智能变电站变压器差动保护的不平衡电流产生原因分析
发表时间：2018-06-27T09:41:18.663Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：郭财[导读] 摘要：本文扼要分析智能变电站变压器合并单元采样差动保护的工作原理，分析导致智能变电站变压器差动保护产生不平衡电流异常的原因，并针对智能变电站变压器差动保护不平衡电流产生提出有效的防范措施，提高智能变电站变压器差动保护动作的正确性，防止保护装置误动，从而保证变压器的安全稳定运行。
（国网青海省电力公司检修公司青海西宁 810007）摘要：本文扼要分析智能变电站变压器合并单元采样差动保护的工作原理，分析导致智能变电站变压器差动保护产生不平衡电流异常的原因，并针对智能变电站变压器差动保护不平衡电流产生提出有效的防范措施，提高智能变电站变压器差动保护动作的正确性，防止保护装置误动，从而保证变压器的安全稳定运行。
关键词：智能变电站;差动保护;不平衡;合并单元前言
变压器的纵差保护作为变压器故障时的主保护，差动保护的保护范围是构成变压器差动保护的各侧电流互感器之间包围的设备，可以反映变压器的引线、内部线圈的匝间短路、大电流接地系统中线圈及引线的接地等故障。
变压器的差动保护是按照循环电流原理构成的，变压器各侧装设电流互感器，当各侧电流互感器的同极性相同一般减极性设置电流从母线流向变压器，在正常运行或外部故障时，各侧的二次电流大小相等、方向相反、差动电流为零，因此差动保护不动作。
与常规变电站相比智能变电站交流采样采用合并单元，在一次设备就近将来自电压、电流互感器的交流量通过合并单元进行时间数字的组合，组合后将采样数据以数字信号发送出去供保护装置、测控装置等使用。
在变压器实际运行中由于各种原因引起的不平衡电流使得差动电流增大，就可能造成保护误动。
在常规变电站内，因运行时间较长对各种不平衡电流已经有较完善防范措施，所以不至导致保护误动。
但智能变电站推广技术较短，相关技术不是很成熟，尤其是合并单元在处理数据采样及传输中出现问题较多，引起电流不平衡的现象较多，易引起保护误动，给电力系统稳定性带来较大隐患。
1、产生的原因
变压器正常运行的状态时，会产生不平衡电流，从而对差动保护造成影响。
常规变电站变压器差动不平衡电流的产生的原因有：在变压器正常运行时产生较大的励磁涌流，比如变压器在空载合闸的状态，或在切除故障中突然产生电压时有较大的励磁涌流，通常能达到额定电流的7倍左右，通过CT以二次电流的形式全部进入到保护当中，从而产生不平衡电流；变压器两侧接线不同产生的不平衡电流，变压器两侧的电流相位是由变压器的接线方式决定的，不同的接线方式，两侧的电流有一定相位差，即CT上两侧二次电流值虽然一样，但通过参考电压折算会产生不平衡电流；由CT变比误差产生的不平衡电流；由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流及带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡电流。
相对于常规站，智能变电站中由于引进合并单元，且运维人员对设备原理认识欠缺验收不到位等原因导致变压器差动异常时有发生。
由合并单元引起的的不平衡原因，有因各侧合并单元程序设计缺陷造成不同电流、电压量之间不同步产生不平衡电流；也有因智能变电站保护电流电压接收需要投入SV接收漏投产生不平衡电流；还有因装置虚端子额定延时错误造成不平衡电流。
2、影响和防范措施
在运维中，常规变电站中确定的几条不平衡电流在运维中已有比较完善的防范措施，下面就智能变电站变压器差动保护中的几种产生不平衡电流原因和防范措施进行阐述。
2.1 变压器合并单元程序设计缺陷的影响和防范措施
由于装置设计中的软、硬件等出现问题导致合并单元发送出数据异常导致保护误动。
应增加出厂前的测试项目，对要使用的装置软件硬件都必须经过国网公司检测合格且版本硬件均与入网测试合格的产品一致。
加强现场验收由于现场调试中对合并单元验收不重视在测试中部分项目未开展，应在验收细则中增加该类验收项目。
并采用专用的合并单元校验仪测试合并单元的绝对延时、稳态性能检验、动态性能检验等测试项目，测试装置数据正确性。
2.2 变压器压板未正确投入的影响和防范措施
智能变电站大量减少硬压板的设置，只有检修压板为硬压板，保护装置广泛采用软压板。
SV软压板(数据接收软压板)的主要功能是按MU投入状态控制本端是否接收处理采样数据。
智能变电站继电保护装置模拟量输入要求一个MU设置一个SV压板，此压板作用如下:SV接收软压板投入时，该链路中的采样值才参与保护计算，否则不参与保护计算同时显示为0；SV接收软压板投入时，对该链路状态进行检测，包括断链、失步和接收不匹配；SV接收软压板投入时，对该链路所包含采样进行品质异常、检修不一致、双AD不一致、交流断线和交流反序的判别。
SV接收软压板位于保护装置内部，其功能是控制保护装置是否处理SV报文中的数据。
此压板相当于PT、CT的二次连线。
退出间隔SV接收软压板相当于封CT，退出母线电压SV接收软压板相当于断开PT二次。
退出SV接收软压板后，保护装置面板上会显示该SV报文的电流信息，但不用于保护计算以及逻辑判断。
当保护装置SV软压板与实际运行状态不一致时就会造成保护误动或拒动，造成事故扩大。
应加强智能变电站保护装置的“SV投入”软压板的管理，在运规编制中严格执行国网间隔检修压板投退要求进行编写，保证运规正确性，运维人员在操作过程中，应严格执行操作票制度，并与运规一致。
2.3 额定延时错误的影响和防范措施
主变保护装置采样来自不同合并单元时，各侧测样数据同步问题可能会导致保护装置采样数据异常，导致保护不正确动作。
合并单元的延时主要是由合并单元自身采样到各插件数据传输延时导致。
当交流电流、电压经合并单元转换为数字量输出时就会产生延时，延时主要有A/D变换时间、插件数据接收时间、CPU数据处理时间和光口插件数据发送延时。
不同厂家由于软、硬件不同，合并单元的延时也不相同。
为了消除保护装置接收到不同合并单元采样数据不同步的问题，通常采用额定延时来消除，即所有合并单元发出的电流电压都等待一定的时间后再将电流电压输出给保护测控装置，保护测控装置解析数据报文中的时标，并通过额定延时进行时间或相角补偿，来消除各侧采样不同步的影响。
为了避免由于矢量计算导致的差流及合并单元额定延时不正确对保护同步计算产生较大影响，验收调试中运维人员必须清楚装置采样同步原理和实现方法并增加对合并单元对额定延时的测试，以避免因多个合并单元额定延时设置错误导致的保护异常。
3、结语
综上所述，随着各个电压等级的智能变电站相继投入运行，智能化变电站作为智能电网的基础在电网的调度控制、智能应用带来了极大的改变，同时在日常运行中智能设备的异常或事故处理等问题也要进一步研究并完善，但只要发现问题解决问题，逐步改进，就能保障电网安全稳定运行。
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