基于多判据的变压器差动保护方法.pdf

第４３卷第２３期２０１５年１２月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ、，０１．４３ＮＯ－２３Ｄｅｃ．１，２０１５基于多判据的变压器差动保护方法兰生，张小钒（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州３５０１０８）摘要：为了使变压器差动保护能更准确地识别出变压器的运行状态，提出一种联合多判据的变压器差动保护方法。分析了励磁涌流的性质，并讨论了传统二次谐波制动原理可能误动作或延迟动作甚至拒动的情况。为此，采用一种基于基波幅值变化特征的白适应二次谐波制动原理。同时采用四折线比例制动原理并联合过电流速断保护原理和零序电流差动保护原理，组成了可以快速准确识别出变压器运行状态的差动保护方案。利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建模仿真，验证了综合利用各判据优点的变压器差动保护方案，其性能有很大的提高。关键词：多判据；变压器差动保护；励磁涌流；白适应；比率制动—ＡｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｃｒｉｔｅｒｉｏｎＬＡＮＳｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｆａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｄｅｎｔｉｔｈｅｔｒａ’ｎｓｆｏｒｍｅｒＳｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｔｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｅｄｍｕｌｔｉｃｒｉｔｅｒｉａｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｔｈａｔｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｅｃｏｎｄａｒｙｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｔｒａｉｎｔｍａｙｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｏｒｄｅｌａｙａｃｔｉｏｎｅｖｅｎｒｅｆｕｓｅｔｏｍｏｖｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｄａｐｔｉｖｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｔｒａｉｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｂａｓｅｄｏｎｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｖａｒｉａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｕｓｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔ—ｈｅｆｏｕｒ－ｌｉｎｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｒｅｓｔｒａｉｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｔｒｉｐｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｚｅｒｏｓｅｑｕｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｏｓｅａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｗｈｉｃｈｃａｎｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｔｅ．Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｕｔｉｌｉｚｉｎｇｅａｃｈ’ｃｒｉｔｅｒｉｏｎＳａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｃｒｉｔｅｒｉａ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔ；ａｄａｐｔｉｖｅ；ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｒｅｓｔｒａｉｎｔ中图分类号：ＴＭ７７１０引言变压器差动保护一直受到励磁涌流问题的困扰，在２００２～２００６年，２２０ｋＶ及以上变压器保护的正确动作率仅为８１．９１２％，远不如１００ＭＷ及以上发电机保护的９８．４７６％ｌ卜。因此，为了保证变压器差动保护动作的正确率，就必须能快速准确地识别出变压器的运行状态Ｌ６】。近年来，国内外继电保护工作者进行了大量研究，并取得了一定的进展。文献［１０１提出一种双曲Ｓ变换的变压器励磁涌流识别新方法，该方法利用ｓ变换具有优秀时频呈现能力和时频分辨率的特点，—对差动电流进行ＨＳ变换后提取出特征量来进行判别。文献【１１】提出将数学形态学与小波变换相结合，—文章编号：１６７４．３４１５（２０１５）２３．０１２５０７利用形态学滤波器作为保护的前置滤波单元，在保留差动电流信号特征的前提下，尽可能地滤除各种干扰信号，提高了小波变换提取差动电流特征量的准确性。此外，模糊逻辑算法也在变压器差动保护中得到应用，它综合利用了各判据的优点，但如何“”“”选择各判据的隶属函数和权重仍是较难解决的问题。针对这个问题，文献［１２］等建立了基＝ＦＣｈｏｑｕｅｔ积分的ｋ可加模糊测度计算模型，ｋ可加模糊测度在测度的复杂性和表示能力方面做了折中，通过较小的计算量就能得到能够反映各判据关系的重要性测度。随着科研人员的不断深入研究，许多新方法的提出为励磁涌流的识别增添了新的思路。目前，变压器主保护的现场系统主要采用以差动电流特性为依据的二次谐波制动原理和间断角原电力系统保护与控制理来识别励磁涌流，其中二次谐波制动原理应用的最为广泛，并且具有多年的现场运行经验［１３－１５］。但是由于如今变压器铁磁材料的改进，使得励磁涌流中的二次谐波含量有所降低；另一方面，在高压输电线路中，由于长线路和电缆线分布电容的存在以及电网中日益增多的无功补偿装置的影响，使得区内故障电流的二次谐波含量比以往高，导致传统二次谐波制动原理的正确动作率下降【ｌ＂］。为了克服传统差动保护方法的缺陷，在综合考虑变压器励磁涌流和故障类型的多样性与复杂性后，本文提出一种联合多判据的变压器差动保护方法。该方法在改进传统二次谐波制动原理的同时，联合了多种判据的优点，能快速准确地识别出变压器的运行状态，保证变压器在正常运行时以及发生励磁涌流和外部故障情况下差动保护不误动，在区内故障情况下快速动作。１励磁涌流的特性和传统二次谐波制动原理缺陷分析变压器励磁涌流中含有比率较高的偶次谐波分量，其中二次谐波的含量最为突出。研究发现，励磁涌流中的二次谐波含量的变化趋势与其波形的对称度有关，下面通过具体的仿真波形来说明。图１（ａ）是某三相双绕组变压器（绕组接线为ＹｎＤ１１）在空载、剩磁为０、断路器在Ａ相电压初始相角＝０。时刻合闸仿真得到的差动电流波形，即变压器的励磁涌流波形，采用全波傅里叶算法计算其二次谐波含量如图１（ｂ）所示。其中变压器两侧的电流互感器均采用Ｙ接法，将Ｙ侧电流互感器的二次电流值在微△机中进行Ｙ＿变换以补偿因变压器绕组接线引起的３０。相位差。分析图１可知，非对称励磁涌流的幅值衰减速度相对于对称励磁涌流较慢，因此其二次谐波含量的衰减速度也相对较慢，整个过程持续时间较长。然而对称励磁涌流虽然衰减速度快，但在励磁涌流刚开始的时候，其二次谐波含量比非对称励磁涌流高。当变压器差动保护的二次谐波制动方法采用一相制动三相的制动原理且制动比取１５％时，虽然Ａ相和Ｃ相励磁涌流的二次谐波含量在０Ｓ时小于１５％，但持续时间很短，在ｔ＝０．０９２２Ｓ后便开始大于１５％，直到１．４１０４Ｓ后才小于１５％。而Ｂ相励磁涌流的二次谐波含量在，＝０时就大于１５％，但很快在＝０．２６７０Ｓ后便小于１５％。因此，虽然Ａ相和Ｃ相励磁涌流的二次谐波含量在刚开始阶段小Ｏ００５∥ｓ（ａ）００５ｌ０１５２０２５３０ｔ／ｓ００５１０ｌ５２０２５３０ｔ／ｓ（ｂ）图１变压器空载合闸三相励磁涌流波形及其二次谐波含量’—Ｆｉｇ．１Ｎｏ－ｌｏａｄｃｌｏｓｉｎｇｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＳｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｗａｖｅｆｏｒｌＴｌａｎｄｉｔｓｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔ于整定的制动比１５％，但由于Ｂ相励磁涌流的二次谐波含量在相对应的时间里大于１５％，由Ｂ相的制动判据闭锁三相差动保护。若变压器差动保护的二次谐波制动方法采用分相制动原理，Ａ相和Ｃ相差动保护必然误动作。然而虽然采用一相制动三相的制动原理可以提高空投于无故障变压器励磁涌流制动的可靠性，但当变压器空投于有区内故障情况时（如在＝０．５Ｓ时Ｂ相发生短路接地故障），虽然Ｂ相制动判据没有闭锁三相差动保护，但Ａ相和Ｃ相励磁涌流的二次谐波含量都大于１５％，并且衰减速度很慢。由于Ａ相和Ｃ相长时间内闭锁三相差动保护，严重延迟了Ｂ相差动保护动作，对于额定容量越大的变压器是越不允许的。综合上述分析，为了提高变压器差动保护在变压器空投或切除外部故障电压恢复的暂态过程中产姗。姗。伽湖加５ｒ＾ｒ（、≯４ｒ加Ｏ加ｍＯ兰生，等基于多判据的变压器差动保护方法一１２７一生励磁涌流时制动的可靠性以及变压器出现内部故障时的速动性，在励磁涌流刚开始阶段采用一相制动三相的制动方式，之后采用分相制动的制动方式。进一步分析图ｌ（ｂ）可以发现，不论是对称励磁涌流还是非对称励磁涌流，其二次谐波含量都是先增加到最大值再减小的。因此，为了更有效地识别出变压器的运行状态，根据采样计算出差动电流中二次谐波含量的变化趋势，在其二次谐波含量从最大值逐渐下降时，适当地降低制动比，其余情况则保持高制动比，这样就可以进一步提高对励磁涌流制动的可靠性。同时在断路器合闸于变压器区内故障时，高制动比可以防止错误制动，保证差动保护的速动陛。２联合多种判据的变压器差动保护方法本文提出一种联合多种判据的变压器差动保护方法，综合利用各判据的优点来弥补其他判据的缺陷，从而极大程度上提高了变压器差动保护的性能。该方案采用自适应二次谐波制动原理和四折线比率制动原理，同时联合过电流速断保护原理和零序电流差动保护原理作为变压器发生严重内部故障时的速断判据。２．１自适应二次谐波制动原理针对第１节中提出的问题及其分析结论，本文采用一种基于基波幅值变化特性的自适应二次谐波制动原理，其原理将二次谐波制动过程分为两个阶段。第１个阶段为励磁涌流刚发生的前１．５个周期，采用目前现场广泛使用的谐波比最大相制动原理。设二次谐波制动系数为，按谐波比最大相制动，即当满足式ｆ１）时判断为励磁涌流，闭锁三相差动保护。因为在励磁涌流刚开始的１￣２个周期内，二次谐波含量都比较高，对称励磁涌流的二次谐波含量尤其更高，所以采用一相制动三相的二次谐波制动原理，可以有效地防止差动保护误动作。ｆｒ，ｒ］Ｋ，＝ｍａｘ｛生，堕，堕｝（１）【１ＩｄＢ１ＩｄｃｌＪ第二个时问段为第一个时间段结束后到励磁涌流衰减结束ｆ以连续采样到两个周期数据都小于整定值来判断励磁涌流已经衰减结束，以便识别下一次发生的励磁涌流），采用分相制动的二次谐波制动原理。利用全波傅里叶算法计算差动电流的基波幅值，当空投于无故障变压器，差动回路仅有励磁涌流时，基波幅值突然增大ｆ表现在第一个时间段内），随后开始衰减，并且衰减速度先快后慢，所以在第二个时间段里，其基波幅值的变化趋势△．／Ａｔ＜０。而对于有故障变压器，在断路器合闸时，基波幅值也瞬间增大，并且几乎不衰减，直至△故障切除，所以／Ａｔ０。基于励磁涌流和区内故障电流基波幅值变化的差异性，可以设置一个二次谐波制动系数的浮动门槛（）。△△（）＝・，ｄ（）／（２）式中：￡（）为当前采样点ｎ的浮动门槛；＝Ａ．Ｂ．Ｃ；为可靠性系数，若取得太大，在发生较小的内部匝间故障并且同时含有励磁涌流时，将会使差动保护延迟动作，因此不能太大，一般取＝０．６～１。此时二次谐波制动系数变为＋（），对于差动回路仅有励磁涌流时，由于（）＜０，所以＋（）＜ｋ２，降低制动比，提高了发生励磁涌流时制动的可靠性。而对于差动回路含有内部故障电流时，（）０，所以＋（，ｚ），保持高制动比，有效识别内部故障电流并解除差动保护闭锁，．保证差动保护的速动性。２．２四折线比率制动原理［Ｊ传统差动保护采用二折线比率制动原理，即仅将励磁涌流过程分为两个阶段，为了保证差动保护不误动，在整定参数时留有相当大的裕度，但这使得差动保护不能准确识别出变压器内部绕组发生轻微故障的情况。在大型变压器差动保护中，为了进一步提高识别变压器内绕组匝间故障的灵敏度，以及防止变压器发生严重区外短路故障时，因互感器饱和使差动回路产生较大的差流导致制动失效，本文采用四折线比率制动原理。该原理对励磁涌流过程进一步细分，使制动区与动作区的临界线更贴近励磁涌流的变化趋势，即在保证差动保护不误动的前提下，提高了识别区内故障电流的灵敏度，其原理的特性曲线如图２所示。图２四折线比率制动特性曲线Ｆｉｇ．２Ｆｏｕｒｌｉｎｅｒａｔｉｏｂｒａｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅ图２由ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ和ＤＥ直线段组成，Ｓ１、和分别为ＢＣ、ＣＤ和ＤＥ线段的斜率，、：．１２８一电力系统保护与控制和，为折线的拐点电流。根据图２的几何关系，四折线比率制动特性可由数学关系式表示为ＩＩｏｐ＞ｌｏｐｉ≤（０Ｉｒ。。＜Ｉｇ１）Ｉｇｌ＜－－／ｒｅｓ＜＜Ｉｇ２ｓ３Ｉｇ，；ｌ＞，ｒ。＋（一）（＜，ｇ，）～ＩＩｏ＞（Ｉｇ，＜）式中，／ｇ。＝一ｚ一一）＋】。图中最小动作电流ｌｏｐ由空载状态下变压器差动保护最大不平衡电流决定，并且为了保证励磁涌流衰减的后半期差动保护不误动，Ｌ。．ｍ不能太√△小，一般可取Ｉｉ＝（０．０２～０．０５）Ｉｎ（Ｉｎ＝３ＮＬ／Ⅳ△（．）为变压器额定运行时，侧电流互感器二△次电流值归算到Ｙ侧的值，其中Ｊ，ＮＬ为侧额定线△Ⅳ电流值，，ｚ为侧电流互感器的变比，为变压器变比），本文取Ｉｏ。ｉ＝０．０４１，，。反向延长ＢＣ和ＤＥ，二者均为过原点的直线。为了保证变压器匝间故障时差动保护的灵敏性，第一斜率Ｓ不能大，一般可取＝０．３～０．４，本文取＝０．３。，的大小由变压器发生区内三相短路故障时，差动保护的最大差流值决定，一般可取Ｉ，＝（２～３），本文取＝３／．。由最大外部短路电流和确定Ｅ点，为保证不误动，可取＝０．６～０．８，Ｉｏ。＝３三・Ｓ３／ｎ，同时取４Ｌ＜Ｉｇ，＜，本文取＝０．６，Ｉ＝６Ｉｎｏ线段ＣＤ的斜率在，和确定后即由式（４）确定。—Ｓ：＝（Ｉｇ，ｚｓ１）ｌ（１ｇ，一Ｉｇｚ）（４）计算得＝０．９。将上述取值代入式ｆ３），得ＩＩｏｐ＞０．０４Ｉ（０＜２／１５／＂）ｊＩｏｐ＞０．３Ｉｒｅ￣（２／１５ＩｎｓＩｎ）ｆ５１ＩＩｏｐ＞０．９Ｉｒｏ一１．８Ｉｎ（３／＂Ｉｒｅ＜６）一ＩＩｏ＞０．６。（６ＩｎＩｒｅ＜）由式ｆ５）和图２可知，四折线比率制动特性曲线制动区的ＤＥ段用于制动励磁涌流刚发生时，其基波幅值超过６倍额定电流区域（６１Ｉｒｅ＜）；ＣＤ段用于制动３～６倍额定电流区域（３／ｎ＜）；ＢＣ段用于制动２／１５～３倍额定电流区域（２／１５Ｉｎ＜）；段则用于制动励磁涌流即将衰减结ｒｅ３ＩｎＡＢ束时，基波幅值小于２／１５倍额定电流区域（０＜２／１５Ｉｎ）。２．３速断保护原理由于采用全波傅里叶算法计算各电气量，因此必然会延迟一个周期才得到第一个准确的计算值。△为了使差动保护能在变压器发生严重内部故障和侧绕组接地故障时能快速动作，本文联合了过电流速断保护原理和零序电流差动保护原理。２．３．１过电流速断保护原理当变压器发生区内相间短路故障时，所产生的故障差动电流将远大于空载合闸时的励磁涌流。为了更快地作出判断，将采样得到的差动电流波形取绝对值后，以瞬时值按照躲过空载合闸时励磁涌流…的最大峰值电流进行整定，即．Ｉ．ｃｔＫ；ｌＪｍ（６）Ａｒｅ式中：．为可靠系数，一般取１．２～１－３；为返回△系数，其值小于１，一般取０．８５～０．９５；磁１）ｍ为侧两相短路时差动电流最小相的最大峰值电流；为△可靠系数，一般取０．８～０．９。当侧发生ＢＣ两相短路时，差动电流＝一；当Ｙ侧发生ＢＣ两相短△路时，差动电流＝一２ｉｄ，Ｂ相差动电流比侧△的灵敏度增大了一倍，因此按侧进行整定。２＿３．２零序电流差动保护原理当变压器Ｙ侧发生单相接地故障时仍产生很大△的差流，过电流速断保护判据仍适用，而侧发生单相接地故障时的差流小于其空载合闸时的励磁涌流，因此过电流速断保护原理整定的判据无法识别△侧单相接地故障ｆ包含区内单相接地故障和绕组内接地故障）。为此，引入检测三相差动电流中的零△序电流来识别变压器侧单相接地故障。变压器正常运行时和发生励磁涌流的暂态过程中，理想情况下，三相差动电流都不含有零序电流，即＋＋＝０。但因电流互感器变比存在微小差异等因素引起的不平衡电流，使得三相差动电流含有微小的零序电流，因此按躲过最大不平衡电流‘时产生的零序电流的最大峰值帅进行整定，即，（０）ｐ一Ｉ（０）耐【～；】（７）Ａ式中：，ｒｅ。、、的定义和取值同式（６）；）ｍ△为侧发生绕组内５０％接地故障时产生的零序电流兰生，等基于多判据的变压器差动保护方法．１２９．的最大峰值；ｉｖ）ｋｐ△）为侧发生区内单相接地故障时产生的零序电流的最大峰值。△本文以变压器正常运行时，侧绕组内发生接地故障为例进行分析，其电路图如图３所示。图３变压器正常运行时Ａ侧绕组内发生接地故障Ｆｉｇ．３ＧｒｏｕｎｄｆａｕｌｔＯＣＣＵＲＳｉｎｔｈｅｔｒｉａｎｇｌｅｓｉｄｅｗｉｎｄｉｎｇｗｈｅｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｓｉｎｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅ由图３，根据基尔霍夫电流定律（ＫＣＬ）有＝—１１一ｌｂ，ＩＢ＝ｌｂ，ｌＣ＝，ｃ（８）贝０４－ｌｓ４－ｌｃ＝＋＝厶，其中１１＝／ｚ，，＝—／ｚ２，Ｚ２＝ＺＺＩ。令＝己，Ａ０。，则＝ＺＯ。＝己，Ａ一１２０。。以为基准电压，转换成标幺值有＝１Ｚ０。，＝１Ｚ一１２０。。以变压器各相绕组阻抗ｚ为基准阻’抗，则Ｚ＝１，＝，Ｚ２＝１一（０＜＜１）。于是有ｆ＝／ｚ；＝ｌＺ０￣／ｘ（９）１２＝／ｚ；＝１Ｚ－１２０￣／（１一）由于和相差１２０。而非１８０。，因此ｉ０＝＋１２＞０。根据、ｊ，和的三角函数关系，利用余弦定理和求函数极值可证明，当＝１／２时，存在最小值。因此，式ｆ７）在整定参数时，若差动电流中的最大不平衡电流所产生的零序电流的最大峰值，（。一小于绕组内５０％接地故障产生的零序电流，则零序电流差动保护原理可识别出所有内部绕组接地故障，否则适当增大整定值，不能识别的范围由四折线比率制动原理来识别。△侧绕组内部接地故障产生的零序电流通过变压器绕组在高压侧将感应出零序电动势，即Ｙ侧含有零序电流。但由于变压器Ｙ侧电流互感器的二次△电流值需要经过Ｙ＿变换进行相位补偿，在这一变换过程中，将Ｙ侧原本可能含有的零序电流全部滤除了。因此，若三相差动电流中含有超过整定值的△零序电流，必然是侧发生区内接地故障引起的，这有利于对发生该类型故障的变压器进行维修。但值得注意的是，该判据使用的前提是：负载端必须是Ｙ接法且中性点有接地。利用检测三相差动电流中的零序电流来判别变△压器侧绕组内是否发生接地故障，由于差动电流滤除了因电力系统受外界干扰而暂时引起的不平衡△电流，因此相比于直接检测侧三相电流中的零序电流更为可靠。不论是过电流速断保护原理，还是零序电流差动保护原理均采用取绝对值后的瞬时值进行判断，因此对发生严重区内故障的变压器均能在１／４周期内快速地发出跳闸动作信号，进一步提高了差动保护的速动性。３方案验证为了验证该联合多判据变压器差动保护方案的可行性，本文利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建模仿真进行验证，其中二次谐波制动比定值取＝１０％，可靠性系数＝０．６。变压器在初始条件＝０。，＝０．９，：０，唣＝－０．９时空投，采用自适应二次谐波制动原理和传统固定二次谐波制动系数的仿真结果对比如图４所示。图４Ｂ相励磁涌流二次谐波含量与制动系数的差值对比’Ｆｉｇ．４ＢｐｈａｓｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔＳｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｂｒａｋｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ从图中可以明显看出，在采用分相制动期问，励磁涌流的二次谐波含量与自适应制动比的差值Ｌ一（＋ＥＢ（））仍有很大的裕度；而与固定制动比的差值厶／一在分相制动期间刚开始时仍小于０，这将导致差动保护误动作。所以，采用自适应二次谐波制动原理在发生励磁涌流时，极大程度上提高了差动保护制动的可靠性。将本文提出的联合多判据差动保护方案与传统采用一相制动三相的二次谐波制动原理，分别在变压器各种运行状态下进行仿真对比，结果如表１所示。．１３０．电力系统保护与控制表１变压器在各种运行状态下差动保护方案的仿真结果对比Ｔａｂｌｅ１Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｃｏｎｔｒａｓｔｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｗｈｉｌｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｖａｒｉｏｕｓｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｔｅ联合多判据差传统二次谐运行状态动保护方法的波制动原理的动作时间／动作时间／ｍｓ＝０。，＝＝嚷：０＝９０。正常＝嚷＝嚷＝０空投瓯＝０。ｏｒ９０。，曝＝０，嚷＝Ｏ．９，喀＝一０．９高压侧互感器饱和正常运行接Ａ４－２１３＿３地Ｂ２．４１６７２．５Ｙ带侧Ａ３．０３％３５．１２４６．９故匝瞳问Ｂ５％３７．１１８５Ｏ．６空Ｃ９．０９％３５．１２００９．５投Ａ３０３％３５．１２０６．３△匝侧间Ｂ５％３７．１１８５０．１Ｃ９．Ｏ９％３５．１ｌ９８９．８Ｙ匝Ａ３．０３％１４．１侧间Ｂ３．０３％１２．７匝Ｂ３．Ｏ３％１４．７间Ｃ３０３％２１２运Ａ５Ｏ％０．９行Ｂ３．Ｏ３％时上端Ｏ＿２故△障侧Ｂ３．Ｏ３％接１－３地下端Ｃ３．０３％４．６上端Ｃ３．Ｏ３％０２下端区Ａ．ＧＮＤ外△侧ＡＢ．ＧＮＤＣＴ故外饱和障ＢＣ．ＧＮＤ“”接地短路；Ｂ３．０３％下端接地表示Ｂ相绕组内离低压侧Ａ相线３．０３％“”处发生接地短路：Ａ３．０３％匝间表示Ａ相绕组内发生短路的匝数占总匝数比为３．０３％。４结论本文提出一种联合多判据的变压器差动保护方法，该方法综合利用各判据的优点，从而极大程度上提高了变压器差动保护的性能，具有以下特点：（１）差动保护的参数整定不需要考虑变压器的具体型号；（２）励磁涌流情况下能可靠制动；（３）发生严重区内故障时，能在１／４周期内快速动作；（４）发生区外短路故障时，由于ＣＴ饱和使差动回路产生较大的差流，该方案仍能可靠闭锁差动保护；（５）发生轻微匝间故障时，该方案仍具有很高的灵敏度可以准确识别并快速动作；△（６）可以有效地识别变压器侧区内接地故障。参考文献［１］沈晓凡，舒治淮，吕鹏飞，等．２００６年国家电网公司继—电保护装置运行情况［Ｊ＿１．电网技术，２００８，３２（３）：１８２１．ＳＨＥＮＸｉａｏｆａｎ，ＳＨＵＺｈｉｈｕａｉ，ＬＵＰｅｎｇｆｏｉ，ｅｔａ１．ＯｐｅｒａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｒｅｌａｙｉｎｇｓｏｆｓｔａｔｅｇｒｉｄｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｉｎ２００６［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，３２（３）：１８－２１．［２］张炳达，张硕．基于能量成分的变压器励磁涌流识别法【Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１２，４０（１７）：１２１．１２６．ＺＨＡＮＧＢｉｎｇｄａ，ＺＨＡＮＧＳｈｕｏ．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１７）：１２１．１２６．［３］王贵年，卢琪，孙辉，等．核电厂主变压器空载合闸励磁涌流控制的分析［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，—２０１４，２６（１０）：８４９０．ＷＡＮＧＧｕｉｎｉａｎ，ＬＵＱｉ，ＳＵＮＨｕｉ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍａｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ—ｗｉｔｈｅｍｐｔｙｌｏａｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｉｎｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．——ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵＥＰＳＡ，２０１４，２６（１０）：８４９０．［４］柳强，余良，易宁，等．微机励磁涌流抑制器在核电主变启动中的应用研究［Ｊ］．电网与清洁能源，２０１４，３０（６）６２．６９．ＬＩＵＱｉａｎｇ，ＹＵＬｉａｎｇ，ＹＩＮｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｉｎｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｍａｉｎ－－ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｎｏ・－ｌｏａｄｃｌｏｓｉｎｇ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍａｎｄＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙ，２０１４，３０（６）：６２．６９．［５］范兴明，葛琳，张鑫，等．基于选相合闸技术的变压器励—磁涌流的仿真分析［Ｊ］．高压电器，２０１４，５０（２）：５４５９，６７．ＦＡＮＸｉｎｇｍｉｎｇ，ＧＥＬｉｎ，ＺＨＡＮＧＸｉｎ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌ￣ｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｈａｓｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ【Ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅ—Ａｐｐａｒａｔｕｓ，２０１４，５Ｏ（２）：５４５９，６７．［６］史泽兵，郝后堂，江卫良．一种新型的励磁涌流制动—方案【Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２，４０（８）：１４７１５０．ＳＨＩＺｅｂｉｎｇ，ＨＡＯＨｏｕｔａｎｇ，ＪＩＡＮＧＷｅｉｌｉａｎｇ．Ａｎｅｗ兰生，等基于多判据的变压器差动保护方法ｒｅｓｔｒａｉｎｔｓｃｈｅｍｅｆｏｒｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（８）：１４７－１５０．［７］ＷＩＳＺＮＩＥＷＳＫＩＡ，ＷＡＬＤＥＭＡＲＲ，ＬＵＤＷＩＧＳ．Ｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｔｅｒ－ｔｕｍｆａｕｌｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２００９，—７９（１０）：１４５４１４６１．［８］付丰年，沈恒毅，吕杰．关于核电主变励磁涌流的分析及抑制措施研究［Ｊ］．高压电器，２０１５，５１（６）：８６－８９．ＦＵＦｅｎｇｎｉａｎ，ＳＨＥＮＨｅｎｇｙｉ，ＬＵＪｉｅ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｍａｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ［ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓ，２０１５，５１（６）：８６－８９．［９］文超，黄纯，胡鹏，等．利用波形非正弦度分形估计值识别励磁涌流【Ｊ】．电力系统及其自动化学报，２０１２，２４（４）：７１－７６．ＷＥＮＣｈａｏ，ＨＵＡＮＧＣｈｕｎ，ＨＵＰｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｂｙｕｓｉｎｇｏｆｆｒａｃｔａｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｗａｖｅｆｏｒｍｎｏｎ．ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｌｅｖｅｌ［Ｊ］．——ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵＥＰＳＡ，２０１２，２４（４）：７１７６．［１０］焦尚彬，黄璜，赵黎明，等．基于双曲Ｓ变换的变压器励磁涌流和内部故障识别新方法［Ｊ］．电力系统保护与—控制，２０ｌ１，３９（１６）：１１４１２０，１３８．ＪＩＡＯＳｈａｎｇｂｉｎ，ＨＵＡＮＧＨｕａｎｇ，ＺＨＡＯＬｉｍｉｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｉｎｒｕｓｈａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｆａｕｌｔｓｏｆ—ｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｂａｓｅｄｏｎＨＳｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（１６）：１１４１２０，１３８．［１１］安源，田录林，刘家军．基于形态学一小波识别变压器励磁涌流【Ｊ】．电力自动化设备，２００８，２８（７）：４１－４５．ＡＮＹｕａｎ，ＴＩＡＮＬｕｌｉｎ，ＬＩＵＪｉａｊｕｎ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｉｎｒｕｓｈｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ－ｗａｖｅｌｅｔｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，—２００８，２８（７）：４１４５．［１２］王增平，王雪．基于ｋ可加模糊测度的变压器励磁涌流识别方法［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（２１）：—４５４８．５４．ＷＡＮＧＺｅｎｇｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＸｕｅ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｋ－ｏｒｄｅｒａｄｄｉｔｉｖｅｆｕｚｚｙｍｅａｓｕｒｅｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，—３９（２１）：４５４８，５４．［１３］马静，王增平．基于标准化网格曲线时频域分析的励磁涌流鉴别新方法［Ｊ］＿电工技术学报，２００７，２２（９）：１５９．１６６．ＭＡＪｉｎｇ．ＷＡＮＧＺｅｎｇｐｉｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｇｒｉｌｌｅｃｕｒｖｅｉｎｔｉｍｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｓｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇｉｎｒｕｓｈ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ—Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００７，２２（９）：１５９１６６．［１４］周霏霏，徐岩．基于有功与无功相对大小的变压器励磁涌流鉴别新方法［Ｊ］＿电力系统保护与控制，２０１１，—３９（１９）：６９７２．ＺＨＯＵＦｅｉ￣ｉ，ＸＵＹａｎ．Ａｓｔｒａｔｅｇｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｉｚｅｏｆａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（１９）：６９－７２．［１５］金恩淑，孙世勇，齐正，等．一种防止外部故障切除后变压器差动保护误动的新算法［Ｊ］．电力系统保护与控—制，２０１１，３９（１２）：２７３０．ＪＩＮＥｎｓｈｕ，ＳＵＮＳｈｉｙｏｎｇ，ＱＩＺｈｅｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｍａｌ－ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｆｔｅｒｒｅｍｏｖｉｎｇｅｘｔｅｒｎａｌｆａｕｌｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（１２）：２７．３Ｏ．［１６］马静，王增平，吴劫．利用基波幅值变化特征快速识别励磁涌流和故障电流［Ｊ１．电工技术学报，２００９，２４（６）—１６６１７１．ＭＡＪｉｎｇ，ＷＡＮＧＺｅｎｇｐｉｎｇ，ＷＵＪｉｅ．Ａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｔｏｒａｐｉｄｌｙｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｉｎｔｅｍａｌｆａｕｌｔｃｕｒｒｅｎｔｂａｓｅｄ０ｎｖａｒｉ￣ｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｃｕｒｒｅｎｔａｍｐｌｉｔｕｄｅ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ—Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００９，２４（６）：１６６１７１．［１７］王立大，段周朝．变压器励磁涌流引起保护误动分析［Ｊ］＿电力系统保护与控制，２０１０，３８（１０）：１３８．１４０，１４４．ＷＡＮＧＬｉｄａ，ＤＵＡＮＺｈｏｕｃｈａｏ．Ｍａｌ－ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔｏｆｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１０）：—１３８１４０，１４４．［１８］王维俭，桂林．初议修订《大型发电机变压器继电保护——整定计算导则》比率制动特性的修改【Ｊ】．电力自动化设备，２００４，２４（１２）：６４６６．ＷＡＮＧＷｅｉｊｉａｎ，ＧＵＩＬｉｎ．Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｔｏｒｅｖｉｓｉｏｎｏｆ’ｇｕｉｄｅｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｓｅｔｔｉｎｇｓｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｌｍｇｅｇｅｎｅｒａｔｏｒａｎｄｔｒａ———ｎｓｆｏｒｍｅｒ－－・・・－－－－ｔｈｅｒｅｖｉｓｉｏｎｏｆｒａｔｉｏｒｅｓｔｒａｉｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ—Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００４，２４（１２）：６４６６．—收稿日期：２０１５－０２０５；—修回日期：２０１５－０７２１作者简介：兰生（１９７１－），男，博士，副教授，研究方向为电力—系统和高压放电等；Ｅｍａｉｌ：ｌａｎｓｈｅｎｇ７１＠１６３．ｔｏｍ张小钒（１９８９一），男，硕士研究生，研究方向为电力系—统继电保护。Ｅｍａｉｌ：１２９０８１５０００＠ｑｑ．ｃｏｍ（编辑魏小丽）