不良、内部多相短路、绕组断线以及铁芯或外壳之间的短路等,都能够通过瓦斯保护加以实现。在变压器内部环境存在小范围故障的时候,瓦斯保护能够自行启动保护,而当故障相对严重,瓦斯大量产生的时候,则可以实现面向于变压器各电源侧的断路器自行断开。综合而言,瓦斯保护系统本身结构简单,并且在灵敏度方面一贯表现良好,但是其本身只能面向内部故障展开工作,如果变压器有向外部线路故障或因外界因素发生的误动作都不能给予良好反应。纵联差动保护主要是通过比较变压器高、低压测电流的相位及大小来实现对于变压器故障的判断,并且进一步触发保护动作。纵联差动保护本身具有良好的灵敏性,并且选择性良好,因此在当前变压环境中,作为变压器的主要保护工作方式出现,在容量为100MVA以上的独立运行变压器工作环境下,此种保护方式较为常见。
除瓦斯保护以及纵联差动保护两种主要的保护工作方式以外,过电流保护以及过负荷保护也是变电保护环境中的常见工作形式。通常过电流保护用于针对变压器外部相间短路故障展开保护,多适用于降压变压器,在系统联络变压器及大容量的升压变压器工作环境中也相对常见。过电流保护相对而言在保护灵敏度方面有所欠缺,使用过程中需要引起注意。而过负荷保护则通常是将过负荷保护电流继电器接入一相线路中可实现保护,用于防止变压器过负荷导致的过电流问题发生。
而对于变压器的后备保护工作而言, 则主要包括复合电压闭锁方向过流保护、 零序方向过流保护以及间隙零序保护几种。后备保护的展开原则中的重点就在于简化,其最终目标在于尽最大可能避免误动的发生。如果变压器的中低压侧母线出现故障状况,而保护或断路器拒动从而无法实现有效保护的时候;或者因为某些原因造成主保护失灵而必须依靠后备保护的时候,后备保护必须能够承担起保护职责,因此其可靠性需求尤为突出。
2变压器保护配置优化分析
对于变压器的保护配置系统而言,首先需要针对主保护实现强化,才是建立起良好稳定保护系统的第一步。针对于瓦斯保护,通常的设置方式为单瓦斯继电器,并且配轻重瓦斯触点各一,直接驱动出口继电器。此种设置不存在闭锁措施,因此可靠性相对有限。为了防止二次回路缘损坏造成误动,正确的优化方式应当是针对瓦斯继电器展开优化,用两个继电器的重瓦斯触点在保护装置环节形成与门回路设计,从而切实提升瓦斯保护系统的可靠性,实现对于主保护系统的加强。
在主保护可靠性提升方面,还需要切实以我国在该领域中的相关操作规程作为依据展开工作,其中包括《继电保护和安全自动装置技术规程》以及《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》等。其中前者要求除330k V以上变压器可以配置双重差动保护,其他变压器均按照单主保护单后备保护方式展开配置。而在当前信息技术以及自动化技术飞速发展的背景之下,“措施”文件中同时对220k V以上变压器以及容量在100MW以上发变组微机保护作出规定,应当作出双重化配置。 由此可见,双重化配置也是当前主保护可靠性提升的重要措施。
而从变压器的后备保护选择角度看, 不会像主保护那样重视选择性与灵敏度, 但是其可靠性必须得到重视。当变压器内部存在故障的时候,端口三相电流可能不大,三相电压可能不低,相应的测量阻抗就可能较大,因此后备保护通常并不能发挥面向变压器内部故障实现保护,但是一旦主保护失灵,后备保护必须能够做到切断故障电路,因此其可靠性十分重要。在220k V以及以上线路中,因为通常会配置有双套高频保护、多段相间、接地距离、零序电流保护及断路器失灵保护,因此后备保护通常仅仅作为本侧母线及套管引出线的后备保护展开工作。
3结论
对于变压器继电保护系统的合理配置,对于变压器工作稳定性的保证而言至关重要。在实际工作中,不同的应用环境对于变压器的保护配置会有不同的侧重要求,只有具有针对性的配置工作,才能切实提升变压器体系的工作稳定水平,也才能确保我国电力实业的向前发展。
摘要：文章首先针对变压器的保护配置常见做法,以及其不同保护方式的优劣势进行了说明和分析,而后在此基础之上进一步针对如何面向变压器保护系统的配置展开优化展开了讨论,对于切实提升变压器保护体系的可靠性有着一定的积极意义。
数字式变压器保护 篇7
主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题在我国供电系统中比较常见,文章通过对我国的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题进行分析,针对这一问题高发的主要原因提出了针对性的解决方案与措施,为解决供电线路系统中常见的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题,保障我国供电系统平稳运行提供了一定的参考。
1 主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题和原因
1.1 故障问题
主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题主要表现为变压器的供电电路电源线发生接地事故时,供电的电源电路断路器会自动跳开,同时系统的零序保护会与变压器中主变压器的间隙保护失去原有的配合作用,导致主变压器失电和相关线路失电现象同时出现,造成变压器的瞬间故障,由于变压器的间隙保护在故障发生时使间隙保护跳开,因此在故障恢复时即使重合闸能够使整个供电线路瞬间恢复电流供应,但是间隙保护装置断开的线路仍然处于断电状态,不能自动恢复供电。
1.2 主要原因
发生主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的主要原因是由于意外情况到时变压器的保护装置断电,并产生后续事故,主要是因为变电站常用的主变压器的保护系统通常是通过系统零序保护系统与间隙保护装置共同构成,其运转需要系统零序保护系统与间隙保护装置通过配合共同实现,但是当变压器遭遇特殊的意外情况时,例如,雷电危害等等,会使整个供电线路的电流瞬间出现过高的情况,当电流强度高出变压器正常承受范围时,在系统零序保护系统与间隙保护装置的保护下会出现跳闸现象,致使整个变压线路失压并出现大范围断电现象[1]。此外诱发主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的原因还包括单相接地故障,这一故障会导致三项出现不对称运行的状况,一旦出现这种情况不接地的变压器会产生中性点电压偏移的问题,过大的电压会击穿中性点导致断路器断开,还会出现变压器的接地电路线路出现调整,产生主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题。
1.3 实例分析
主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题是常见的供电电路问题,普遍存在我国常见各种电力输送系统中,例如在某市的供电网络中主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题就比较常见。据资料显示2012年贵阳市的电力传输系统中110k V的变压器有86台,这种变压器按照《3k V-110k V电网继电保护装置运行整定规程》设计,变压器的保护装置都不是通过中性点通过直接接地的系统,变压器的保护系统通过间隙零序电流和零序电压保护装置实现,因此在贵阳市的供电系统中主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题比较常见。因为当输电网络中出现单相接地故障时,这种110k V的变压器由于结束设计的问题会出现电源线路保护与变压器的中性间隙点保护同时工作,进而使系统单项接地产生的零序过电压能够轻易击穿系统中变压器的中性间隙点,进而导致保护装置各侧的电路断路器断开[2]。经过对贵阳市近年来经常出现的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题进行分析得出结论,只有在选择输电线路中的变压器时应当注重考虑变压器的保护装置运行模式,依据系统该电路的供电整体设计,选择合适的变压器,才能在运行中有效减少电压对变压器中的中性点的影响,消除主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题产生的土壤,有效保障供电网络的平稳无故障运行。
2 主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的解决措施
2.1 故障技术方案
根据以上分析可知,要解决主变压器间隙保护和系统零序保护失配问题,就需要增加该地区的供电网主变压器系统的局部接地点,使相应的k值逐渐减小,以此降低110k V变压器出现接地故障时产生的零序电压,将该地区的主变压器中的中性点的暂态和稳态电压控制在57k V和37k V以内,使其电压远远低于主变压器中的中性点绝缘频电压,同时需要增加接地变压器中的零序保护,进而使其推出间隙保护。此外在制定完解决故障的方案时,需要严格按照方案执行技术,对主变压器的零序保护装置进行相应的调整,并根据相应的装置技术规程和装置运行整定规程对主变压器进行保护,按照科学的验算方法,精确地验算出主变压器系统的零序保护定值。在雷击天气发生雷击故障时,主变压器一般情况下都处于零序电流最小的状态中,应将110k V零序保护的末端保护段相互配合,确保变压器母线灵敏度比1.6大,还要保证零序保护时间要比零序段的保护时间长。
2.2 方案分析
在传统主变压器间隙保护方案中,由于上级供电系统单项接地故障更容易引起的跳闸现象,通过对上文方案进行分析可以发现该方案有效的避免了这一现象的发生,有效解决了传统电路中容易出现主变压器间隙保护与系统零序保护失配的问题。首先,零序电流的不断增大对零序保护线路的影响,在供电系统将接地点增加时,会出现一些接地故障,这时零序电流也会相应的增加,对系统零序段保护的影响很大,要实现这一方案需要对供电系统中的其他一些零序线路的保护没有影响,退出零序段的保护,采用接地段的保护取代零序段的保护,通过这种保护方式解决供电系统在增加接地点后出现的故障。其次,零序电流的分布状况对零序线路保护产生的影响,在供电系统接地点增加时,接地故障一旦产生,零序电流的分布情况就会随之发生变化,对供电系统内部的零序线路保护具有一定的影响,如果要解决以上现象问题,需要对供电系统中的其他零序线路不构成威胁的情况下,改变其零序保护线路的方向,以防范反方向的零序线路在接地故障中得不到保护。第三,零序保护的灵敏度,在系统中增加接地点引发接地故障时,系统内部的零序线路保护的灵敏度也会受到相应的影响,在对系统零序段进行保护时其灵敏度可以通过110k V变压系统合理的增加接地点后满足电网的保护装置运行要求,因此增加接地点的方案也是可行的。
2.3 方案实施
实施上述方案时应当严格按照相关的设计标准建设供电网络,首先,在方案实施过程中应当对传统的机械控制技术进行技术升级改造,大量使用先进的电脑控制技术,确保方案正常实施过程中主变保护装置的技术能够满足方案设计的技术要求标准。其次,依照方案的运行设计标准,应当使用中性接地闸刀开关,确保保护装置性能参数能够保障该方案顺利运行。第三,应当着重按照方案实施的技术标准对变压器的侧零序保护装置进行严格配制,在原有的相关国家与行业标准规定基础上重新进行极值计算,依照计算结果设置主变压器的侧零序保护值数据。第四,在方案实施过程中及时对方案的运算数据进行检测,及时发现该方案中出现偏差的运算数据,并进行更正与修订,提高方案数据标准的可靠性,保障该方案及时得到妥善的完善,切实发挥最大效用,进而解决供电线路运行过程中存在的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题。
3 结束语
综上所述,文章提出的解决方案具备现实可操作性,该方案能够有效解决我国供电线路系统中常见的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题,为我国的供电系统稳定运行提供有力保障。
参考文献