一次主变压器误动分析

mjtc

某电厂主变压器微机保护投入运行后，在正常运行工况下，主变压器差动保护发生误动作，其一次接线图大致如下：
. e6 L( E2 d! K$ m
相关参数及事故前运行工况介绍：变压器为110kV、50MVA户外三相升压式电力变压器；变压器TA变比：高压侧为500/5，低压侧为4000/5；发电机为22.1 MVA /19.9 MW水轮发电机；主变压器保护装置为微机保护，其差动保护采用二段式比率制动差动保护；事故发生前由发电机带主变压器运行，机组有功P=8.25MW，无功Q=2.42KVar。
一．相关数据分析
, T; I; ^& n3 B2 U& J6 |由于变压器差动保护反映的是变压器内部故障，事故发生后，专业人员立即对变压器本体进行了全面检查，未发现异常。在对外围设备及回路进行细致检查后未发现异常，我们对相关数据进行了分析。
1.相关数据记录
保护动作保护记录：A相差动，差动电流1.09A，制动电流为0.54A。机组工况：机组有功P=8.25MW,无功        Q=2.42KVar 。
' j, Y- {5 S1 i由于高压侧TA变比为800，低压侧TA变比为100，COS  =0.99。利用公式P=（U/1.732）*3*I*cos ,则低压侧一次电流 =458A,二次电流为0.57A；高压侧一次电流 =68.8A,则二次电流为0.68A（补偿前），补偿后为0.831* ，二次电流为0.56A（0.831为补偿系数）。
+ X" l- g( A, V% `1 n  K7 ?. m5 J, I' [2.数据分析
# I% \# c; j4 ^+ ]& E  |当差动保护动作时，流入保护装置高压侧的二次电流为0.68A，经补偿后，显示的电流为0.56A，流入保护装置低压侧的二次电流为0.56A，差动保护原理方程如下：
>  ( ≤ )
" U6 A5 A8 M# Q! ^$ d ≥ +S( - )( > )
  Q1 H7 E/ i* j6 K% u; d式中：
; [( r# }) S3 Q# D 为差动电流， 为差动动作最小值， 为制动电流， 为制动电流最小值，S为二段式比例制动系数。
差动电流计算方法：
+ F" P; w' Y' W! s  V! l制动电流计算方法：
. w- N1 S' q9 U6 U0 c. h式中：U1、2为变压器两侧单相电压（取额定电压），TA1、2为变压器两侧TA变比，I1、2为变压器两侧二次电流矢量补偿值。
+ Y$ Q1 {4 q6 Z  N5 R2 A" A& X9 l3 [6 w保护的差动和制动电流采用矢量计算，使用180度接线。因此保护得到的差流为0.01A左右波动，制流为0.55A左右波动。
! i2 _" N" T6 u) j; n) Y3 m6 [通过上述分析，差动保护动作时，差动电流 =1.09A，而当时高低压侧电流均近似为0.56A，容易发现 ≈| |+| |,而与实际的 存在一定的出入。
通过对比，我们开始对怀疑微机保护中的计算程序，也就是对于差动电流的算法是否科学产生了较大的怀疑。
$ F4 M; ~6 A( H( r2 Z! z3 k' ]二．差动电流计算方法
! ^% R" }2 N- @. c6 N) f1.设计思路
按照厂家设计原理，其差流计算大致过程如下。差流运算均是相量运算，对电流量相量角度的获取就是其中的关键，其处理过程如下：
, r& J/ A" K$ Q, z

9 T7 x6 f- i/ {

* F2 b: M$ T- _! e, p

+ M, |) i9 x& M& O2 p$ O
! Z# ?% H# n+ n' `6 M% h% g$ ^/ v

8 U/ d. }! ^* ?! f" d
1 G+ m8 M# H" X3 l; |上图为电流相量图， 实轴， 为虚轴，在不同的象限、实轴和虚轴上，电流量的实部和虚部均有不同的取值。从上图中可以看出实际电流相量角度应为-90度到+270度或（0到360）（-  到+  ）范围内变化。而 求出的角度范围为-90度到+90度，这样实际角度在到+90度+270度之间的角度要以Ire＜0为条件进行加度处理才能得到正确的角度。
相量角度 ，由于反切函数y=atan（x）自变量x输入范围为-∞到+∞，因变量y，也就是求出的相角范围为-90到90，只能位于相量空间的1和4象限。当实际相量位于2象限时，电流虚部和实部的比值为负，与相量位于4象限时（虚部和实部的比值为负）是一样的，这样由反切函数 求出的相量角度是位于4象限的，与实际相量正好反相，相差180度。同理，实际位于3象限的相量求出的相量角度是位于第1象限，也是反相，相差180度。
  K) B* h7 [: n# b& K% d. u2.程序实现及其存在问题
& L5 |4 P$ J. R) w9 U在程序实现中对相量角的处理：求出相量角度后，判断该相量实部是否为负值。如果为负，说明该相量是位于2或3象限的，应该将求出的相量角度旋转，即相量角度加180度后作为新的相量角。当相量位于特殊部位时，位于负实轴上时， ，实际相量角应该是180度，而求出的是0度，同样应该加180度。
厂家提供的计算方法从原理上分析是可行的，为了进一步地分析问题，我们又认真分析了其程序中的实现方法：
5 `# [6 B; x/ Y  C: x0 ]8 l$ NIf(Ur<0 && Ui>0) alfa=alfa+PI;           1
If(Ur<0 && Ui<0) alfa=alfa+PI;           2
& w& `) Y/ B# a5 X5 Q; E（程序中电流换算为U来表示，alfa为相量角，PI为 ）
4 `' C5 W# y- o2 S4 j& d从1式中，我们明显可以看出，该判据忽略了当Ui=0的情况，也就是当相量角为180度的情况。根据错误的判据，很明显当实际相量位于负实轴上时没有做加180度的处理，这样参加差流运算的相量就会与实际相量反相180度，从而引起的后果是：系统运行中，以A相差流为例，转换到低压侧后，高压侧A相电流与低压侧A相电流大小相等，方向相反，正常运算后差流为0，制动电流幅值与低压侧A相电流大小相等；而当以高压侧A相电流为基准，低压侧A相电流正好处正好处于负实轴上时，则差流是高低压侧电流之和，而制流是差流的一半。可以通过过推导公式反映出来：
6 l* e7 {/ W& v, e6 q0 w8 j
1 P" ^, v# A3 l  L4 b
这样就容易解释此次差动保护误动的原因，当电流位于负实轴时：
=2| |≈1.09A
& ]8 b& Z" }) ~8 l" G6 u =0.56A
> → 差动保护动作
3 F( B( y7 X$ S$ o$ _. u! h: X根据其原理正确的实现方法应该是:
If(Ur<0 && Ui>=0) alfa=alfa+PI;
If(Ur<0 && Ui<0) alfa=alfa+PI;
& `/ W/ h+ r) ^. s三．几个疑点
& K9 G' x7 q1 C$ C+ N( n保护装置投运已经有相当长的一段时间，为什么在之前一直运行稳定；程序中的判据在测试过程中为何没有及早发现？
, |. L% Y4 y. Z由于电流量位于负实轴的情况是一个低概率情况，在实际运行过程中出现这种情况的概率是很低的，所以除非在特殊工况下，程序中隐藏的问题才会暴露出来。变压器保护装置投运以后，厂家曾经对原有的程序进行过升级，事后通过分析两个不同的版本，发现升级后的版本中其判据都存在问题。该微机保护采用DSP芯片编程，上述错误的判据并未有语法错误，在编程软件的自检中是不会报错的，除非与原有程序比并由专业人员分析对才能发现问题。由于软件的升级是在现场进行的，考虑到设备的投运时间要求，致使技术人员忽视了比对的过程，从而留下了隐患。

边缘电力

兄弟，没有图形啊，可否将原文上传

youngman

同沙发。

爱飞翔的牛

来看看，灌水

yuanmj22

好长，留个记号，有时间再看，差动比较容易误动

liugaohui

兄弟，没有图形啊，可否将原文上传

saltfishyjy

这种程序好成熟好简单的呀，一般不会错的。可能是其他方面的原因。

w0312x

保护误动分析美这么复杂，要想分析明白，请说的具体一些。 保护双重化配置了吗？一套动作还是两套一起动作？ 把差动保护高低压测的原始采样电流波形拿出来分析，看补偿后的电流每用的。

mingyu

浏览一下。

baobei3432

我是来学习的