基于检测差流谐波含量的差动保护设计与实现.PDF

　第３９卷 第７期 华电技术 Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．７　 　　２０１７年７月 ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｌ．２０１７　 基于检测差流谐波含量的差动保护设计与实现 康丰，王闰羿，张玮，刘庆海，杨青松 （南京国电南自电网自动化有限公司，南京　２１１１００） 摘　要：准确判断出电流互感器（ＣＴ）饱和是区内故障还是区外故障引起的，可提高差动保护的可靠性。分析了ＣＴ饱和 产生的原因和故障时的差流波形，提出了一种基于差流谐波含量的差动保护方案。ＣＴ在过零附近区间能正确传变二次 电流，通过分析这个区间的差流谐波含量，确定故障是否在差动保护的保护范围内。采用此方案，在发生区外故障ＣＴ 饱和时能够可靠闭锁差动保护，在发生区内故障时能够快速开放差动保护。仿真结果验证了该方案的正确性。 关键词：差动保护；电流互感器（ＣＴ）；ＣＴ饱和；差流谐波含量；差流波形；仿真研究 中图分类号：ＴＭ９３８　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１６７４－１９５１（２０１７） ０７－００３２－０４ Ｚ 中： 为ＣＴ一次阻抗；Ｚ为ＣＴ二次阻抗；Ｚ 为ＣＴ ０　引言 １ ２ ３ 励磁阻抗；Ｚ为ＣＴ负载阻抗。 ４ 随着社会经济的快速发展，电网结构越来越复 杂，系统容量也在增加，发生故障时的故障电流也就 越大。差动保护能够快速、准确地切除故障，因此在 主电网中得到了大量运用。近年来，国家投入巨量 资金对配电网进行了改造，让配电网的结构向供电 的可靠性和经济性发展，导致配电网的容量大大提 升。配电网发生故障时的故障电流会很大，这时需 图１　ＣＴ二次回路等效电路 迅速、可靠地切除故障。常规的配电网采用带延时 　　由图１可得 过流保护来切除故障，这样不能很快地切除故障。 Ｉ＝ＩＺ／（Ｚ ＋Ｚ ＋Ｚ）， （１） ２ １ ３ ２ ４ ３ 此时，一些地区开始引入主网常用的差动保护作为 Ｉ＝Ｉ（Ｚ ＋Ｚ）／（Ｚ ＋Ｚ ＋Ｚ）。 （２） ３ １ ２ ４ ２ ４ ３ 配电网的主保护来快速切除故障，保护一次设备。 　　ＣＴ是一个具有铁芯的非线型元件，其中励磁阻 由此可见，差动保护不管在主电网还是在配电网都 抗Ｚ 的变化取决于铁芯的饱和程度。在正常工作 ３ 得到了大量应用。 状况下，负载阻抗Ｚ很小，而励磁阻抗Ｚ 的数值很 ４ ３ 差动保护的原理基于基尔霍夫电流定律，具有 大且数值基本不变。ＣＴ工作在磁化曲线的直线部 简单、可靠的特点［１－３］。差动保护在工程上遇到的 分，铁芯处于不饱和状态，因此Ｉ与Ｉ成正比关系，