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：
1 C5 W- T7 j8 K% j0 j
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。
) G+ w8 O' h3 T4 S  b! g一．相关数据分析
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。
4 z0 d- |: {0 Y) ^- o- p* f1.相关数据记录
9 L+ ?( k  M) q: D- @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 。
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）。
& J5 D. N# z8 W3 y0 a( j9 v3 S2.数据分析
0 u; k. U6 S, n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：
( M8 n) p9 `1 b+ c >  ( ≤ )
: q7 W: k6 h, h. V$ Y  E! X/ r* } ≥ +S( - )( > )
式中：
/ ?9 A( O/ ^5 G 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：
制动电流计算方法：
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。
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。
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。
二．差动电流计算方法
2 T# Z3 J. R% W$ P& C1.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：


$ x. d8 Y* u+ d. R* v6 M



" F( E4 D& ]- ]: h2 m

" R! y& P  b3 L- w4 K

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。
7 R* S( K: t$ c% ^: t# I8 H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。
- M# a: y3 `4 |/ n  v2.程序实现及其存在问题
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：
If(Ur<0 && Ui>0) alfa=alfa+PI;           1
( [, |, @  L; n6 i, E, mIf(Ur<0 && Ui<0) alfa=alfa+PI;           2
（程序中电流换算为U来表示，alfa为相量角，PI为 ）
  U; e8 v( c2 Z' d4 ?& a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：


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
! h* I  l8 d& v) P, g# E. s =0.56A
0 Q4 O( K3 \+ I4 N2 i > → 差动保护动作
2 [+ x- S+ s/ Q3 Q$ z; H根据其原理正确的实现方法应该是:
3 ^2 K! M7 b  `If(Ur<0 && Ui>=0) alfa=alfa+PI;
If(Ur<0 && Ui<0) alfa=alfa+PI;
% ~0 f4 ?; h- I三．几个疑点
2 t% q( L) L3 @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？
# O& w/ c8 |  S1 I# V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