于灿张雷（皖北煤电集团钱营孜煤矿）
摘要：随着计算机技术的高速发展，微机差动保护装置在电力系统中得到了广泛的应用。微机差动保护装置与传统的差动继电器相比，具有功能完善、使用灵活、便于安装与维护的特点，并具有传统的差动继电器所无法实现的通信功能，可将采样数据、保护装置的动作情况及故障录波数据送至上层监控系统，以实现变电站综合自动化的要求。我矿采用的是RCS－9671变压器差动保护装置，本文对该装置进行研究分析。
关键词：变电所变压器差动保护
1概述
变压器的故障可分为内部和外部故障两种。内部故障是指变压器本体内所发生的故障，包括相间短路、绕组匝间短路的单相接地(碰壳)短路等;外部故障是指引出线绝缘套管的相间短路和接地等。变压器内部发生短路故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧及高温不但破坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，甚至由于绝缘材料和变压器油因高温分解而产生大量的气体可能导致变压器本体变形和爆炸。气体保护对变压器内部故障反应较为灵敏，因而它是变压器内部故障的主保护，但它不能保护变压器本体外的故障，因此，需要设置差动保护，以确保变压器安全、正常地运行。RCS－9671变压器差动保护装置为由多微机实现的变压器差动保护，适用于110kV及以下电压等级的双圈、三圈变压器，满足四侧差动的要求。
2装置原理
输入I1、I2、I3、I4四侧电流，由(I1+I2+I3+I4)构成差动电流，作为差动继电器的动作量；由I3构成中压侧后备保护的动作量；由I4构成低压侧后备保护的动作量。在本装置内，变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正。变压器各侧的电流互感器均采用星形接线，各侧电流方向均指向变压器。各侧电流的平衡系数调整通过软件完成，不需外接中间电流互感器。
3软件设计
3.1保护总体流程保护正常进行在主程序，进行通信及人机对话等工作，间隔一段时间(RCS-9671保护1.667ms)产生一次采样中断。采样部分通过AD采样，进行数字滤波及预处理过程，形成保护判别所需的各量。若保护起动元件动作，则进入保护继电器动作测量程序。首先测量比率制动特性的差动继电器是否动作，若动作，则再经涌流判别元件，以区分是故障还是励磁涌流。比率差动继电器动作后若未被涌流判别元件闭锁，则再进入CT断线瞬时判别程序，以区分内部短路故障和CT断线。差动速断继电器的动作测量则相应简单，它实质上是一个差动电流过流继电器，不需经过任何涌流闭锁判别和CT断线判别环节。随后进行中低压侧的过流保护判别。
3.2装置总起动元件起动CPU设有装置总起动元件，当三相差流的最大值大于差动电流起动定值时，或者中、低压侧三相电流的最大值（I3、I4）大于相应的过流定值时，起动元件动作并展宽500ms，开放出口继电器正电源。
3.3保护起动元件若三相差动电流最大值大于差动电流起动定值或中、低压侧电流的最大值（I3、I4）大于相应的过电流定值，起动元件动作，在起动元件动作后也展宽500ms，保护进入故障测量计算程序。
3.4比率差动元件装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：
其中：Kbl为比率制动系数，Icdqd为差动电流起动定值
变压器各侧电流经软件进行Y/△调整，即采用全星形接线方式。采用全星形接线方式对减小电流互感器的二次负荷和改善电流互感器的工作性能有很大好处。
3.5二次谐波制动在RCS-9671保护中，比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。其动作方程如下：
式中Id2φ为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，Idφ为对应的三相差动电流中的基波，Kxb为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。
3.6偶次谐波原理RCS-9671保护利用三相差流的偶次谐波作为励磁涌流识别判据。滤除非周期分量后，在内部故障时，差流基本上是工频正弦波，而励磁涌流有大量的偶次谐波分量存在。滤除非周期分量后，内部故障时，有下列关系式成立：
S是id(n)的全周积分值，即差动电流的幅值。（id(n)为差动电流的瞬时值，id(n-N/2)为差动电流半周前的瞬时值，N为每周波采样点数），S+是id(n)+id(n-N/2)的半周积分值，即偶次谐波的幅值。K为某一固定常数，ST是门坎定值，ST=α*Id+0.1Ie，式中：Id为差电流的全周积分值，Ie为变压器额定电流，α为某一比例常数，S>ST是防止S和S+都很小时S>K*S+的误判。满足以上方程后，开放比率差动元件。励磁涌流时，以上偶次谐波关系式肯定不成立，比率差动元件不会误动作。
3.7差动速断保护当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。
3.8CT断线报警及闭锁比率差动保护设有延时CT断线报警及瞬时CT断线闭锁或报警功能。
3.8.1延时CT断线报警在保护采样程序中进行，当满足以下两个条件中的任一条件，且时间超过10秒时发出CT断线告警信号，但不闭锁比率差动保护。这也兼起保护装置交流采样回路的自检功能。
3.8.2瞬时CT断线报警在故障测量程序中进行，满足下述任一条件不进行CT断线判别：①起动前某侧最大相电流小于0.2Ie，则不进行该侧CT断线判别；②起动后最大相电流大于1.2Ie；③起动后任一侧电流比起动前增加；只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时CT断线判别程序，这也防止了瞬时CT断线的误闭锁。某侧电流同时满足下列条件认为是CT断线：①只有一相电流为零；②其它二相电流与起动前电流相等；通过整定控制字选择，瞬时CT断线判别动作后可只发报警信号或闭锁比率差动保护出口。
3.9过流保护本装置为变压器中、低压侧各设一段过流保护，每段均为一个时限，分别设置整定控制字控制各保护的投退。差动保护和过流保护动作跳各侧断路器，用于跳开变压器各侧断路器。
3.10装置闭锁和装置告警当检测到装置本身硬件故障时，发出装置闭锁信号(BSJ继电器返回)，闭锁整套保护，平衡系数错和接线方式错也将闭锁整套保护。当检测到下列故障时，发出运行异常报警装置(BJJ继电器动作)：①CT告警；②CT断线(可经控制字选择是否闭锁比率差动保护)；③起动CPU定值错(将不再开放启动继电器)；④起动CPU通讯错；⑤起动CPU长期起动。
4结束语
RCS－9671变压器微机式差动保护装置以单机为核心构成，具有强大的数据处理能力，通过完善的保护原理，较好地实现了保护的特性与变压器运行中故障反映的一致性。我矿供电变压器中采用该保护装置后，在运行中对于提高变压器正常运行和供电可靠性以及实现供电系统的综合化、自动化和智能化等起到了重要的作用，取得较好的效果。
参考文献：
[1]南瑞电气有限公司.继保技术使用说明书[Z].
[2]黄纯华等.工厂供电[M].天津大学出版社.1998.
[3]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理.第2版[M].北京:水利电力出版社.1985.