比率差动保护是什么有什么原理

谢君分享 2017-09-04 15:22:01

　　比率差动保护基于故障分量(也称增量)来实现保护的原理最早可以追溯到突变量原理的保护，但真正受到人们普遍关注和广泛研究则是出现微机保护技术之后，下面就让学习啦小编来给你科普一下什么是比率差动保护。

　　比率差动保护的简介

　　比率差动保护基于故障分量(也称增量)来实现保护的原理最早可以追溯到突变量原理的保护，但真正受到人们普遍关注和广泛研究则是出现微机保护技术之后。微机具有长记忆功能和强大的数据处理能力，可以获取稳定的故障分量，从而促进了故障分量原理保护的发展。近20年来，陆续提出了基于故障分量的差动保护、方向保护、距离保护、故障选相等许多新原理，并在元件保护、线路保护各个领域得到了成功的应用。本文针对在发电机、变压器中广泛使用的比率制动式差动保护，讨论故障分量保护的基本原理、判据和应用中的一些问题。

　　比率差动保护的原理

　　当有外部故障引起的穿越电流流过被保护设备时，有很多原因使电流互感器(TA)副边电流产生误差。设两侧TA副边误差百分比分别记为eⅠ和eⅡ，并用D和R分别表示不含误差的差动电流和制动电流，故障分量原理的差动电流和制动电流可表示为：

　　正常运行时，及将其代入式(7)，则有ΔId=0和ΔIr=0。

　　外部故障时，考虑最严重情形，有eⅡ=-eⅠ=emax,eⅡL=-eⅠL=eL,代入式(7)，并考虑外部制动要求，应满足：

　　当外部严重故障时，此时若忽略式(8)中与有关的项，就得到式(9)。请注意，对于同样的外部故障条件和K值，故障分量原理差动保护总要比传统差动保护的制动量略小一些。例如按照10%误差，对于传统保护方案，由式(9)可确定K=0.1;对于故障分量比率差动保护方案，若近似假设eL=0.01以及，由式(8)则要求emax-0.005≤0.05，即若emax≥0.055就会误动(当然，通常这种情况下emax不大可能达到5.5%)。根据前面的分析，故障分量原理的比率差动保护的一个重要特点是，即使K值取得较大(但K<1)，也不会对灵敏度产生不利影响。因此K值应适当取大一些，只要满足变压器仅一侧投入系统，且发生内部故障时能可靠动作即可。

　　故障分量差动保护的动作判据

　　构成一个完整的差动保护往往还需要用到一些辅助判据，如差流速断判据、TA断线闭锁判据、变压器保护中的励磁涌流制动判据和低电压加速判据等，这里仅就主判据作讨论。

　　两侧电流相量构成的比率制动判据

　　实现保护应先计算被保护设备两侧故障分量的基波相量，然后再构成比率制动特性动作判据。采用故障分量原理仍然需要设置一个差流故障分量门坎值ΔId.min，并与从原点出发的比率制动特性相结合，形成折线制动特性。根据第1节的分析，故障分量差动保护可选用较大的K值而不会降低灵敏度，故只需要一段斜线特性就够了，如图2所示。在正常运行条件下，差动电流ΔId中已消去了TA等因素引起的稳态误差的影响，故ΔId.min可以整定得更小一些，这对于提高保护对内部轻微故障的灵敏度非常有益。

　　微机保护的运行原理

　　微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器(MCU)，即通常所说的单片机;输入输出通道包括模拟量输入通道(模拟量输入变换回路(将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V)、低通滤波器及采样、A/D转换)和数字量输入输出通道(人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等)。

　　微机保护的基本组成

　　传统的继电保护装置是使输入的电流、电压信号直接在模拟量之间进行比较和运算处理，使模拟量与装置中给定的机械量(如弹簧力矩)或电气量(如门槛电压)进行比较和运算处理，决定是否跳闸。

　　计算机系统只能作数字运算或逻辑运算，因此微机保护的工作过程大致是：当电力系统发生故障时，故障电气量通过模拟量输入系统转换成数字量，然后送入计算机的中央处理器，对故障信息按相应的保护算法和程序进行运算，且将运算的结果随时与给定的整定值进行比较，判别是否发生故障。一旦确认区内故障发生，根据开关量输入的当前断路器和跳闸继电器的状态，经开关量输出系统发出跳闸信号，并显示和打印故障信息。

　　微机保护由硬件和软件两部分组成。

　　微机保护的软件由初始化模块、数据采集管理模块、故障检出模块、故障计算模块、自检模块等组成。

　　通常微机保护的硬件电路由六个功能单元构成，即数据采集系统、微机主系统、开关量输入输出电路、工作电源、通信接口和人机对话系统。