多数字源环境下差动保护算法容差性能的研究

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目前我国电站建设向大机组、网络化和数字化发展,随着大容量机组的投入运行,对继电保护提出了更高和更新的要求,更加注重运行可靠性的提高。在网络化、数字化的新环境要求下,电子式互感器因为其占地小,无饱和,不受电磁干扰,传变准确等优点,得到了广泛的研究和应用。目前变电站二次设备基本已实现数字化,但实际应用中向这些数字设备提供测量值的传感装置却不具备统一性,模拟量和数字量同时输入、不同采样率的数字量同时输入等等,带来了多数字源混合输入问题。差动保护算法因为其原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时等优点,一直作为发电机、变压器等主设备的主保护方案,对其在新的数字环境下信号输入源的误差容忍能力的分析研究,有助于改进保护方案,提高保护方案可靠性。  本文主要研究了多数字源环境下,差动保护算法容差性能分析,主要包括以下几个方面:  介绍了变压器差动保护的基本原理和接线方式,分析介绍了常用在变压器差动保护中的双折线比率制动式差动保护以及标积制动式差动保护的制动原理,简要介绍了采样值差动保护的原理和动作特性,指出采样值差动保护能够有效提高外部故障可靠性,缩短内部故障动作时间。  简要介绍了电子式电流互感器的分类、构成和工作原理,以及其应用。分析介绍了数字化变电站技术对二次系统的影响,介绍了电子式互感器接口环节、合并单元的定义和应用。给出了电子式电流互感器的误差定义,并从电子式电流互感器的传感头、积分环节、模拟低通滤波器环节、重采样过程中数字滤波器群延迟等环节分析了多数字源环境下误差的产生。  建立了电子式电流互感器模型,并分析了电子式电流互感器的误差和对保护算法的影响。指出在全数字化变电站中,电子式电流互感器规格型号使得二次输出信号多样性的产生,为差动保护动作性能引入误差。  基于Matlab/Simulink建立了电力系统仿真模型,分别对变压器内部匝间、单相接地、相间故障以及区外三相故障进行仿真分析,对原始故障电流和经传变后的电流相量分别计算,给出了其动作点在动作电流-制动电流平面上的轨迹。根据仿真结果分析指出:电子式电流互感器虽然从原理上克服了传统电磁式电流互感器的磁饱和特性带来的传变误差,但在多数字源环境下电子式电流互感器类型不同使得进入保护和测量环节的多样信号,会给差动保护带来误差,影响其内部故障时的速动性,轻微内部故障时无法快速动作,对外部故障可靠性影响较小。  
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