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1、欢迎各位专家莅临指导,深圳南瑞科技有限公司,PRS-778S微机变压器成套保护装置 国网版本 顾志飞 Email：guzfsznari .com TEL:0755-33018644,PRS-778S微机变压器成套保护装置,PRS-778S微机变压器成套保护装置,一、装置简介 二、装置硬件及辅助功能概述 三、装置保护原理 四、辅助装置PRS-723及功能概述 五、辅助装置PRS-761及功能概述,装置简介,PRS-778装置适用于500kV及以下各种电压等级的变压器保护。 PRS-778装置集成了一台变压器的全套电量保护，可满足各种电压等级变压器双套主、后备保护完全独立配置的要求。 满足变电站综
2、合自动化系统的要求。,装置简介,PRS-778超高压微机变压器成套保护装置是深圳南瑞科技有限公司自主开发研制的新型保护产品。 该产品于2002年通过国家继电器检测中心和电力科学研究院的动模和静模试验；2003年初在广东挂网运行；2004年初鉴定；完成东北、华北、华中、华东、四川、山东等地的入网试验。至今广东、四川、甘肃、山东、内蒙、山西、江苏、辽宁、吉林、黑龙江等地都有多套投入运行。,硬件及辅助功能硬件,PRS-778微机变压器成套保护装置采用为标准6U整层机箱； 背插式结构； 强弱电彻底分离； 各插件均带有屏蔽盒； 密封性能好，抗干扰、抗振动。,硬件及辅助功能装置正视图,硬件及辅助功能装置背
3、视图,WB620(主保护、后备保护板）,屏蔽盒,TY121(管理板）,WB619*(交流插件1A/5A制）,WB661(电源板分110、220V),WB63*(开入、开出、出口板）,硬件及辅助功能硬件,保护CPU采用32位浮点DSP处理器，可实现高速率的采样和计算。 所有保护计算量是24点采样进行计算。 管理CPU采用32位RISC芯片，运行嵌入式实时操作系统，技术先进可靠，便于维护和升级。,硬件及辅助功能硬件,大屏幕（320240）液晶显示界面。 可在线查看装置当前全部运行状态、整定值、预设值和事故记录等。 操作界面采用全汉化菜单方式，键盘操作简单，使用方便。,硬件及辅助功能硬件,硬件及辅助
4、功能硬件,装置采用了三个CPU插件，其中主保护板BCPU和后备保护板PCPU结构相同、相互独立且互为闭锁，任何一块CPU工作异常均能可靠闭锁出口，保证装置动作的安全性。,硬件及辅助功能辅助功能,装置具有完善的记录功能 装置具有方便的调试工具 多样化通讯接口 具备详尽完备的信号接点,装置的保护原理,主保护配置 纵差保护（速断、比率差动和采样值差动 ） 分相差动保护 （速断、比率差动） 低压侧小区差动 分侧差动 /零序差动保护 （自耦变配置、绕组接地故障）,保护原理主保护,保护原理主保护,纵差保护由高压侧开关TA1（两组分别接入）、中压侧开关TA2、低压侧开关TA3构成差动。 分相差动保护高压侧开
5、关TA1（两组分别接入）、中压侧开关TA2、低压套管TA4构成差动。 低侧小区差动保护A相差动由低压侧开关TA3的A相电流、低压套管TA4的A相B相电流构成差动保护，低侧小区差动保护B相C相差动类推即可。 分侧差动保护由高压侧开关TA1（两组分别接入）、中压侧开关TA2、公共绕组TA5构成差动。 零序差动保护由高压侧开关TA1（两组分别接入）、中压侧开关TA2、公共绕组TA5各侧自产零序电流构成差动保护。,装置的保护原理,主保护辅助功能 差流越限告警（纵差、分相差、小区差、分侧差、零差） TA断线告警及闭锁差动保护 TA饱和闭锁差动保护,保护原理差动保护基本原理,常规差动保护理论基础 基尔霍夫
6、电流定律 :对于任一集中参数电路中的任一闭合面，在任一时刻，通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零。 关键词:集中参数电路（实际电路的尺寸远小于其工作频率所对应的波长） ,闭合面, 同一时刻, 所有支路, 代数和,保护原理差动保护基本原理,常规差流的计算 正常运行或区外故障情况下,差流为零;区内故障情况下,形成新的电流支路,平衡关系被打破，产生差流。 实际应用中,需要考虑TA传变误差、TA饱和、穿越电流等因素的影响, 使用带比率制动的差动保护。,保护原理差动保护基本原理,差动保护原理的应用 发电机完全纵差、母线差动是基于基尔霍夫电流定律的。（电气连接） 不考虑分布电容的情况下，线路差动是基于
7、霍夫电流定律的，但是长线路具有分布参数，不能忽略分布电容的影响，要进行补偿。 （电气连接） 差动保护反映的是电流的平衡关系 变压器纵差不是完全基于基尔霍夫电流定律的？（不是电气连接，电磁连接，励磁电流）,如何理解？,保护原理差动保护基本原理,变压器纵差基本原理 （包括：比率差动、差动速断、采样值差动） 变压器工作原理：靠磁场传递能量，反应是能量平衡。 理想变压器：U1*I1=U2*I2 即：I1*n+I2=0 n为一次和二次绕组匝数比 平衡系数和匝数比、TA变比有关,保护原理差动保护基本原理,实现变压器纵差保护要注意的问题 Y/转换 各侧平衡系数的调节 励磁涌流,保护原理差动保护基本原理,Y-
8、转换原理 为什么要进行Y-转换（变压器接线方式引起，相位校正） Y- 目的 相位校正 消除零序电流 PRS-778采用Y- 转换 本装置要求变压器各侧TA均按形接线，并要求各侧TA均按相同极性接入，即各侧电流均以流入（或流出）变压器为正方向。装置内部对变压器形侧的电流进行相位校正。,保护原理差动保护基本原理,Y/-11转换示例 矢量图 差流计算（已乘了平衡系数） Ida=（Iha-Ihb）+Ila Ira=(|Iha-Ihb|+|Ila|) /2 Idb=（Ihb-Ihc）+Ilb Idc=（Ihc-Iha）+Ilc 注意：差流、制动电流放大了 倍 （Iha-Ihb）、 （Ihb-Ihc）、
9、（Ihc-Iha）除以,保护原理差动保护基本原理,各侧平衡系数计算示例 变压器各侧一次额定电流 变压器各侧二次额定电流 各侧TA平衡系数 以高压侧为基准，其他侧平衡系数计算公式：,保护原理差动保护基本原理,各侧平衡系数计算示例 和电压等级成正比，和TA变比成正比 和二次额定电流成反比 和变压器容量无关 由于采用Y-转换， 侧要放大 倍或高压侧电流相位校正后除以根号3. 以高压侧为基准，其他侧平衡系数计算公式：,保护原理差动保护基本原理,装置内部自动TA系数调整 本装置对变压器各侧TA进行调整时无需整定，只需要将系统的一次参数输 入（变压器铭牌最大额定容量、各侧一次额定电压、各侧TA变比），装置
10、即可 根据参数自动计算各侧TA调整系数。装置菜单中可直接查看各侧的TA调节系 数。,保护原理励磁涌流制动,变压器差动保护主要难点 正常空投或电压恢复不要误动 空投于故障变压器快速正确动作 鉴别涌流及闭锁差动逻辑,保护原理励磁涌流制动,励磁涌流特征 尖脉冲，偏向时间轴一侧，不对称 波形不连续，有间断角 含有丰富的谐波分量,保护原理励磁涌流制动,二次谐波（用到最多） 波形识别 另外还有 间断角、采样值差动等,保护原理励磁涌流制动,闭锁差动逻辑 “或”逻辑制动-常规 一相涌流制动三相差动。 缺点：不能保证在空投于故障变压器时快速切除故障 原因： 由于采用三相或逻辑制动方式，会出现空投于故障变压器时非
11、故障相闭锁故障相的现象，导致变压器保护延时动作。 优点：正常空投或外部故障切除电压恢复过程中差动保护不会误动。,保护原理励磁涌流制动,闭锁差动逻辑 “与”逻辑制动常规 分相制动即本相涌流制动本相差动 缺点：当出现对称涌流时“与”闭锁方式差动保护会误动。 原因：对称涌流二次谐波含量少 优点：空投于故障变压器时差动保护动作速度快。,保护原理励磁涌流制动,励磁涌流制动原理一:二次谐波复合制动（深圳南瑞） 对/接线变压器，差流反映形接线侧两相电流相量差。变压器在形接线侧空投时，单相电流中较强的涌流特征（二次谐波含量或间断角）在两相电流相减后，差流中的涌流特征可能减弱。 差流的涌流特征不能代表励磁涌流特
12、征。 从差流提取二次谐波分量实现制动的传统方法可能失效，必要情况下必须采用原始电流进行涌流特征判断。 本装置变压器侧的TA也按形接入，故当差流二次谐波未能制动时，可进一步用两个相电流中的二次谐波进行制动，这就大大提高了涌流制动的可靠性。 深圳南瑞采用该判据。,保护原理励磁涌流制动,励磁涌流制动原理一:二次谐波复合制动（深圳南瑞） 变压器正常运行时采用“或”闭锁方式，利用计算差流时要进行Y/转换，根据故障电流在差流中的分布及反映，在可靠确认差流为故障电流时自动转为“与“闭锁方式制动逻辑，该方式称为复合制动逻辑。 利用该原理研制的ISA系列主变差动保护现有几千套在现场运行，没出现误动情况 。 二次
13、谐波定值越小躲励磁涌流能力越强，保护越不容易动作,保护原理励磁涌流制动,励磁涌流制动原理二：波形识别 故障时，差流基本上是工频正弦波，而励磁涌流时，有大量的谐波分量存在，波形发生畸变、间断和不对称。可以利用算法识别出这种畸变，即可识别出励磁涌流。 。,保护原理励磁涌流制动,励磁涌流制动原理二：波形识别 故障时，有如下表达式成立： 式中： 为 的半波积分值， 为 的半波积分值； 为波形不对称系数。 为差流导数前半波某一点的数值， 为差流导数后半波对应点的数值。 一般整定为0.1-0.2之间，一般推荐取0.12。 波形不对称定值Kb越小躲励磁涌流能力越强，保护越不容易动作 。,保护原理差动保护配置
14、,稳态差动保护由差动速断保护和比率差动保护组成。 差动速断保护段作为差动保护范围内严重故障的保护，TA断线不闭锁该保护。 比率差动动作特性采用三折线。 采样值差动。 装置独特的TA深度饱和判据措施可有效防止在TA深度饱和时差动保护的误动。,保护原理稳态差动保护动作特性,保护原理比率差动保护动作方程,比率差动保护的动作方程如下: 式中： Id为差动电流；Ir为制动电流；Icdqd为比率差动的起动电流； K1、K2、K3分别为第一、第二段和第三段比率斜率，K1 K2 K3；Ir1和Ir2分别为第一与第二段折点和第二与第三段折点对应的制动电流，Ir1Ir2；I1、I2、I3、I4分别为各侧电流。,保
15、护原理差动速断保护,差动速断保护 在纵差保护区内发生严重故障时，快速切除故障 不经励磁涌流闭锁，靠定值躲 不经TA断线闭锁 区外故障TA严重饱和时，经TA饱和闭锁,保护原理稳态差动保护,基于相量的差动保护，其计算相量需要一个完整的数据窗，导致在一个周波后才能够发出跳闸指令，这对于严重的内部故障，动作时间略显得不足。,有没有更好的方法解决不用一个周波数据窗就能判别故障的方法呢？,采样值差动保护,采样值差动 采样值与稳态量的区别： 稳态量差动：稳态过程中，常规差动保护用到的是有效值，Id,Ir是一个不随时间变化的量。 采样值差动：是微机保护特有的一种差动保护。它将传统的相量转变为各采样点（瞬时值）
16、的比率差动，对于每一个点来说，id,ir都不一样，制动特性也不一样，它是依靠多点重复判断来保证可靠性的。具体的说，就是连续R次采样判别中有S次以上符合动作条件则判别输出动作信号。,采样值差动保护,采样值差动 理论基础与常规差动相同 都是基于基尔霍夫电流定律：即流入一个支路的电流之和为零。 相量和为零，瞬时值为零。 R取S规则 RN/2(N为每周波采样点数24） SN/4+1 R=S+2 综合以上考虑： R,S值只要选择合理，可以保证采样值差动安全可靠。,采样值差动保护,采样值差动 模糊区 原因：由于采样初始时刻的随机性，会使得采样值差动动作的边界不固定，存在模糊的动作区。模糊区的大小和 R,S以及采样频率N有关。 模糊区上限：当差流有效值大于模糊区的上限值Ih,采样值差动保护将不再受采样初始时刻的影响而必定动作。 模糊区下限：当差流有效值小于模糊区的下限值Il,采样值差动保护将不再受采样初始时刻的影响而必定不动作。 1.414Iicdq
