数字发电机变压器保护系统

《数字发电机变压器保护系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字发电机变压器保护系统（152页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、目 次1 DGT 801数字发电机变压器保护 (1)1.1 东南大学、国电南自研制数字发电机变压器保护的成果 (1)1.2 DGT 801数字发电机变压器保护新特点 (1)1.3 保护种类(4)2 保护原理及整定计算(9)2.1 发电机比率制动纵差动保护(9)2.2 发电机标积制动纵差动保护 (12)2.3 发电机基于保护原理神经元网络式纵差动保护 (16)2.4 发电机基于小波原理的纵差动保护 (18)2.5 发电机自适应纵差动保护 (18)2.6 发电机循环闭锁式纵差动保护 (19)2.7 发电机不完全纵差动保护 (21)2.8 差动保护用新型TA断线闭锁(24)2.9 变压器比率制动纵差

2、动保护 (25)2.10 变压器标积制动纵差动保护(28)2.11 变压器波形对称纵差动保护(33)2.12 发变组纵差动保护(33)2.13 厂变压器纵差动保护(34)2.14 高备变纵差动保护(34)2.15 励磁变纵差动保护(34)2.16 短引线纵差动保护(34)2.17 电抗器纵差动保护(34)2.18 发变组不完全纵差动保护(34)2.19 预测相似二乘算法的纵差速断保护(34)2.20 六侧变压器纵差动保护(35)2.21 发电机横差保护(35)2.22 发电机高灵敏横差保护(36)2.23 发电机裂相横差保护(38)2.24 发电机谐波比率制动式高灵敏匝间短路保护(39)2.2

3、5 发电机负序功率方向闭锁式匝间短路保护(41)2.26 3U0发电机定子接地保护 (43)2.27 发电机综合式3UO定子接地保护(44)2.28 发电机3IO定子接地保护(45)2.29 发电机三次谐波式高灵敏100%定子接地保护(46)2.30 发电机静稳(异步)边界圆式失磁保护(47)2.31 发电机逆无功式失磁保护(51)2.32 发电机失步保护(55)2.33 发电机逆功率保护(60)2.34 发电机程跳逆功率保护(61)2.35 发电机低频保护(62)2.36 发电机过频保护(63)2.37 发电机频率积累保护(65)2.38 发电机过励磁保护(66)2.39 变压器过励磁保护(

4、67)2.40 发电机反时限过励磁保护(67)2.41 变压器反时限过励磁保护(70)2.42 发电机过电压保护(70)2.43 发电机过负荷保护(71)2.44 发电机过流保护(71)2.45 发电机反时限对称过流保护(72)2.46 发电机负序过负荷保护(75)2.47 发电机负序过流保护(或称转子表层过负荷保护)(76)2.48 发电机负序反时限过流保护(77)2.49 发电机叠加直流式转子一点接地保护(79)2.50 发电机谐波序电压式转子两点接地保护(80)2.51 发电机直流励磁回路过流保护(82)2.52 发电机反时限直流励磁回路过流保护(83)2.53 发电机交流励磁(三相)回

5、路过流保护(85)2.54 发电机反时限交流励磁(三相)回路过流保护(86)2.55 低电流保护(88)2.56 强励电压保护(89)2.57 发电机轴电流保护(89)2.58 发电机轴电压保护(89)2.59 发电机相序保护(90)2.60 发电机电超速保护(91)2.61 发电机低压过流(记忆)保护(91)2.62 发电机复合低压过流(记忆)保护(92)2.63 变压器阻抗保护(93)2.64 变压器间隙电流保护(96)2.65 变压器零序电压保护(97)2.66 变压器零序电流保护(98)2.67 变压器过负荷保护 (100)2.68 变压器过流保护 (100)2.69 变压器低压过流保

6、护 (101)2.70 变压器复合低压过流保护 (102)2.71 变压器通风启动 (104)2.72 厂变压器（高备变）双分支低压过流保护 (104)2.73 厂变压器（高备变）双分支复合低压过流保护 (105)2.74 厂变压器（高备变）分支过流保护 (106)2.75 高压断路器启动失灵保护 (106)2.76 高压断路器非全相保护 (108)2.77 发电机误上电保护和断路器闪络保护 (109)2.78 相间功率方向保护 (112)2.79 负序功率方向保护 (113)2.80 零序功率方向保护 (115)2.81 TV断线保护 (116)2.82 各种非电量保护接口 (116)3 软

7、件说明(118)31 概述(119)3.2 软件总框图(119)3.3 就地人机界面程序(120)3.4 运行监控程序(123)3.5 继电保护功能程序(124)3.6 软件可靠性的保证(124)4 网络管理说明(124)4.1 概述(124)4.2 网络平台与结构(124)4.3 网络的管理层次(125)5 硬件说明(128)5.1 机箱结构(128)5.2 硬件框图(130)5.3 主要模件设计(131)5.4 使用说明(144)6 MMI和ODBC之间的通信方式 (146)6.1 DATAACCESS数据格式 (146)7 网络和CPU之间的通信方式 (147)1 DGT 801数字发电

8、机变压器保护DGT 801数字发电机变压器保护是由东南大学、国电南自（国电南京自动化股份有限公司）联合研制的新一代全数字型继电保护系统。它是在第一代“WFBZ-01型微机发电机变压器组保护装置”基础上研制开发的。它采用双CPU并行处理技术，可提供几十种的保护功能和非电量保护接口。它可分布于若干个相互完全独立的并行处理CPU系统中，能满足各种容量的火电或水电发变组保护要求。也可单独作为发电机组、抽水蓄能机组、主变压器、厂用变压器、高备变、励磁变、大型同步调相机、电抗器、短引线的保护。保护满足600MW1200MW机组和500kV电压等级保护需要。保护采用网络化运行管理和WEB浏览管理。装置保护配

9、置灵活、设计合理，可根据机组要求灵活配置满足主保护的双重化和主后备保护的独立合理分布。同时装置满足电力系统反事故措施的要求，保证装置使用的安全性和可靠性。1.1 东南大学、国电南自研制数字发电机变压器保护的成果 1994年国家教委科技进步二等奖（阶段成果） 1996年国家教委科技进步一等奖(国内同类产品技术最高奖) 1998年南京市科技成果向生产力转化优秀项目奖励 1999年国家科技进步三等奖(国内同类产品技术最高奖) 1999年国家“九五”重点推广项目(编号99020322A) 全国第一套600MW微机发电机变压器保护 全国第一套真正在600MW发变组上使用的保护 全国主设备保护市场占有率9

10、0的数字保护 技术指标国际先进、主保护国际领先的保护1.2 DGT 801数字发电机变压器保护新特点1.2.1.1 新理论、新方法DGT 801数字发电机变压器保护原理以600MW-1200MW机组为研究对象,利用数字保护的优势,采用象人工神经元技术、小波技术、综合保护技术、标积技术、快速算法技术、高抗TA注： TA为电流互感器，即CT，下同。饱和的鲁棒技术、波形技术等实现了速度快、精度高、性能可靠、原理先进的新一代数字保护(具体原理请参见保护原理章节)。1.2.1.2 模块全部和第一代产品指令级兼容DGT 801数字发电机变压器保护充分享用Intel 公司产品指令级兼容的优势，在硬件模块更新

11、优化的基础上，使软件直接站在巨人（第一代产品）的肩膀上，实现了通用、透明的模块软件。1.2.1.3 采用双CPU，使保护无硬件引起的误动DGT 801数字发电机变压器保护采用双CPU处理器，同一组数据，由两个CPU同时进行处理，两个CPU之间相互交换信息，将硬件故障可能的误动及时检查出，并予纠正，使保护从根本上消除由硬件引起的误动。1.2.1.4 免维护设计DGT 801数字发电机变压器保护内部全部输出信息都闭环反馈给CPU,能保证当有关的硬件故障时及时闭锁保护和告警。在CPU没有发出故障信号时，从保护输入到出口线圈工作正常。基本上做到了孜孜以求的“免维护”目标。1.2.1.5 双看门狗电路D

12、GT 801数字发电机变压器保护硬件除了采用了CPU内部的WatchDog外，,还采用了完全不依赖于CPU工作的硬件WatchDog 电路。双WatchDog可以保证任何一个Watchdog工作异常或损坏时确保CPU一旦发生程序走飞后迅速恢复至正常工作状态。1.2.1.6 高性能CPUDGT 801数字发电机变压器保护CPU采用Intel公司专门为实时控制系统而设计的32位嵌入式微处理器Intel386EX,它有1G的寻址空间、主频额定时钟高达33MHz。但在DGT 801数字发电机变压器保护中，让CPU工作在一个非常“优越”的25M环境下。使CPU工作更轻松、时序工作更合理。从而使保护工作更

13、轻松、更可靠。1.2.1.7 十六位高性能A/DDGT 801数字式发电机变压器保护采用AD公司十六位高性能A/D,它具有转换精度高、转换时间短、线性度好、抗干扰能力强的特点。1.2.1.8 FPGA技术采用AMD 公司的大规模FPGA技术，将大量的外围逻辑电路集成在一块芯片中,使得电路的设计更加简化和灵活,增加系统可靠性.并具有良好的保密性。1.2.1.9 完善的故障录波DGT 801数字发电机变压器保护CPU具有完善的双重故障录波功能，可记录上千条故障报文和最新的故障波形。可进行波形的直接分析处理。录波数据可和COMTRADE兼容。1.2.1.10 现场网络技术DGT 801数字发电机变压

14、器保护CPU具有完善的网络功能，支持IEC 60870-5-103通信规约。1.2.1.11 采用新工艺DGT 801数字发电机变压器保护采用目前国际流行的SMT技术，不仅增加单位面积电路板上IC的容量，还使硬件更加安全可靠。1.2.1.12 采用电磁兼容技术DGT 801数字发电机变压器保护专门引进德国先进的电磁兼容技术,采用高性能ENC屏蔽机箱机柜,使保护具有极好的抗干扰性。1.2.1.13 采用硬压板技术DGT 801数字发电机变压器保护的投退压板采用独家专利技术，压板直接退出保护出口跳闸回路，杜绝软压板的不安全因素。1.2.1.14 采用前开门技术DGT 801数字发电机变压器保护采用

15、国内外最先进的前开门技术，使得保护柜可以立墙放置，可节省现场安装的空间。1.2.1.15 采用强弱电完全分开技术DGT 801数字发电机变压器保护做到强弱电完全分开，采用TA、TV注： TV为电压互感器，即PT，下同。、直流(如励磁)等强电不进印制板，直接转化为弱电后再进印制板技术。确保CPU的弱电系统可靠安全地运行。1.2.1.16 采用开放式接口和平台为了DGT 801数字发电机变压器保护长久发展，各个模块之间的连接均采用国际标准接口和平台。分布式数据库、ODBC平台都是开放性、可扩充性、可连接性优秀平台。DGT 801数字发电机变压器保护就是采用的这一平台，使系统可被无限扩充和升级换代而

16、保持产品的向下完全兼容。1.3 保护种类DGT 801数字发电机变压器保护装置包含有600MW-1200MW机组所需要的全部保护模块,这些保护模块可灵活配置以满足任何级别的发电机变压器保护的需要。以下是主要的和经常在发电机或变压器上使用的保护模块。 发电机比率制动纵差动保护 发电机标积制动纵差动保护 发电机基于保护原理神经元网络式纵差动保护 发电机基于小波原理的纵差动保护 发电机自适应纵差动保护 发电机循环闭锁式纵差动保护 发电机不完全纵差动保护 100Hz励磁机纵差动保护 差动保护用新型TA断线闭锁 变压器比率制动纵差动保护 变压器标积制动纵差动保护 变压器波形对称纵差动保护 变压器基于保护

17、原理神经元网络式纵差动保护 变压器基于小波原理的纵差动保护 发变组纵差动保护 厂变压器纵差动保护 高备变纵差动保护 励磁变纵差动保护 短引线纵差动保护 电抗器纵差动保护 变压器零序差动保护 发变组不完全纵差动保护 预测相似二乘算法的纵差速断保护 六侧变压器纵差动保护 发电机横差保护 发电机高灵敏横差保护 发电机裂相横差保护 发电机谐波比率制动式高灵敏匝间短路保护 发电机负序功率方向闭锁式匝间短路保护 发电机3Uo定子接地保护 发电机综合式3Uo定子接地保护 发电机3Io定子接地保护 发电机三次谐波式高灵敏100%定子接地保护 发电机叠加低频式100%定子接地保护 发电机静稳(异步)边界圆式失磁

18、保护 发电机逆无功式失磁保护 发电机失步保护 发电机直接功角式失步保护 发电机逆功率保护 发电机程跳逆功率保护 发电机低频保护 发电机过频保护 发电机频率积累保护 发电机过励磁保护 发电机反时限过励磁保护 变压器过励磁保护 变压器反时限过励磁保护 发电机过电压保护 发电机过负荷保护 发电机过流保护 发电机反时限对称过流保护 发电机负序过负荷保护 发电机负序过流保护 发电机负序反时限过流保护 发电机叠加直流式转子一点接地保护 发电机谐波序电压式转子两点接地保护 发电机直流励磁回路过流保护 发电机反时限直流励磁回路过流保护 发电机交流励磁(三相)回路过流保护 发电机反时限交流励磁(三相)回路过流保

19、护 发电机交流励磁(三相)回路过流保护 发电机反时限交流励磁(三相)回路过流保护 低电流保护 强励电压保护 发电机轴电流保护 发电机轴电压保护 发电机相序保护 发电机电超速保护 发电机低压过流(记忆)保护 发电机复合低压过流(记忆)保护 发电机低电压过流切换励磁(水车停机闭锁)和调相失压保护(简介) 变压器阻抗保护 变压器间隙电流保护 变压器零序电压保护 变压器零序电流保护 变压器过负荷保护 变压器过流保护 变压器低压过流保护 变压器复合低压过流保护 变压器通风启动 厂变压器双分支低压过流保护 厂变压器分支过流保护 厂变压器双分支复合低压过流保护 高备变双分支低压过流保护 高备变双分支复合低压

20、过流保护 高压断路器失灵保护 高压断路器非全相保护 发电机误上电保护 断路器闪络保护 相间功率方向保护 负序功率方向保护 零序功率方向保护 电压平衡保护 双TV压差式TV断线保护 双TV负序电压比较式TV断线保护 电流闭锁电压式TV断线保护 单负序电压式TV断线保护 各种非电量保护变压器瓦斯、油位、油温、压力释放、冷却器故障、发电机断水、热工等等本技术说明书将详细阐述DGT 801型数字发电机变压器组保护装置的原理、动作逻辑和整定计算方法；介绍装置的网络化运行管理的原理、装置的硬件、软件的基本设计原理，以及本装置所达到的技术目标；全面叙述了本装置的工程设计方法和设计原理，并列举了600MW机组

21、保护配置方案。在本装置的使用说明书中则详细阐述DGT 801型数字发电机变压器组保护使用方法和和网络化的调试维护方法和操作方法，介绍了工程设计的具体步骤以及装置的故障检修方法等。在本说明书的附录中摘录了电力主设备整定计算导则和继电保护和安全自动装置技术规程DL400-91,供整定计算和保护配置时参考。2 保护原理及整定计算在本章中将详细介绍DGT 801数字式发电机变压器保护装置所用到的保护原理及实现方法,提供各种保护原理的逻辑框图。介绍各种保护所用到的整定值定义及其整定方法。在新的原理下提供参考的计算方法和灵敏度校核方法。在本章中经常要用到电力主设备整定计算导则和继电保护和安全自动装置技术规

22、程DL400-91的有关内容，在下面使用时一律简称导则和规程。2.1 发电机比率制动纵差动保护2.1.1 保护原理比率制动原理是传统保护原理在数字保护上的改进。它由二部分组成：无制动部分和比率制动部分。它具有较高的灵敏度和抗TA饱和的能力。保护使用小波算法和神经元算法来达到快速安全可靠的目的。其原理如下：动作方程是：其中：Ig: 曲线的拐点电流Iq 曲线的启动电流Ks:曲线的斜率图2.1.1 比率制动特性曲线2.1.2 输入模拟量发电机机端电流 IAT、IBT、ICT发电机中性点电流 IAN、IBN、ICN正方向 以流入发电机为参考正方向2.1.3 保护动作逻辑单相差动方式发电机差动可采用单相

23、差动方式和后续有关章节的循环闭锁方式。此处介绍单相差动方式：任一相差动保护动作即出口跳闸。这种方式一般另外配有TA断线检测功能。在TA断线时瞬时闭锁差动保护，且延时发TA断线信号。保护的逻辑图如下：图2.1.2 发电机差动出口逻辑：单相差动方式循环闭锁方式的逻辑图请参见后续有关章节2.1.4 整定内容2.1.4.1 比率制动斜率Ks 整定比率制动曲线带制动部分的斜率。单位：无 一般：K=0.30.5比率制动差动保护的斜率和比率制动系数Kz概念不同，二者之间有相应的转换关系，在整定计算时应于考虑。它们之间转换关系Ks=Kz(1+( Ig-Iq/Kz)/ (Imax- Ig)其中：Ig拐点电流（A

24、）Iq启动电流（A）Imax可靠躲开区外短路时最大不平衡电流（A）2.1.4.2 启动电流Iq整定差动保护的启动电流。单位(A)。一般：Iq=0.52.0(A)曲线无制动时的启动差电流门槛。2.1.4.3 拐点电流 Ig整定差动保护的拐点电流。单位(A)。一般：Ig=4.06.0(A)当制动电流大于此值曲线开始有制动。2.1.4.4 TA断线解闭锁电流定值IctTA断线解闭锁电流定值 单位(倍)。一般：Ict=0.82(倍)当发电机电流大于该定值时，TA断线闭锁功能自动退出。单位：(倍)。它是以发电机的额定电流为基准的。2.1.4.5 差动速断倍数Isd差动速断倍数 单位：(倍)。 一般：Is

25、d=38(倍)当发电机差电流大于该定值时，无论制动量多大，差动均动作。单位：(倍)。它是以发电机的额定电流为基准的。2.1.4.6 发电机二次额定电流Ie整定发电机的二次额定电流。单位：(A)。2.1.5 保护的整定计算2.1.5.1 比率制动斜率Ks 请参见导则和规程。2.1.5.2 启动电流Iq请参见导则和规程。2.1.5.3 拐点电流 Ig按照小于发电机额定电流或TA二次额定电流整定计算2.1.5.4 TA断线解闭锁电流定值Ict按躲开发电机最大负荷电流整定。式中：Ifmax发电机最大负荷电流 Ie发电机二次额定电流2.1.5.5 差动速断倍数Isd可参考变压器差动速断电流倍数的整定方法

26、整定。一般取3倍的发电机额定电流。2.1.5.6 发电机二次额定电流Ie整定发电机的二次额定电流。单位：(A)。2.1.6 灵敏度校核请参见导则和规程。规程规定具有制动特性的差动保护灵敏度自然满足要求，可以不必校核。建议使用东南大学的发电机内部故障分析软件包对发电机内部故障灵敏度分析软件进行分析，以供参考。2.2 发电机标积制动纵差动保护2.2.1 保护原理标积制动原理中的制动量反映的是数学上的内积量。它由二部分组成：无制动部分和比率制动部分。它具有比比率制动特性高的灵敏度；同时又具有与比率制动特性相同的躲区外故障不平衡电流和抗TA饱和的能力。2.2.2 高灵敏特点标积制动原理的动作量和比率制

27、动原理完全相同，所不同的是制动量。标积制动原理的高灵敏性就是来自这一原理的变化。从简单理论分析可以看出，标积制动原理的制动量在区外发生短路时代表的是一个臂的臂电流，而比率制动原理的制动量在区外发生短路时代表的也是一个臂的臂电流。因此，在区外发生故障时除了动作电流和比率制动特性完全相等外，制动电流和比率制动特性也基本相同。因此标积制动原理具有和比率制动特性相同的躲区外故障不平衡电流的能力。这也充分反应了标积原理的高度的安全性和可靠性。因为它的安全性和可靠性不低于比率制动原理，而比率制动原理的安全性和可靠性是为几十年运行实践经验所验证。标积制动原理的高灵敏性从以下几个方面可见一斑：标积制动原理和比

28、率制动原理的制动量理论上都反应臂电流的幅值和相位，但从形式上看标积制动原理更注重反应相位特性。虽然标积制动原理在区外故障时的表现行为和比率制动特性相同，但在区内故障时却完全不同。由于标积制动原理的制动量反应电流之间相位的余弦，当相位大于90度，制动量就变为负值，负值的制动量从概念上讲即为动作量，因此可极大地提高内部故障发生时保护反应的灵敏度。而比率制动原理的制动量总是大于0的。从制动曲线看，当区内发生故障时，一旦相位大于90度，标积制动工作点就在纵坐标上。而比率制动工作点则一般不会，并且工作点和故障类型和故障形式都有关系。因而，标积制动原理比比率制动原理的工作点要远远地离开动作边界。在反应同一

29、故障的灵敏度上体现更高的灵敏性。理论计算已经表明，发电机内部即使轻微的故障，制动量的相位也超过90度，因此，标积制动原理灵敏度可见是非常高的。在发电机并网前发生的内部短路，由于发电机机端无电流，仅有中性点有短路电流，因此标积原理的制动量为0，而比率制动原理不为0，显然，标积原理的动作裕度更大，对动作更有利。差动保护的灵敏性不应仅仅反映动作边界，而更应反映故障时工作点离开边界的距离。实际的短路过程比较复杂，有过渡电阻，有电弧，有谐波，因此工作点离开边界的距离越远，即越灵敏，克服这种不利因素的能力就越强。保护使用小波算法和神经元算法来达到快速安全可靠的目的。其原理如下：动作方程是：其中： Ig 曲

30、线的拐点电流Iq 曲线的启动电流 Ks: 曲线的斜率 图2.2.1 发电机标积制动原理差动保护2.2.3 输入模拟量发电机机端电流 IAT、IBT、ICT发电机中性点电流 IAN、IBN、ICN正方向 以流入发电机为参考正方向2.2.4 保护动作逻辑单相差动方式发电机差动可采用单相差动方式和后续有关章节的循环闭锁方式。此处介绍单相差动方式：任一相差动保护动作即出口跳闸。这种方式一般另外配有TA断线检测功能。在TA断线时瞬时闭锁差动保护，且延时发TA断线信号。保护的逻辑图如下：图2.2.2 发电机差动出口逻辑：单差动方式循环闭锁方式的逻辑图请参见后续有关章节2.2.5 整定内容2.2.5.1 标

31、积制动斜率Ks 整定标积制动曲线带制动部分的斜率。单位：无 一般：K=0.30.5标积制动差动保护的斜率和标积制动系数Kz概念不同，二者之间有相应的转换关系，在整定计算时应于考虑。它们之间转换关系Ks=Kz(1+( Ig-Iq/Kz)/ (Imax- Ig)其中：Ig拐点电流（A）Iq启动电流（A）Imax可靠躲开区外短路时最大不平衡电流（A）2.2.5.2 启动电流Iq整定差动保护的启动电流。单位(A)。一般：Iq=0.52.0(A)曲线无制动时的启动差电流门槛2.2.5.3 拐点电流 Ig整定差动保护的拐点电流。单位(A)。一般：Ig=4.06.0(A)当制动电流大于此值曲线开始有制动2.

32、2.5.4 TA断线解闭锁电流定值IctTA断线解闭锁电流定值 单位(倍)。一般：Ict=0.82(倍)当发电机电流大于该定值时，TA断线闭锁功能自动退出。单位：(倍)。它是以发电机的额定电流为基准的2.2.5.5 差动速断倍数Isd差动速断倍数 单位：(倍)。 一般：Isd=38(倍)当发电机差电流大于该定值时，无论制动量多大，差动均动作。单位：(倍)。它是以发电机的额定电流为基准的。2.2.5.6 发电机二次额定电流Ie整定发电机的二次额定电流。单位：(A)。2.2.6 保护的整定计算2.2.6.1 标积制动斜率Ks 请参见导则和规程。2.2.6.2 启动电流Iq请参见导则和规程。2.2.

33、6.3 拐点电流 Ig按照小于发电机额定电流或TA二次额定电流整定计算2.2.6.4 TA断线解闭锁电流定值Ict按躲开发电机最大负荷电流整定。式中：Ifmax发电机最大负荷电流 Ie发电机二次额定电流2.2.6.5 差动速断倍数Isd可参考变压器差动速断电流倍数的整定方法整定。一般取3倍的发电机额定电流。2.2.6.6 发电机二次额定电流Ie整定发电机的二次额定电流。单位：(A)。2.2.7 灵敏度校核请参见导则和规程。规程规定具有制动特性的差动保护灵敏度自然满足要求，可以不必校核建议使用东南大学的发电机内部故障分析软件包对发电机内部故障灵敏度分析进行分析，以供参考。2.3 发电机基于保护原

34、理神经元网络式纵差动保护2.3.1 保护原理基于保护原理神经元网络是DGT 801首次将神经元思想实际应用于保护装置。提出了在继电保护领域中具有实际应用意义的基于保护原理的神经元网络思想，为神经元方法在保护上得到实际应用开辟了新的途径。ANN技术在继电保护领域中应用的优势和特点非常明显。它的并行处理能力能加快保护的计算速断和判别速度；它的鲁棒性和容错能力可极大地提高数字保护抗干扰的能力，提高数字保护抗TA饱和的能力，使数字保护更能适应电力系统故障时的暂态过程，从而提高数字保护整体的安全性和可靠性。但是，要想“享受”到ANN的上述特点，就必须解决好ANN技术在数字保护上应用的薄弱环节，解决好AN

35、N技术在数字保护上应用不能保证保护100正确动作的问题。 分析一下产生这些问题的原因可以发现：ANN的知识全部储备在网络结构中的权系数中。而这些权系数的获得是通过对已知样本的学习后获取的。但电力系统的这种样本空间中样本个数是无限的，不可能全部获取。在继电保护领域中甚至较全面地获取样本都不可能（即在可划分的子空间中都有可提供给网络训练的样本）。那么这样的权系数所学习到的知识将是有限的。当在千变万化的电力系统中使用时，所遇到的情况很有可能是学习时所未见的。ANN网络只能根据已训练出的权系数来计算分析，由此分析得出的结果正确与否当然和权系数中所含有的“继电保护”知识有密切的关系。在电力系统继电保护技

36、术方面，经过几十年的发展，可以说已积累了丰富的理论和实践经验。经过研究可以发现，在数字保护中，同样的保护如差动保护，不同的原理，在电力系统故障时的表现行为是有差别的。特别是在电力系统发生短路性故障处于暂态和TA饱和时，更是如此；即使相同的原理如比率制动式发电机差动保护，如果采用不同的数字滤波器和不同的算法，由于数字滤波器和算法对谐波和直流分量的抑制和放大效果不相同，其在故障时的表现行为也是不相同的。这就导致了在电力系统中运行的保护虽然理论上应100正确动作，但实际上正确动作率并不高的现象。9799年 发电机保护正确动作率为92左右，变压器保护为64左右，线路保护高一些达9899。就其原因分析是

37、单一的保护原理无法适应电力系统各种故障的严酷状态。因此，在继电保护上迫切需要一种具有“综合”能力的技术，能将各种原理和算法的特点和优势“综合”起来，各尽所能，发挥优势，抑制和消除劣势。这种技术非ANN莫属。将几十年发展起来的保护理论和ANN技术相结合就有希望构成高灵敏高可靠的保护。是本装置提出的新原理的指导思想的基础所在。在BP网的输入层是用ANN网络表示的成熟的保护原理，它用继电保护中非常成熟的原理构成了网络的输入部分，并且通过网络的合理连接完成了网络的第一层。最重要的是网络的第一层的连接直接反应了保护的原理。从网络连接中可以看出，在第一层的网络连接方式也并不是象传统的BP网络那样每一个神经

38、元和所有的输入量之间都有连接。（当然也可以认为这些不存在的连接之间权系数ij=0）这一点也正是保护原理在网络结构上的反应。相互连接的权系数wij有明确的物理概念（如差动保护原理的制动系数、启动电流等）。这种基于保护原理ANN网络具有以下的特点：a) 它完全包含和继承了传统保护的原理。b) 它具有ANN网络的鲁棒性和容错能力。c) 它的输入量容易确定。ANN网络性能和网络输入量的选择很有关系，现在输入量使用继电保护原理所确定的输入量，对ANN网络的性能的提高提供了可靠的保障。d) 它的部分的网络结构已由保护原理确定。ANN网络性能同样和网络的结构（如神经元的个数、隐含层）选择有关，现在部分的网络

39、结构已确定，从而简化了对ANN网络结构的设计。e) 它能够综合各种继电保护的原理，合理地按照权系数发挥原有保护特点和优势，克服和减少原有保护的薄弱环节。f) 它所输出的结果的可信度不会低于原有的单一的继电保护原理。这一特点为基于保护原理ANN网络能够获得广泛应用打下了良好的基础。g) 它不必担心ANN网络的全局收敛和局部收敛的问题。因为收敛结果的好坏不会影响保护的正确动作与否，而只是影响ANN网络的综合能力。而对BP网络要证明其收敛是全局的在目前还没有统一的方法，还相当的困难。基于保护原理ANN网的发电机内部短路故障保护新原理的详细的说明参考东南大学近期发表的有关文献。2.3.2 新原理的应用

40、基于保护原理ANN网络用于：发电机差动保护，变压器差动保护。2.4 发电机基于小波原理的纵差动保护2.4.1 保护原理小波算法原理是一种动态滤波的算法，它能在较快的时间内完成滤波，特别适合快速保护的数字滤波。有关新原理的详细说明参考东南大学近期发表的有关文献。2.4.2 新原理的应用小波算法用于：发电机差动保护，变压器差动保护2.5 发电机自适应纵差动保护2.5.1 保护原理自适应算法是指差动保护能够在故障刚开始发生且故障采样数据量较少时自适应地提高保护的制动曲线，随着故障的进一步发展，以及获得的数据和信息进一步的增加和计算精度的进一步提高，自适应算法能自动降低制动特性曲线，以期与算法精度完全

41、配合。这种自适应的制动曲线，最终与用户整定的特性精确吻合。采用这一算法可以大大提高严重内部故障时的动作速度，同时丝毫不会降低对轻微故障时的灵敏度。2.5.2 新原理的应用自适应算法用于：发电机差动保护，变压器差动保护。2.6 发电机循环闭锁式纵差动保护2.6.1 保护原理当发电机内部发生相间短路时，二相或三相差动同时动作。根据这一特点，在保护跳闸逻辑上设计了循环闭锁方式。为了防止一点在区内另外一点在区外的两点接地故障的发生，当有一相差动动作且同时有负序电压时也出口跳闸。2.6.2 特点单相TA断线不会误动，可省去专用的TA断线闭锁环节，且保护安全可靠。2.6.3 应用发电机比率制动纵差动保护发

42、电机标积制动纵差动保护2.6.4 输入模拟量发电机机端电流 IAT、IBT、ICT发电机中性点电流 IAN、IBN、ICN正方向 以流入发电机为参考正方向发电机机端电压 UAB、UBC、UCA2.6.5 保护动作逻辑循环闭锁方式保护的逻辑图如下： 图2.6.1 发电机差动出口逻辑：循环闭锁方式此时若:仅一相差动动作而无负序电压时即认为TA断线。负序电压长时间存在时，为TV断线。单差动方式请参见前面有关章节。2.6.6 整定内容2.6.6.1 制动斜率Ks 整定制动曲线带制动部分的斜率。单位：无 一般：K=0.30.5制动差动保护的斜率和制动系数Kz概念不同，二者之间有相应的转换关系，在整定计算

43、时应于考虑。它们之间转换关系Ks=Kz(1+( Ig-Iq/Kz)/ (Imax- Ig)其中：Ig拐点电流（A）Iq启动电流（A）Imax可靠躲开区外短路时最大不平衡电流（A）2.6.6.2 启动电流Iq整定差动保护的启动电流。单位(A)。一般：Iq=0.52.0(A)曲线无制动时的启动差电流门槛2.6.6.3 拐点电流 Ig整定差动保护的拐点电流。单位(A)。一般：Ig=4.06.0(A)当制动电流大于此值曲线开始有制动2.6.6.4 解循环负序电压定值U2dz当负序电压达该定值，允许一相差动动作出口跳闸。单位(V)。一般：U2dz=410(V)2.6.6.5 差动速断倍数Isd差动速断倍

44、数 单位：(倍)。 一般：Isd=38(倍)当发电机差电流大于该定值时，无论制动量多大，差动均动作。单位：(倍)。它是以发电机的额定电流为基准的。2.6.6.6 发电机二次额定电流Ie整定发电机的二次额定电流。单位：(A)。2.6.7 保护的整定计算2.6.7.1 比率制动斜率Ks 请参见导则和规程。2.6.7.2 启动电流Iq请参见导则和规程。2.6.7.3 拐点电流 Ig按照小于发电机额定电流或TA二次额定电流整定计算。2.6.7.4 解循环负序电压定值U2dz按躲开发电机可能出现最大的不平衡负序电压整定。一般取(0.060.12)Ufe 即：2.6.7.5 差动速断倍数Isd可参考变压器

45、差动速断电流倍数的整定方法整定。一般取3倍的发电机额定电流。2.6.7.6 发电机二次额定电流Ie整定发电机的二次额定电流。单位：(A)。2.6.8 灵敏度校核请参见导则和规程。规程规定具有制动特性的差动保护灵敏度自然满足要求，可以不必校核。建议使用东南大学的发电机内部故障分析软件包对发电机内部故障灵敏度分析进行分析，以供参考。2.7 发电机不完全纵差动保护2.7.1 保护原理不完全差动保护是一种新的保护连接方式。它使用的保护原理仍然是比率制动差动保护和标积制动差动保护原理。不完全差动保护是相对于传统的差动保护连接方式而言的。在这里我们将传统的差动保护连接方式称之为完全差动保护。不完全差动保护

46、和完全差动保护的差别在于引入到保护装置的电流量不一样。完全差动保护，发电机中性点电流的引入量为相电流。不完全差动保护，发电机中性点电流的引入量为单个分支或其组合的电流量。不完全差动保护需要数字保护的硬件或软件具有根据一次TA变比自动调整差流平衡的功能。此原理也适用于发变组不完全纵差保护图 发电机不完全纵差保护接线2.7.2 特点a) 匝间短路问题完全差动保护从原理上来看，不能反映匝间短路。这是传统差动保护的美中不足之处。但不完全差动，由于发电机中性点发生的短路是分支短路，使得在发生匝间短路时，差动的两个臂的电流就不再平衡，差动保护动作，从而使得不完全的差动保护能够反应匝间短路故障。b)简化匝间

47、短路保护如果能保证匝间短路时，不完全差动已具有了足够的灵敏度，那么传统的匝间短路故障保护就可以简化或取消，使发电机的运行更趋安全。2.7.3 注意事项1 选择TA的安装位置由于在发电机中性点不再引入全电流，那么究竟应该引入什么样的电流，即各分支的电流如何组合成了运用不完全纵差的最大障碍。显然组合的方式不同，得到的故障电流也不同。同时由于发电机定子绕组的分布性，不同的TA安装方式，差动保护的灵敏度也不完全一样，有时还相差较大。因此，选择正确合理的TA安装位置，显得非常重要。目前国内许多高校都对发电机内部短路的故障进行了大量的分析，并形成了相应的计算软件包，这样就为正确合理地选择TA的安装位置提供

48、了理论依据。但由于理论分析的复杂和烦琐，各高校同时也在研究简化的TA选择配置原则。下面就是一种简化的方式。a/2 N a/2+1 (24)其中 N:中性点侧每相接入的分支数a：发电机每相的并联的分支总数式(24)其实是简单地取分支总数的一半，如果分支总数是奇数，则取一半多1。显然这种方式是一种偏于安全的TA配置方式。对于特定的发电机组，这种方式并不一定是最佳的，灵敏度也不一定最好。它是完全差动保护和不完全差动保护之间的折衷办法。它为不完全差动保护指明了一个应用方向。2 和发电机制造厂的关系发电机制造厂在制造发电机时，必须将TA的布置方式考虑在内，如果发电机制造时，没有考虑这一因素，不完全差动保

49、护也就无法实现。目前，这一因素仍是限制不完全差动保护应用的主要因素之一。3 灵敏度问题差动保护经过改造成不完全差动以后，灵敏度能否达到完全差动保护的灵敏度？不完全差动保护灵敏度究竟是多少？要回答以上问题，必须要靠理论计算来回答。这就使得问题复杂化。因为发电机内部的短路故障分析现在国内就有多个版本。这些版本依据的基础是非常理论化的，要在短时间内让继电保护人员普遍了解和掌握较困难，可能需要一个较长的时间。另外，这种分析软件本身还在不断发展和完善之中。2.7.4 应用发电机比率制动纵差动保护发电机标积制动纵差动保护发变组比率制动差动保护发变组标积制动差动保护2.7.5 输入模拟量发电机机端电流 IA

50、T、IBT、ICT发电机中性点部分分支电流 IAN、IBN、ICN选择原则见原理部分正方向以流入发电机为参考正方向2.7.6 整定计算注意事项在整定不完全差动保护时，可参考整定发电机差动或变压器差动的整定原则进行，且要注意更多的问题。1 TA 的误差由于发电机机端和中性点TA的变比不再相等，不可能再使用同一型号的TA，因此TA的误差增加了。2 误差源增加除了常规的误差以外，不完全差动会增加一些误差源：例如，如果各分支之间的参数有一些微小差异，那么在区外发生短路时，就会引起额外的不平衡。在全量中不存在的某些量，在分支中可能存在。3 启动值由于误差的增加，不完全差动保护的启动电流应该比完全差动保护

51、的启动电流要大。4 灵敏度分析要使用不完全差动保护，灵敏度分析是必不可少的。事实证明，不完全差动保护的灵敏度和发电机中性点分支上TA的布置位置和TA的多少有密切的关系。最好应经过两套以上不同原理的发电机内部故障分析软件分别进行计算。如果发现灵敏度不满足要求，就必须更改设计方案。同时，灵敏度的分析必须要考虑过渡电阻的影响。2.8 差动保护用新型TA断线闭锁2.8.1 原理新型TA断线闭锁采用了双启动门槛的无电流判别原理，并当臂电流大于一定值时自动解除此功能2.8.2 特点捕捉TA断线安全可靠。2.8.3 应用发电机差动（不含循环闭锁方式）；变压器差动。2.9 变压器比率制动纵差动保护2.9.1

52、保护原理比率制动原理是传统保护原理在数字保护上的改进。它由二部分组成：无制动部分和比率制动部分。它具有较高的灵敏度和抗TA饱和的能力。对于Y/变压器，各侧TA均可采用Y接线，差动的相位调整可由软件完成最大可完成八侧变压器差动。目前界面上可提供至六侧变压器差动选择采用或谐波制动方式和与谐波制动方式自动软件进行变压器变比（包括分接头）TA变比的匹配自动软件进行各侧相角的调整保护使用小波算法和神经元算法来达到快速安全可靠的目的。其原理如下：动作方程是：其中： I1、I2、I3臂电流 Ig曲线的拐点电流 Iq曲线的启动电流 Ks曲线的斜率图.2.9.1 比率制动特性曲线2.9.2 输入模拟量变压器各侧三相电流 IAi、IBi、ICi (i=1,2,3)正方向 以流入变压器发电机为参考正方向2.9.3 保护动作逻辑任一相差动保护动作即出口跳闸。这种方式另外配有