二次谐波涌流制动的实例分析与方法改进
二次谐波制动比率差动的原理
二次谐波制动比率差动的原理摘要：对国内几起微机型主变差动保护误动原因分析，对新建变电站、运行中变电站、改造变电站主变差动保护误动原因，提出了防范措施。
关键词：差动保护；误动；暂态特性；线路纵差保护电力系统中，主变就是承揽电能运送主要设备，做为主设备主维护微机型四纵联及差动（缩写纵差或差动）维护，不断改进，还存有“原因未明”误动作情况，这将导致主变非正常停驶，影响大面积区供电，就是导致系统震荡，对电力系统供电平衡运转就是很有利。
对新建变电站、运转中变电站、改建变电站主变差动维护误动原因展开分析，并明确提出了避免主变差动误动对策。
1主变差动保护主变差动维护通常包含：差动速断维护、比率差动维护、二次(五次)谐波刹车比率差动维护，哪种维护功能差动维护，其差动电流都就是污水泵各两端电流向量和至，主变正常运转保护区外部故障时，该差动电流对数为零，当发生保护区内故障时，该差动电流减小。
现以双绕组变压器为基准展开表明。
1.1比率差动保护动作特性比率差动维护动作特性见到图1。
当变压器轻微故障时，比如匝间短路圈数很少时，不带制动量，并使维护变压器轻微故障时具备较低灵敏度。
而较轻微区外故障时，存有很大制动量，提升维护可靠性。
二次谐波制动主要区别是故障电流励磁涌流，主变空载投运时会产生比较大励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，使主变不误动，采用谐波制动原理。
判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是主变故障主变空载投运，决定比率差动保护是否动作。
二次谐波制动比一般取0.12～0.18。
有些大型变压器，增加保护可靠性，也有采用五次谐波制动原理。
1.2差动速断促进作用差动速断是较严重区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。
差动速断定值是按躲过变压器励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起不平衡电流，两者中较大者。
定值一般取(4～14)ie。
2主变差动维护误动作原因分析主变差动保护误动作可能性大小，大致分为新建变电站、运行中变电站、改造变电站三个方面进行说明，这种分类方法并绝对相互区别，便于分析问题时优先考虑现实问题。
-开题报告-基于二次谐波法判别励磁涌流方法研究
一、毕业设计(论文)课题来源、类型毕业设计（论文）课题来源：科研课题毕业设计（论文）课题类型：理论研究二、选题的目的及意义从工程应用的现状来看，世界上大多数国家都将纵联差动保护作为变压器主保护。
差动保护原理的提出是建立在严格的基尔霍夫电流定律(KCL)基础上的，对于纯电路设备差动保护无懈可击。
比如应用在发电机和线路中的保护充分体现差动保护选择性好、高灵敏度和高速动性等优点。
但是作为变压器内部故障的主保护，差动保护面临着新的问题。
近十几年来，我国的电力工业迅速发展，1999年全国共有220kV变压器2526台，1990年新增加了1224台;共有330kV变压器102台，比1990年增加了68台;共有SOOkV变压器223台，比1990年新增加了157台;到2001年，全国共有220kV变压器3048台，330kV变压器117台，SOOkV 变压器274台。
1990年，全国220kV及以上变压器动作227次，其中正确动作次数159次，误动63次，拒动5次，正确率为70%; 1995年，全国220kV及以上变压器动作320次，其中正确动作次数222次，误动95次，拒动3次，正确率为69.40%; 1999年，全国220kV及以上变压器动作206次，其中正确动作次数138次，误动67次，拒动1次，正确率为66.99%; 2002年，全国220kV及以上变压器动作214次，其中正确动作次数160次，误动58次，拒动1次，正确率74.77%。
从以上结果可以看出，在过去的十多年里，随着大型电力变压器的不断投产，电力系统规模的不断扩大，大型变压器保护越来越重要。
然而变压器保护的发展远远落后于电力变压器的发展，虽然有一定程度的提高，但与线路保护、发电机保护相比，提高的速度太慢。
主要原因是广大继电工作者对电气主设备研究太少，对内部故障分析不够。
变压器故障大多都是因为内部绕组故障造成的，故障主要是由于绕组绝缘损坏，导致绕组匝间故障或绕组接地故障。
比率制动系数 二次谐波制动系数修订稿
比率制动系数二次谐波制动系数集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]谐波制动系数是指二次（或五次）谐波电流与基波（工频）电流的比值，比值超过设定值（谐波制动系数）就闭锁差动保护差动保护由于要考虑各种因素产生的不平衡电流，故灵敏度受到一定的影响。
而不平衡电流的大小与外部短路时的穿越电流有关，穿越电流越大，不平衡电流也越大。
所以在差动保护中引入一个能够反映穿越电流大小的制动电流，使保护的动作电流随着制动电流的增大而增大，从而具有了制动特性。
而制动系数是动作电流与制动电流的比值现在的差动保护多数采用比率制动特性，制动电流具体大小有不同的取值方法，并且发电机、变压器和线路差动保护的制动电流的选取方法均有不同的考虑穿越电流是指从电气元件的一侧流入再从另一侧流出的电流。
个人意见制动系数K=△Id/△Ir，是动作电流变化量与制动电流变化量的比值制动电流=主变各侧电流有效值的和每个不同的厂家都有自己的定义,二次谐波电流与动作电流的比值为二次谐波制动系数一般取没有小于的，也没有大于的，一般后者居多用户可以在~间先做5次空载合闸试验……或用谐波分析仪确定主变压器的励磁涌流中二次谐波含量比，并作为二次谐波制动比定值的整定依据一般取~之间！如果小于那有可能会造成保护拒动，大于可能会误动新投变压器可以在做5次空载合闸试验，如误动则进行调整到，最低不要低于。
做空载试验来测量，是最好的办法谐波制动系数取小些，则变压器空充时（或外部故障切除后电压重建时）能更好地正确闭锁差动保护。
但是当内部故障时，故障瞬间电流含有多次谐波分量（包括二次谐波），较小的谐波制动系数会延迟差动保护的动作时间。
反之正相反，若取较大的谐波制动系数，在内部故障时差动保护动作较迅速，但空载充电（或外部故障切除后电压重建时）差动保护较易误动。
说白了，就是保护灵敏性和可靠性的矛盾。
通常可取。
在用测试仪测试时可能谐波制动系数误差偏大，我遇到过，后来经过分析发现部分测试仪的百分比是二次谐波与全电量的比值，和保护装置二次谐波与基波的比不同当制动电流变大时，要抬高制动系数一个主要目的就是防止CT饱和。
励磁涌流及二次谐波制动
励磁涌流及二次谐波制动1. 什么是励磁涌流？变压器励磁涌流是：变压器在空载合闸投入电网时在其绕组中产生的暂态电流。
变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，使铁芯瞬间饱和，因此产生极大的冲击励磁电流（最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍），通常称为励磁涌流。
2.励磁涌流具体是怎么产生的？简单来说呢，励磁涌流是由于变压器铁芯饱和造成的，先以一台单相变压器的空载合闸为例来学习一下励磁涌流产生的原因。
我们先来了解一下剩磁的概念：下图曲线是铁磁性材料特有的曲线，对于一个没有被磁化的铁磁材料，其磁感应强度B会随着磁场强度H的增加沿图中虚线所示的路径，逐渐增强，当到达a点时，磁感应强度B不再随磁场强度H线性增加，而是趋于平稳，此时铁磁材料达到磁饱和。
此时若磁场强度H逐渐减小到0，磁感应强度B并不会沿图中虚线路径减小到0，而是由a点下降到b点，在b点剩余的磁感应强度B称为剩磁。
讲到这里相信大家对磁饱和以及剩磁的概念已经了解到根（wan）深（quan）蒂（bu）固(dong)的程度了吧！下面开始正题:变压器是一个电磁元件，其磁通的建立和维持需要励磁电流，当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，可能会出现数值很大的励磁电流称为励磁涌流。
变压器稳态运行情况下，设绕组端电压u为：忽略变压器的漏抗和绕组电阻，设匝数N=1，则用标幺值表示的电压u与磁通Φ之间的关系为：当变压器空载合闸时，由电压u与磁通Φ之间的微分方程求解可得：式中：C为积分常数。
由于铁芯中的磁通不能突变，设变压器空载投入瞬间（t=0）时铁芯的ΦSY剩磁为ΦSY，则积分常数C为：于是空载合闸时变压器铁心中的磁通为：式中第一项为稳态磁通，后两项为暂态磁通，若及及变压器损耗，暂态磁通将会随时间衰减，一般大容量变压器约为5-10秒，小容量变压器约为0.2秒左右。
以上推导都是大家在大学期间学习的知识，相信大家记（wang）忆（gan）犹（jing）新（le）。
RCS_978变压器保护二次谐波制动系数整定值探讨
RCS2978变压器保护二次谐波制动系数整定值探讨李本瑜(云南电力调度中心,云南昆明650011)摘要:在《整定导则》中推荐的二次谐波制动系数为15%～20%,该制动系数是以两相涌流之差为基础分析得出的,鉴于RCS2978微机变压器差动保护对变压器各侧电流相位补偿方法的独特之处,励磁涌流在RCS2978差动保护装置中以相电流的形式出现,而非两相涌流之差,分析了《整定导则》中推荐的二次谐波制动系数用于RCS2978变压器差动保护装置时可能存在的问题。
关键词:变压器保护; 相位补偿; 励磁涌流; 二次谐波中图分类号:T M403.5;T M772 文献标识码:B 文章编号:100324897(2004)15200742020 引言由于空投变压器时产生的励磁涌流中含有较大成分的二次谐波,因此,通常以二次谐波制动判据来防止空载合闸时变压器差动保护误动。
为防止空投变压器时差动保护误动,希望二次谐波制动系数整定的尽可能小,为确保变压器内部故障时可靠动作,又希望二次谐波制动系数整定的尽可能大,因此,二次谐波制动系数整定的合理与否,将对变压器能否安全可靠运行起到关键的作用。
但由于变压器的励磁涌流中的二次谐波含量与空载合闸初相角、电源电压、系统阻抗、铁芯型式、饱和磁通、剩磁的大小和方向、三相绕组接线方式等因素有关,为此,继电保护领域的专家、学者经过大量理论分析计算和试验,得出在一般情况下,空冲变压器时总有一相的二次谐波含量大于15%的结论。
因此,在《大机组继电保护整定导则》中给出了二次谐波制动系数整定范围为15%～20%。
由文献[1]可知,以上理论分析计算和试验的结论均是以两相涌流之差为基础分析得出的,该分析方法及结论适用于目前大多数变压器差动保护装置,但考虑到RCS2978微机变压器差动保护对各侧电流相位补偿方式的独特之处,《整定导则》中推荐的整定范围是否适用于RCS2978微机变压器保护,值得探讨。
1 RCS2978微机变压器差动保护的特点大型变压器的绕组通常采用Y/Δ-11的接线方式,从而造成各侧电流相位不一致,为消除变压器差动保护正常运行时的不平衡电流,差动保护装置必须对变压器各侧电流进行相位补偿。
变压器励磁涌流判据分析
电气安全
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（ % ） 分相制动 $ 即每相差动电流中二次谐波 与基波的比值都超过定值时制动， 也称作 “ 与门 ” 制动。此时 " + 取值约为 1’ ) #*’ ， 任何一相的 二次谐波含量小于 " + 值， 保护不被谐波闭锁。 判 别式为 +23
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变压器励磁涌流判据分析
" " 二次谐波制动原理是常用的判别变压器励磁涌流的方 法。分析了二次谐波制动原理的常用算法， 指出其不足之 处，并以案例说明。 分析了变压器励磁涌流的其他判据， 如间断角原理、波形对称原理、 磁通特性原理和基于变压 器模型的保护方案。 最后提出了智能理论识别法， 并重点 介绍了支持向量机的识别原理。
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智能理论识别法
基于智能理论的继电保护是将人工智能 （ 如 、 模糊控制等方面的原理 专家系统、神经元网络 ） 方法同传统继电保护的理论和技术相结合， 效仿 人的智能决策思维过程和方式， 实现继电保护功 能。随着计算机技术的发展， 基于智能理论的继 电保护在软硬件技术上已具备基本实现的可能性，
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变压器励磁涌流的自适应二次谐波分相制动技术
变压器励磁涌流的自适应二次谐波分相制动技术变压器在电力系统中起着至关重要的作用，它可以将电压从一个电路传输到另一个电路。
在变压器励磁时会产生涌流，这不仅会影响系统的稳定性，还会产生二次谐波问题。
为了解决这一问题，科技工作者提出了自适应二次谐波分相制动技术。
本文将详细介绍此技术的原理、优势以及应用前景。
一、技术原理变压器在励磁过程中产生的涌流和二次谐波问题一直是电力系统中的长期难题。
传统的解决办法是通过接入限流电抗器或者降低励磁电流来减少涌流和二次谐波的影响。
这些方法往往需要额外的设备和复杂的控制系统，增加了系统的维护成本和管理难度，同时降低了系统的运行效率。
自适应二次谐波分相制动技术采用了一种智能控制策略，可以在不需要额外设备的情况下，有效地减少励磁涌流和二次谐波对变压器的影响。
该技术主要包括以下几个步骤：1. 传感器采集：通过在变压器的输入端和输出端安装传感器，实时监测变压器的励磁电流和电压波形。
2. 信号处理：将传感器采集到的数据送入信号处理器中进行处理，提取励磁电流和电压的频谱信息，分析二次谐波的分布和功率特性。
3. 控制策略：根据实时监测到的二次谐波信息，采用自适应控制策略对变压器进行相位调整，通过改变各相的励磁特性，达到减少二次谐波及涌流的效果。
二、技术优势相比传统的限流电抗器等方法，自适应二次谐波分相制动技术具有以下几个明显的优势：1. 降低成本：该技术不需要额外的设备，只需在变压器输入输出端安装传感器和信号处理器，成本较低。
2. 高效节能：通过实时反馈和调整，能够在保证系统正常运行的前提下，最大限度地减少涌流和二次谐波对系统的影响，节省能源并提高系统的效率。
3. 灵活性强：自适应控制策略可以根据实际的运行情况进行调整，适用于不同类型和规模的变压器，具有很强的适应性和灵活性。
4. 系统稳定性：通过减少二次谐波对系统的影响，提高了系统的稳定性和可靠性，延长了设备的使用寿命。
三、应用前景自适应二次谐波分相制动技术在电力系统中有着广阔的应用前景，特别是在变压器励磁涌流和二次谐波问题的解决方案上有着巨大的潜力。
变压器差动保护二次谐波制动方案分析与改进
变压器差动保护二次谐波制动方案分析与改进
张双梓;王铮;孙世勇;邓锐
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2014(000)023
【摘要】变压器差动保护中传统的二次谐波制动方案在变压器空载合闸、内部故障或外部故障切除时，若TA饱和，变压器差流中二次谐波含量较低，差动保护容易误动。
文章对变压器差流进行了谐波分析，针对传统二次谐波制动存在的一些问题，提出了基于二次谐波幅值和相位综合判据的二次谐波制动法。
研究了励磁涌流中二次谐波与基波之间特殊的相位关系，通过与二次谐波含量构成自适应调整二次谐波制动系数的综合制动判据，并用EMTP进行大量仿真实验，验证了所提出方案正确性和可靠性。
【总页数】6页(P123-128)
【作者】张双梓;王铮;孙世勇;邓锐
【作者单位】国网河南省电力公司检修公司，郑州450000;国网河南省电力公司检修公司，郑州450000;国网河南平顶山供电公司，河南平顶山467000;国网河南省电力公司检修公司，郑州450000
【正文语种】中文
【中图分类】TM89
【相关文献】
1.变压器差动保护二次谐波制动原理分析 [J], 周永兵;李琦永;韩海彦
2.变压器差动保护二次谐波制动仿真分析 [J], 吴成明;张鑫;鲁月娥;王毅;王婷乐
3.二次五次谐波制动变压器差动保护装置设计方案 [J], 刘玉敏;王俊松;张艳霞;梁爱民
4.二次谐波制动变压器差动保护仿真研究 [J], 石迅;吴俊杰;吴智鹏
5.基于MATLAB的二次谐波制动变压器差动保护仿真研究 [J], 袁瑶;张龙斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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1、励磁涌流的波形特征
励磁涌流波形表现为尖顶波的特性，其谐波含量中基波和二次谐波最大，还含有其它偶次谐波。分析余弦基波与二次谐波波形在不同相对初相位下的叠加情况可以发现，在叠加了一定直流分量且二次谐波与基波相对相位为0°的情况下，会最大限度地增加正极性电流、削弱反极性电流，叠加成偏向于时间轴正向的涌流波形，如图1所示。图中i 0为直流分量，i 1为基波分量，i 2为二次谐波分量，i为叠加波形。相反，二次谐波与基波相对相位为180°的情况下，会叠加成偏向于时间轴负向的涌流波形。利用变压器时域模型仿真得到励磁涌流波形，采用全波傅氏算法计算基波与二次谐波的相位差，并绘制了在二次谐波复数平面上的轨迹图形如图所示。
二次谐波涌流制动的实例分析与方法改进
摘要：本文阐述了励磁涌流产生的原因、励磁涌流的波形特征，以此得出了更加准确地区分励磁涌流和故障电流的方法。在此基础上，简述了改进的二次谐波幅值相位综合制动方法，该方法兼顾了差动保护的速动性、灵敏性和涌流二次谐波含量低时的安全性。
关键词：二次谐波涌流制动
前言：
目前广泛采用基于波形特征的方法来鉴别励磁涌流，如二次（偶次）谐波制动、间断角闭锁、波形对称等原理。这些方法各有优劣，但只利用其中某个波形特征而忽略了另外一些重要的特征。如二次谐波制动原理只利用了涌流波形中的二次谐波分量；间断角原理只利用了波形间断的特征。研究发现：仅根据二次谐波幅值比或间断角都无法重构涌流波形，因此从利用涌流波形特征的制动方案来看，涌流波形的特征量还是挖掘得不充分。
图（2）根据指定相位关系合成的涌流波形
2、附加相位判别的自适应二次谐波励磁涌流制动方案
附加相位判别的自适应二次谐波判据其主判据仍然是二次谐波比制动，从理论上看，增加辅助相位判据能更有效地利用涌流波形的全信息，提高涌流识别的正确率，而在内部故障时，一般二次谐波分量较小，如因长线或电容充放电效应出现较大的二次谐波分量时，其二次谐波的与以上由于变压器铁芯饱和出现的相位特征不一样，即使增加二次谐波相位判据也不会引起差动保护的拒动。附加自适应判据方案的基本原理是：在基波与二次谐波相位差在0°或180°附近适当降低制动比。自适应的附加相位判据由2个二次谐波制动比需要整定η1，η2，一般η2<η1，根据涌流中的基波、二次谐波的相位差来自适应地选取二次谐波制动比。传统的二次谐波涌流制动判据为图3中一半径为η1的圆，它不管基波与二次谐波相位的关系，都采用一个固定的谐波比判据。由前面的分析可知，完全根据涌流中的二次谐波与基波幅值信息，想要恢复出涌流的包络线很困难，也就是说传统的二次谐波制动判据丢失了涌流中的重要的相位信息，而自适应判据根据涌流中的相位条件来调整二次谐波制动比，故能取得较好的制动性能。图3为制动系数复平面，其中粗实线为自适应附加相位判据的制动边界，在制动边界外面，差动保护可靠制动，在边界里面则开放差动保护。二次谐波复数比可以定义为：
图1基波与二次谐波叠加情况
图(1)涌流波形中基波与二次谐波之间的相位关系同时，反过来由合成的方法也可以验证这个事实。以一定量基波、二次谐波、直流分量组合来构成涌流波形，发现当设置基波和二次谐波之间的相位角为0°或180°时，才能构造出类似励磁涌流的形状，如图（2）所示，组合得到涌流的波形轮廓。通过上面的例子，可以初步得出如下结论：单相励磁涌流中的基波与二次谐波相位差为：Δ φ=0°或=（180°）。偏向于时间轴正侧的涌流基波与二次谐波的相位差为0°；偏向于时间轴负侧的基波与二次谐波的相位差为180°。
4、改进型二次谐波制动的实现方案
基于励磁涌流中这种特殊的波形特征，本文提出一种改进型的动态自适应二次谐波制动方法，不仅考虑励磁涌流中二次谐波与基波的幅值比例关系，还近0°或180°时，将二次谐波制动的制动比适当降低，而且自适应地动态调整降低门槛值的使用时间，从而即使励磁涌流中二次谐波含量较小，仍将闭锁差动保护不误动，不必为了避免励磁涌流使差动保护误动而将二次谐波制动比整定得较低，以免在区内故障(特别是伴随有较大二次谐波分量的故障)时由二次谐波制动带来额外的动作延时，甚至导致差动保护错误地被制动，使得差动保护更灵敏、更快速。改进型二次谐波制动原理的动作区和制动区如图5所示，具体判据如下：
及数据情况。
由图4可以看出，当剩磁较大时，k值在79.7ms时降为0. 1210，在80ms时降为0.1056，即在半个周波之后k即低于整定值k set (15%～20%)，二次谐波制动判据失效无法闭锁差动保护，此时若差动电流在动作区内，则差动保护将误动。因此，上述二次谐波制动判据并不完全可靠，会出现在某些情况下判据失效的可能性，从而导致差动保护误动。
现场运行的绝大部分电力变压器均采用差动保护作为其主保护。众所周知，采用该原理的关键问题是如何快速地将空投或切除外部故障引起的励磁涌流与故障电流相区分。现在主要采用二次谐波制动原理识别涌流的方案，在实践中有较广泛的应用。
二次谐波制动方法在原理上有其不足之处，易受系统其它因素产生的谐波的影响，例如高压输电线分布电容、变压器低压侧串补电容、变电站电缆分布电容及TA饱和产生的谐波等，会导致变压器内部故障时仍含有较大的二次谐波分量。另外在实际励磁涌流中，由于多种原因(如现代变压器的饱和磁通降低、TA饱和等因素)导致励磁涌流中二次谐波含量明显降低而无法制动差动保护，或要求用户将谐波制动比整定得很低，从而降低了差动保护的
图3为该判据的动作特性，当涌流中基波与二次谐波的相位差0°或180°附近时，只要二次谐波制动比大于η1，就判别为涌流，附加相位判别的自适应二次谐波制动判据为：
ηη1｜2-｜θ1或｜2--180°θ1（4）
ηη2其它角度（5）
当满足式（15），说明涌流中基波与二次谐波的相位差不在0°或180°附近，此时的二次谐波制动比为常规的制动系数η1。
图3附加自适应相位判据动作平面
3、二次谐波制动法存在的问题
励磁涌流中含有很大成分的二次谐波分量，故可以通过二次谐波来判别励磁涌流。励磁涌流的二次谐波制动判据为当差流中二次谐波与基波的比值k大于某一比例时闭锁差动保护。对变压器空载合闸时的差流波形、基波及二次谐波的波形进行仿真分析，如图4、表1所示为空载合闸时间68ms，合闸角0°，剩磁φr=0.8φ m时的仿真分析波形