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1、一一.PCS978概述概述二二.PCS978平台介绍平台介绍三三.PCS978硬件系统硬件系统四四.PCS978差动保护原理差动保护原理五五.PCS978后备保护原理后备保护原理六六.PCS978调试调试目目 录录一一.概概 述述 PCS-978PCS-978变压器保护变压器保护 PCS-978系列变压器保护在现场已经成功应用近十年时间，积累了丰富的实际应用经验，我公司在此基础上，结合最新的计算机技术和用户日益复杂的应用需求，研发出了全新一代的PCS-978变压器保护，它继承了PCS-978系列变压器保护的所有优点，并在保护原理方面有了进一步的创新和改进，同时人机接口方面更加友好，全面支持新一
2、代的数字化变电站的应用要求。PCS-978系列数字式变压器保护适用于35kV及其以上电压等级，需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器。PCS-978装置可支持电子式互感器和常规互感器，支持电力行业通讯标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代变电站通讯标准IEC61850，支持GOOSE输入和输出功能，并支持分布式保护配置模式。PCS-978包括4U机箱和8U机箱两种机箱结构，采用传统互感器时4U机箱装置最大可以输入36路模拟量，可以满足绝大部分变压器保护装置的要求，8U机箱最大可以输入84路模拟量，可用来满足一些特殊变压器保护的要求。PCS-978装
3、置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一保护可共用同一TA。这些保护包括：。这些保护包括：纵差稳态比率差动纵差稳态比率差动纵差差动速断纵差差动速断纵差工频变化量比率差动纵差工频变化量比率差动分相差稳态比率差动保护分相差稳态比率差动保护低压侧小区差动保护低压侧小区差动保护分侧比率差动保护分侧比率差动保护零序比率差动保护零序比率差动保护过激磁保护过激磁保护复合电压闭锁方向过流复合电压闭锁方向过流相间阻抗保护相间阻抗保护接地阻抗保护接地阻抗保护零序方向过流零序方向过流零序过压零序过压间隙零序过流间隙零序过流失灵联跳失
4、灵联跳简易母差简易母差PCS978配置另外还包括以下异常告警功能：另外还包括以下异常告警功能：过激磁报警过激磁报警过负荷报警过负荷报警起动冷却器起动冷却器过载闭锁有载调压过载闭锁有载调压差流异常报警差流异常报警差动回路差动回路TA断线断线TA异常报警和异常报警和TV异常报警异常报警图中表示的是此型保护所能够适应的最大的接线方式，但其接线图中表示的是此型保护所能够适应的最大的接线方式，但其接线方式并不一定符合实际应用。方式并不一定符合实际应用。PCS-978GE 典型应用配置典型应用配置(三圈变三圈变)PCS-978GC典型应用配置典型应用配置(自耦变自耦变)三.PCS978硬件系统PCS978
5、装置的正面面板布置图装置的正面面板布置图PCS978通用硬件模块图1.电源插件（源插件（NR1301）注意注意:输入电源的额定电压为220V和110V自适应，其它电压等级需要特别订货，投运时请检查所提供电源模块的额定输入电压是否与控制电源电压相同。注意注意:电源模块提供012端子和接地柱用于装置接地。应将012端子接至接地柱然后通过专用接地线接至屏柜的接地铜排。端子端子编号号符号符号描述描述001公共1公共端1001,002闭锁1常闭接点，装置闭锁输出1001,003报警1装置异常报警输出1004公共2公共端2001,005闭锁2常闭接点，装置闭锁输出2001,006报警2装置异常报警输出20
6、0724V+端子007和008未24V电源输出端子，该24V电源主要供光耦开入板使用。其中07为24V+，08为24V-，该电源输出的额定电流为200mA。00824V-009未使用010装置正电源输入011装置负电源输入012FGND装置地2.CPU插件（插件（NR1101）CPU插件为本装置的第二个插件，槽号为1。CPU插件由高性能的嵌入式处理器、FLASH、SRAM、SDRAM、以太网控制器及其他外设组成。实现对整个装置的管理、人机界面、通讯和录波等功能。CPU插件使用内部总线接收装置内其他插件的数据，通过RS-485总线与LCD板通讯。此插件具有2路100BaseT以太网接口、2路RS
7、-485外部通信接口、PPS/IRIG-B差分对时接口和RS-232打印机接口。3.DSP插件（插件（NR1151，NR1152，NR1136）DSP插件由高性能的数字信号处理器、光纤接口、同步采样的16位高精度ADC以及其他外设组成。插件完成模拟量数据采集功能、保护逻辑计算和跳闸出口等功能。当连接常规互感器的时候，插件通过交流输入板进行同步数据采集；当连接电子式互感器的时候，插件通过多模光纤接口从合并单元实时接收同步采样数据。NR1151 DSP插件分别完成保护计算和保护起动的功能以及测控的测量与控制功能。NR1152型DSP插件支持60044-8的FT数据接收功能。NR1137型DSP插件
8、支持GOOSE与SMV采样功能。四四.PCS978差动保护差动保护4.1 差动保护基本原理差动保护基本原理稳态量低值差动保护首首先先规规定定TATA的的正正极极性性端端在在母母线线侧侧，电电流流参参考考方方向向由由母母线线流流向向变变压压器器为正方向。为正方向。稳态低值比率差动继电器动作方程：动作方程：各侧额定电流：各侧额定电流：差动方程分析差动方程分析设定值单中差动启动值和比率系数分别为：设定值单中差动启动值和比率系数分别为：代入差动方程得代入差动方程得(各量都转为标么值各量都转为标么值)：由上式可见，差动方程为三条直线笔程，斜率分别为0.2,0.5和0.75稳态低值比率差动继电器稳态低值比
9、率差动继电器稳态低值比率差稳态低值比率差动保护要经过动保护要经过励励磁涌流判据和过磁涌流判据和过激磁判据闭锁。激磁判据闭锁。稳态低值比率差稳态低值比率差动保护要经过动保护要经过TA饱和判据闭锁以饱和判据闭锁以防止在防止在TA饱和时饱和时误动误动。差动保护的不平衡电流差动保护的不平衡电流变压器差动保护不同于线路差动保护，是因为变压器差动保护的不平变压器差动保护不同于线路差动保护，是因为变压器差动保护的不平衡电流远大于线路差动保护不平衡电流，因此变压器差动保护的灵敏衡电流远大于线路差动保护不平衡电流，因此变压器差动保护的灵敏度及可靠程度都存在问题。变压器差动保护不平衡电流产生的原因主度及可靠程度都
10、存在问题。变压器差动保护不平衡电流产生的原因主要有以下几方面：要有以下几方面：1.稳态情况下的不平衡电流稳态情况下的不平衡电流（1）由于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）由于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。它必须满足电流互感器的特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。它必须满足电流互感器的10%误差曲线的要求。误差曲线的要求。（2）由于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。）由于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）由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。）由于改变变压器调压分接头引
11、起的不平衡电流。（4）由于变压器运行过励磁而引起的不平衡电流。）由于变压器运行过励磁而引起的不平衡电流。2.暂态情况下的不平衡电流暂态情况下的不平衡电流（1）由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其）由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。（2）变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。）变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。三折线的差动方程三折线的差动方程三段式比率制动特性中，电流启动值是针对正常运行三段式比率制动特性中，电流启动值是针对正常运行时的不平衡电流，因此应当躲开
12、最大负荷情况下的不平衡时的不平衡电流，因此应当躲开最大负荷情况下的不平衡电流，通常取电流，通常取Icdqd=（0.20.5）IN。使用三段式比率差动的特点就是反映了故障时的实际使用三段式比率差动的特点就是反映了故障时的实际情况，在较小的外部故障的情况下，情况，在较小的外部故障的情况下，Ie=（23）IN,电流互电流互感器饱和程度不深，误差还是较小的，这时允许选取较小感器饱和程度不深，误差还是较小的，这时允许选取较小的制动系数（的制动系数（Kbl=0.20.5)，这样相应的增加了动作区，这样相应的增加了动作区，在区内故障时提高了灵敏度。在区内故障时提高了灵敏度。在较大的外部故障的情况下，可以选择
13、较大的制动系在较大的外部故障的情况下，可以选择较大的制动系数数(Kbl=0.75)，这时电流互感器流过了很大的穿越性故障电，这时电流互感器流过了很大的穿越性故障电流，互感器饱和程度加深，误差也随之增大，应当选择较流，互感器饱和程度加深，误差也随之增大，应当选择较大的制动系数，同时在这种区内短路电流的情况下，差动大的制动系数，同时在这种区内短路电流的情况下，差动电流远远大于制动电流，可以保证保护在区内故障时可靠电流远远大于制动电流，可以保证保护在区内故障时可靠动作。动作。区内故障时：如图示，各侧短路电流都是由母线流向变压器，和参考方向一致，为正值，所以差动电流很大，容易满足差动方程，差动保护动作
14、。区外故障时：区外故障时：如如图示在低压母线上发生故图示在低压母线上发生故障。高、中压侧短路电流障。高、中压侧短路电流由母线流向变压器，为正由母线流向变压器，为正值。低压侧电流由变压器值。低压侧电流由变压器流向母线，为负值。把变流向母线，为负值。把变压器看成电路上的一个节压器看成电路上的一个节点，由节点电流定理，流点，由节点电流定理，流入的电流等于流出的电流，入的电流等于流出的电流，即相量和为即相量和为0，所以差动，所以差动电流差动电流差动保护不动作。保护不动作。4.2 差动保护中的差动保护中的TA饱和问题饱和问题TA饱和对差动保护的影响（饱和对差动保护的影响（1）一次绕组通入励磁电流以后，在
15、铁芯中产生磁通，磁化曲线如右图所示，当励磁电流不大时，磁路不饱和，磁通和励磁电流之间是线性关系，磁通在二次绕组感应出电流I2，这时TA测量是准确的。当一次励磁电流比较大，磁路饱和，磁通为平顶波，磁通变化率很小，接近为0，由电磁感应定律:二次绕组感应的电势和磁通的变化率成正比，所以二次绕组电势接近于0，电流也接近于0，这就是TA饱和。TA饱和时波形饱和时波形TA严重饱和时的主要特征严重饱和时的主要特征1）二次电流波形有严重缺损，显著非正弦。）二次电流波形有严重缺损，显著非正弦。2）在短路后）在短路后TA很快进入深饱和，以致二次绕组的感应电动势降很快进入深饱和，以致二次绕组的感应电动势降为零。在相
16、应的一段时间内二次电流为零，此时一次电流全部成为零。在相应的一段时间内二次电流为零，此时一次电流全部成为励磁电流。为励磁电流。3）当一次电流全部成为励磁电流后其瞬时值下降时）当一次电流全部成为励磁电流后其瞬时值下降时TA逐渐退出逐渐退出饱和，当它下降到零继而改变极性时铁心安全退出饱和，二次绕饱和，当它下降到零继而改变极性时铁心安全退出饱和，二次绕组的感应电动势增大，二次电流又几乎与一次电流相等，但这时组的感应电动势增大，二次电流又几乎与一次电流相等，但这时铁心中有相当大的剩磁存在。铁心中有相当大的剩磁存在。4）当一次电流恢复初始的极性又上升时，由于有剩磁存在铁心）当一次电流恢复初始的极性又上升时，由于有剩磁存在铁心又很快饱和，二次电流又降为零。又很快饱和，二次电流又降为零。5）在短路开始时铁心要维持磁通不变，或者说励磁回路的电感）在短路开始时铁心要维持磁通不变，或者说励磁回路的电感不允许其电流突变，一次电流全部变换为二次电流，不允许其电流突变，一次电流全部变换为二次电流，TA无误差。无误差。这段时间虽短，一般为这段时间虽短，一般为38ms,但可以被差动保护所利用。但可以被差动保护所利用
