比率差动继电器程序流程
数字式差动继电器特性实验
电气与信息工程学院实验报告课程名称微型机继电保护基础（第四版）实验项目名称数字式差动继电器特性实验年级2010级班级电气1001学号201024050121姓名吴伟明实验日期2013年12月17日批阅教师签字成绩内容一、实验目的四、实验方法及步骤二、实验原理五、实验记录及数据处理三、实验仪器六、实验结果分析及问题讨论一、实验目的1、了解数字式差动继电器的算法。
2、测试数字式比率制动差动继电器的比率制动曲线特性。
二、实验原理比率制动式差动继电器的动作电流是随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。
同时考虑躲开正常运行时差动回路中的不平衡电流，其动作方程可表示为：(I d>I d.min)∩(I d>K I r)其中，I d表示计算所得的差动电流，I d.min表示差动继电器的起动差流整定值，I r表示计算所得的制动电流，K表示比率制动系数整定值。
比率制动式差动保护制动特性曲线如图1。
图1比率制动式差动保护制动特性曲线本实验装置差动电流I d表示为：I d＝∣I1′+I2′∣。
式中I1′表示1侧的电流向量和经电流平衡系数调整后的2侧的电流向量。
I2′＝K ph·I2.Re′，I2.Re′为2侧电流的实际电流，其中K ph 表示电流平衡的调整系数，用来消除两侧额定电流不等及两侧TA变比不等引起的电流不平衡，其中K ph固定取1。
本实验装置制动电流I r表示为：I r＝∣I1′－I2′∣/2。
本实验装置构成的数字式比率制动差动继电器将I11作为1侧电流I1，将I31作为2侧电流I2。
三、实验仪器多功能微机保护实验台四、实验方法及步骤1.向多功能微机保护实验装置中下载差动继电器特性实验程序。
2.按要求接好连线：将测试仪的三相电流信号分别与多功能微机保护实验装置引到实验台面上的各接线端子按相连接即可。
将Ian 、Ibn 和Icn 用导线短接后连接到测试仪的I n 接线端上。
比率差动
二次谐波制动的比率差动保护作为变压器的线圈和引出线的相间短路以及线圈匝间短路的主保护。
用比率制动躲过外部故障，用基波量作为保护动作量，并配有CT断线检测功能，在CT断线时瞬时闭锁差动保护，并同时发告警信号。
CT断线闭锁差动保护可根据需要整定选择。
当任一相差动电流大于整定值时，差动保护动作。
返回系数大于0.95，动作时间小于40ms。
其动作判据为：Id>Idset2+Kr(Izd-Izd0)其中：Id为差动电流，Kr为比率系数，Idset2为差动启动门槛，Izd为制动电流，Izd0为制动整定值。
利用差动电流中的二次谐波躲过空载合闸时的励磁涌流。
当差流中的二次谐波电流比率大于整定时，闭锁差动保护。
二次谐波制动判据为：I2d>Ks*I1d其中：I1d、I2d——差动电流的基波量、二次谐波量；Ks——谐波制动系数。
一般取0.1~0.3。
Id 差动速断动作区Idset1 比率差动动作区Idset2制动区Izd0 Iz 图5.1差动保护动作特性曲线动作判据Id>Idset2+Kr(Izd-Izd0)其中：Id为差动电流，Kr为比率系数，Idset2为差动启动门槛，Izd为制动电流，Izd0为制动整定值差动电流 Id＝︱I1-Ih︱制动电流Izd＝︱I1+Ih︱/2按这个判据,把定值代进去,未知量取一个满足判据的值用源加电流动作;未知量取一个不满足判据的值用源加电流不动作,就验证了比率差动；未知量取一个满足判据的值用源加电流动作,同时加二次谐波,谐波比率大于定值时不动作就验证了二次谐波制动功能；差动电流 Id＝︱I1-Ih︱制动电流Izd＝︱I1+Ih︱/2在高低测加电流,让满足判据不就动作了先做比例差动动作,再加二次谐波才能制动。
变压器差动保护比率制动系数校验的程序
变压器差动保护比率制动系数校验的程序变压器差动保护比率制动系数校验的程序主要包含以下步骤：
1.获取变压器参数和保护装置的相关设置，包括变压器型号、额定容量、高
低压侧电流互感器变比、差动保护装置的制动特性曲线等。
2.计算差动保护的动作电流值，这是基于变压器高低压侧的电流值、变压器
变比和差动保护装置的制动特性曲线来确定的。
3.模拟变压器正常运行和异常运行状态下的电流情况，以验证差动保护装置
在不同情况下的动作性能。
4.校验差动保护装置的比率制动系数，检查其是否满足规程要求。
比率制动
系数是根据差动保护装置的动作电流值和变压器高低压侧的电流值计算得出的。
5.如果发现差动保护装置的比率制动系数不满足规程要求，需要对装置进行
调整或重新配置，以确保其性能符合要求。
总的来说，变压器差动保护比率制动系数校验的程序主要是为了确保变压器差动保护装置在不同运行状态下能够正确、可靠地动作，从而保障变压器的安全稳定运行。
这一过程需要综合考虑变压器参数、保护装置配置以及各种运行工况，通过模拟和计算来验证保护装置的性能，并对其进行必要的调整和优化。
变压器比率制动式差动保护及整定-文档资料
变压器比率制动式差动保护及整定1 变压器差动保护分析(1)变压器的主保护差动保护是利用变压器正常情况下，流入和流出设备的电流相同(对变压器应按变比折算到同一侧)的原理而设定的。
正常情况下，理论上讲流人和流出设备的电流是没有差电流的。
实际上由于各侧电流互感器变比不同、误差不同，及变压器调节分头位置等原因，存在一个不大的差电流。
对于变压器这个差电流小于15％Ie保护整定的动作电流大于差电流就不会误动作。
(2)在外部故障时(区外故障或穿越性故障)流过设备的电流可能很大，在故障开始瞬间的暂态过程中，短路电流里还含有很大的非周期分量。
因而设备各侧的电流互感器可能或接近饱和，此时由于各电流互感器磁化特性不一致，二次差电流将会很大。
如果按躲过这一不平衡差电流整定动作值，整定值较大，差动保护的灵敏度将大大降低，为克服这一缺陷。
防止保护在这种情况下误动作，设有比例制动回路，当短路电流增大时，制动电压比例增大，使保护制动。
(3)在变压器空载投入或外部短路故障切除后电压恢复过程中，变压器的励磁涌流很大，其值有时可达变压器额定电流的6～12倍，对于大容量的变压器且衰减时间较长。
因为励磁涌流仅出现在一侧，对差动保护来讲相当于差电流，如不采取措施，将会误动作。
经过理论分析和世界各国历年的试验证明，励磁涌流中含有大量大比例的二次谐波分量，其值可达基波分量的23％～102％不等：而在内部或外部短路电流中含有二次谐波分量较小。
一般小于9％。
表1是一个实测的例子，可以看出励磁涌流中的二次谐波的比例相当大，而在短路故障中二次谐波量则较小，这样利用一定比例的二次谐波分量起制动作用，可有效地防止保护装置误动作。
(4)在设备内部严重故障时(如出口相间短路)，短路电流有时很大，达到额定电流的10～20倍以上。
此时设备的变流器严重饱和，其二次差电流中将出现很大的三次谐波分量：另外大容量主变合闸充电时。
二次谐波有可能达到102％Ie，二次谐波制动作用较强，而励磁电流衰减较慢，此时出现大电流短路故障时差动保护可能拒动。
变压器比率差动试验方法
变压器比率差动试验方法变压器比率差动试验是电力系统中常用的一种试验方法，用于检测变压器的绕组接线是否正确，以及检测绕组中是否存在任何故障。
本文将介绍变压器比率差动试验的具体方法和步骤。
一、试验目的变压器比率差动试验的主要目的是验证变压器的绕组之间的相对位置和匝间绝缘是否正常，以及数值是否符合设计要求。
通过这个试验，可以判断变压器是否存在接线错误、匝间短路、匝间绝缘损坏等故障。
二、试验仪器和设备在进行比率差动试验之前，需要准备以下仪器和设备：1. 变压器差动保护装置：用于检测绕组间的电流差异，并判断是否存在故障。
2. 电源：用于提供试验所需的电压和电流。
3. 电流互感器和电压互感器：分别用于测量电流和电压信号。
4. 计算机及相关软件：用于数据采集和分析。
三、试验步骤下面是变压器比率差动试验的具体步骤：1. 确定试验参数：根据变压器的额定电压和额定容量确定试验电压和电流的数值。
2. 连接试验装置：根据试验装置的接线图连接相应的电流互感器和电压互感器，然后将其与变压器连接。
3. 设置试验仪器：将试验仪器的工作模式设置为差动模式，并进行相应的校准。
4. 施加试验电压：根据设定的试验电压值，将电源连接到互感器和变压器上，逐步升高电压至设定值。
5. 进行试验记录：在试验过程中，通过差动保护装置监测绕组之间的电流差异，并记录相关数据。
6. 结束试验并分析结果：当试验达到设定时间后，停止试验，将采集到的数据导入计算机，并通过相关软件进行分析。
根据结果，判断绕组的连接是否正确，并分析是否存在故障。
四、试验注意事项在进行变压器比率差动试验时，需要注意以下几点：1. 必须确保试验装置和电源的安全可靠，以免发生意外。
2. 对试验参数进行合理选择，确保电流和电压的数值在变压器允许范围内。
3. 试验记录的数据要准确无误，并及时导入计算机进行分析。
4. 在试验过程中，需密切观察试验装置和变压器的运行状态，一旦发现异常情况及时停止试验并检查。
比率差动保护实验方法
比率差动保护实验方法汉川供电公司石巍主题词比率差动实验方法随着综合自动化装置的普遍推广使用，变压器比率差动保护得到了广泛的使用，但是由于厂家众多，计算方法和保护原理略有差异，而且没有统一的实验方法，尤其是比率制动中制动特性实验不准确，给运行和维护带来了不便，下面介绍两种比较简单和实用的，用微机继电保护测试装置测试差动保护的实验方法。
一、比率差动原理简介：差动动作方程如下：Id>Icd (Ir<Ird)Id>Icd+k*(Ir-Ird) (Ir>Ird)式中：Id——差动电流Ir——制动电流Icd——差动门槛定值（最小动作值）Ird——拐点电流定值k——比率制动系数多数厂家采用以下公式计算差动电流；Id=︱İh+İl︱（1）制动电流的公式较多，有以下几种：Ir=︱İh-İl︱/2 (2)Ir=︱İh-İl︱(3)Ir=max｛︱İ1︱，︱İ2︱，︱İ3︱…︱İn︱｝(4)为方便起见，以下就采用比较简单常用的公式（3）。
由于变压器差动保护二次CT为全星形接线，对于一次绕组为Y/∆，Y/Y/∆，Y/∆/∆，Y形接线的二次电流与∆形接线的二次电流有30度相位差,需要软件对所有一次绕组为Y形接线的二次电流进行相位和幅值补偿，补偿的方式为：İA=（İA’—İB’）/1.732/K hpİB=（İB’—İC’）/1.732/K hpİC=（İC’—İA’）/1.732/K hp其中İA、İB、İC为补偿后的二次电流（即保护装置实时显示的电流），İA’、İB’、İC’为未经补偿的二次电流，相当与由CT输入保护装置的实际的电流。
K hp为高压的平衡系数（有的保护装置采用的是乘上平衡系数），一般设定为1。
这样经过软件补偿后，在一次绕组为Y形的一侧加入单相电流时，保护会同时测到两相电流，加入A相电流，则保护同时测到A、C两相电流；加入B相电流，则保护同时测到B、A两相电流；加入C相电流，则保护同时测到C、B两相电流。
比率制动差动保护
1．当“接线形式”定值整定为“其他”时，不调整二次谐波制动比，并自动退出制动扩展功能。
2．TA断线闭锁差动投入且TA断线监视投入时，TA断线闭锁差动才有效，TA断线闭锁差动只闭锁比率差动保护，不闭锁差动速断保护。
完成人
章字
说明：
Ioph2：差流中二次谐波分量kh2：二次谐波制动比
Ioph5：差流中五次谐波分量kh5：五次谐波制动比
为防止区外故障电流互感器饱和与区外故障切除时，差动保护发生误动，装置还具有制动扩展功能，使保护延时150ms动作。制动扩展元件逻辑图如下：
比率制动差动保护经二次谐波制动(可投退)、五次谐波制动(可投退)、TA断线判别(可投退)后出口，保护动作后点亮“跳闸”指示灯，保护逻辑图如下：
二次班单点教程（OPL）
公用事业部
编号：
岗位
继电保护
课题
文字或图示说明
比率制动差动保护的动作电流是随着制动电流按比率增大，这样既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。比率制动差动保护特性采用三段式折线：
图中：Iop.min为比率差动起动定值，Iop.up为差动速断动作定值，折线k1固定过原点，折线k2的拐点固定为5。比率差动保护按相判别，任意一相满足条件时保护动作，单相比率差动元件逻辑图如下：
说明：
Iop.min：比率差动起动定值
Iop：差动电流Ires：制动电流
k1：制动斜率1k2：制动斜率2
装置通过电流信号中的二次和五次谐波分量来区分由内部故障和由励磁涌流以及过励磁引起的差动电流。变压器带负载运行后，自动将二次谐波制动比降低0.05，以增强抗励磁涌流及和应涌流的能力。二次谐波制动可选择按相闭锁或交叉闭锁(按相闭锁：只闭锁本相的比率差动元件，交叉闭锁：三相比率差动元件均闭锁)，五次谐波制动将闭锁三相比率差动元件。二次谐波制动元件与五次谐波制动元件逻辑如下：
比率差动方法1
以四方CSC326GD装置为例变压器接线形式:Y/△-11 容量：50M 高压侧电压：110kV 低压侧电压：10.5 kV高压侧: 600/5 低压侧2000/5差动启动电流定值Icd = 1额定电流一次值Ie= 50000/1.732*110= 262.4396额定电流二次值Ie= 262.4396/高压侧变比= 2.18690.6*Ie=1.31214 4*Ie=8.7476低压侧平衡系数: 0.3182第一折线比率为0.2 第二折线比率为0.5 第三折线比率为0.7Id = | IH + IL |Ir = ( | IH |+ | IL |) / 2装置比率差动动作公式:一制动段:IcdФ≥0.2Ir+Icd Ir≤0.6Ie二制动段:Id＞K｛Ir-0.6Ie｝+0.12Ie+Icd 0.6Ie≤Ir≤4Ie三制动段:Id＞0.7｛Ir-4Ie｝+K3.4Ie+Icd+0.12Ie Ir＞4Ie试验接线方式：试验仪的A相电流接入高压侧的IA输入端子上，B相电流接入低压侧的IA输入端子上，C相电流接入低压侧的IC输入端子上。
试验仪的C相电流用来抵消掉高压侧A相电流相位校正所产生的差流，方向为0度；试验方法：首先确定Ir值，假设选取Ir为第二折线中的一个点，Ir=2*Ie=4.3738 ，根据二制动段差动公式算出Id= 2.7932Id = | IH+IL| = 2.7932Ir = ( |IH| + |IL| ) / 2 = 4.3738假设IL为180度，即为负值，解方程可得：IH = 3.5835 ，0度；IL = 0.7903，角度180度；3.5835*1.732 = 6.206622，即试验仪A相加的电流为6.206622，角度0度。
0.7903 / 0.3182 = 2.4836，即试验仪B相加的电流为2.4836 ，角度180度。
另外试验仪的C相也要加3.5835 / 0.3182 = 11.2617 ，用于补偿高压侧星角变换导致的C相差流。
变压器保护比率差动试验方法
变压器保护比率差动试验方法CSC326变压器保护比率差动试验方法1．比率差动保护特性：采用常规的三段式折线，如下图：K I DI sdI cdK b1= 0.2Kb 3= 0.7I I zd2．平衡系数的计算：计算变压器各侧一次额定电流：nn nU S I113=式中，nS 为变压器最大额定容量，nU 1为变压器各侧额定电压（应以运行的实际电压为准）。
以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数：1111TAH TAM U U K nH nM phM ⋅=；1111TAH TAL U U K nH nL phL ⋅=；TAH1、TAM1、TAL1分别为高压侧TA 、中压侧TA 和低压侧TA 的原边值。
3．变压器绕组接线方式的影响：若使用软件做TA 星三角变换，则装置对星型接线侧做变换，对三角接线侧不作变换。
以11点接线为例，软件对星型侧做以下变换：3/)('B A AI I I•••-=3/)('C B BI I I•••-= 3/)('A C CI I I•••-=式中，AI •、BI •、CI •为Y 侧TA 二次电流，AI •'、BI •'、CI •'为Y 侧校正后的各相电流。
其它接线方式可以类推。
装置中可通过“变压器接线方式”控制字以及“接线方式钟点数”定值来选择接线方式。
差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。
4．动作电流和制动电流的计算方法动作电流和制动电流的计算方法如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==∑∑-=••=•11max 121N i izdN i idz I I I I I式中：m axI &为所有侧中最大的相电流，∑-=•11N i iI 为其它侧（除最大相电流侧）相电流之和。
5．动作判据比率差动保护的动作判据如下：⎪⎭⎪⎬⎫<+⨯+-+-≥≤<+⨯+-≥≤+≥zde cde b e e e zd b dz e zd e cde b e zd dz e zd cdzd b dz I I I I K I I KID I I K I I I I I I K I I KID I I I I I K I 56.0)6.05()5(56.06.0)6.0(6.01311 其中： cdI 为差动保护电流定值，dzI 为动作电流，zdI 为制动电流，1b K 为第一段折线的斜率（固定取0.2），KID 为第二段折线的斜率其值等于比例制动系数定值，3b K 为第三段折线的斜率（固定取0.7）。
比率差动保护原理
比率差动保护原理
比率差动保护原理是电力系统中常用的一种保护方式，它主要用于检测电流差值超过一定比率的故障情况。
该保护原理基于电流差动继电器，通过比较电流差值与设定值的比率来判断电力系统的运行状态，从而及时采取合适的保护措施。
具体来说，比率差动保护原理利用电流互感器将系统中的电流信号转化为对应的电压信号，然后输入到差动继电器中进行处理。
差动继电器内部有比率差动比较器，它将输入的电压信号进行比较，得到电流差值的比率。
一般来说，比率差动保护原理采用了一个预设的比率阈值，当电流差值的比率超过这个阈值时，差动继电器会产生动作信号，触发相应的保护动作。
这样可以快速准确地检测到系统中的故障情况，并切断故障电路，防止故障扩大。
比率差动保护原理的优点是对地故障的检测能力强，对线路接线和电流互感器误差影响较小。
同时，由于采用了比率差动比较器的检测方法，可以有效地提高保护的灵敏度和可靠性。
总的来说，比率差动保护原理是一种基于电流差动继电器的保护方式，通过比较电流差值与设定值的比率来判断电力系统的运行状态，实现及时准确地故障检测和保护动作。
这种原理具有灵敏可靠的特点，能够有效地保护电力系统的安全运行。
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比率差动继电器程序流程
输入参数（所需参数）
S n ：变压器额定容量。
单位：MV A U n ：变压器额定电压。
单位：kV U%（X σ）：短路电压百分比 n ：电流互感器变比
α0：需要动作的最小匝间短路百分比 I n ：变压器额定电流
n I =
I cn ：电流互感器额定电流n cn I I n
=
短路电流计算部分
计算匝间短路百分比为α1~α2范围内（关心的范围）的短路电流（电流互感器中） 对每一个αi ，求其对应的短路电流I d i ()2HK 11X =1.11+X 2.120.1+2σααα⎛⎫
- ⎪-⎝⎭
()2HL σ1.1
X 11X 1.112ααα⎛⎫=-++ ⎪-⎝⎭ ()2LK σ1.120.11X 1X 2+ααα⎛⎫+- ⎪⎝⎭
=- ΣHK HL LK X X X X =++
H ΣLK X 0.5X X =- K ΣHL X 0.5X X =-
d i nc I =
继电器动作特性整定部分
同样地，按上一部分计算α0对应的短路电流I d0 门槛电压I 0选为0.6I d0（0.6为安全系数）
双绕组变压器两侧电流互感器获取的电流分别为I 1和I 2 12d I I I =+ 12
res 2
I I I -=
if I res <1.25I cn ：I d >I 0就动作
if I res >1.25I cn ：I d >I res +I 0-1.25I n 就动作
将获取的I d 和匝间短路百分比为α1~α2范围内（关心的范围）的短路电流进行对比或者插值就可以得到实际的短路匝数百分比
算例
S n =240MV A U n =500kV U%（X σ）：短路电压百分比 n=60 α0=0.5%
n I =
= 0.277kA n
cn I I n
=
=4.62A 关心匝间短路百分比为0~0.02，计算步长为0.001
I 0取0.6*1.968=1.181。
假设继电器获取的I d 为2.2A 。
可以从表中得到短路匝数百分比为0.0111左右。
满足以下条件应动作 if I res <1.25I cn ：I d >I 0
if I res >1.25I cn ：I d >I res +I 0-1.25I n。