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如何校验主变比率差动保护的动作特性前言变压器的比率差动保护是变压器的主保护。
它可以防御变压器绕组的相间短路、匝间短路、引出线的相间短路等，因此继电保护工正确校验变压器的比率差动保护是非常必要的。
但在现场对主变差动保护的校验调试中，因对微机保护装置的补偿原理存在偏差，而造成比率曲线成为校验调试的难点。
针对此问题，本文从差动保护的原理和微机保护装置通行的的两种差动电流补偿方法入手，以Y0/Y0/Δ-11变压器和国电南自PST-1200型装置为例，详细介绍了校验步骤，提出了一套验证比率差动曲线及拐点的验证方法。
1、主变纵联差动保护的接线及原理对Y0/Y0/Δ-11型三绕组变压器实现纵差保护是按各侧电流大小和相位而构成的一种保护。
虽然变压器各侧电流大小不等，但微机保护对变压器各侧电流采样后，通过软件算法进行补偿，使得当变压器正常和外部故障时，流入差动继电器的电流为变压器各侧电流之差，其值接近为零，继电器不动作。
当变压器内部故障时，流入继电器继电器的电流为变压器各侧电流之和，其值为短路电流，继电器动作。
1.1不平衡电流产生的原因变压器的运行情况可分为稳态情况和暂态情况。
稳态运行就是变压器带正常负荷运行，此时，由于变压器各侧电流互感器型号不同、实际的电流互感器变比和计算变比不同、带负荷调整变压器的分接头等在差动回路中不可避免存在不平衡电流。
暂态情况就是变压器空载投入或外部故障切除后恢复供电等，此时，励磁涌流仅在变压器一侧存在以及短路电流的非周期分量使电流互感器铁芯饱和、误差增大从而引起不平衡电流。
由于不平衡电流流经差动回路，会造成继电器误动作。
1.2防止不平衡电流产生的对策1.为防止变压器各侧电流互感器型号不同产生不平衡电流而引起差动保护误动作，可采用增大启动电流值以躲开主变保护范围外部短路时的最大不平衡电流；2.为防止变压器励磁涌流所产生的不平衡电流引起差动保护误动作，主变差动保护可采用间断角制动原理、二次谐波制动原理、波形对称原理躲过变压器励磁涌流的影响；3.为防止因变压器接线组别、电流互感器变比不同引起的不平衡电流，可采用软件进行相位补偿及电流数值补偿使其趋于平衡。
变压器差动保护一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）；二：差动保护的定义由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述：1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高=220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KVA,I1’：流过变压器高压侧的一次电流；I”：流过变压器低压侧的一次电流；I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；nh：高压侧电流互感器CT1变比；nl：低压侧电流互感器CT2变比；nB：变压器的变比；各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2”I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB2、区内：CT1到CT2的范围之内；3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地）单相接地故障以及匝间、层间短路故障；四：差动的特性1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图：下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性：o：图二的坐标原点；f：差动保护的最小制动电流；d：差动保护的最小动作电流；p：比率制动斜线上的任一点；e：p点的纵坐标；b：p点的横坐标；动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时，由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此，图中阴影部分，即差动保护的动作区；制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。
1引言随着生产生活进一步发展，社会各界对电能需求量进一步增加，电力企业为满足当前用电需求，不断优化电网，各种各样高压输电线路、变压设备等逐渐投入到电网建设之中。
变压器属于电网重要仪器之一，保证变压器质量可以有效提升电网整体可靠性。
而研究变压器比率差动保护原理及校验，对于提升变压器自身可靠性有很大意义。
2变压器比率差动保护原理差动保护属于变压器保护形式的一种，是指比较变压器不同侧相位与电流不同，进而构成一种保护。
尽管变压器各侧电路互不相通，电流不等，但可以根据变压器短路（外部）时流出与流入变压器的功率与正常情况下变压器工作时流出与流入变压器的功率进行比对，利用各侧电流安匝之和近似为零等，进而建立相应的差动保护平衡方程[1]。
一旦变压器内部发生故障后，可以通过建立相应差动保护平衡方程对相应差动电流流过的差动回路进行控制，促使差动继电器发挥作用，进而对变压器进行保护。
2.1不平衡电流产生的原因一旦变压器外部电路出现短路等故障后，差流回路（差动保护）会产生较大非平衡电流。
一般导致不平衡电流出现的原因包括以下几个：各侧电流（变压器）的互感器变比和型号不一致；高低压侧（变压器）绕组接线的形式不相同；暂态非平衡电流产生原因与变压故障、空载电流有很大关系，变压器外部故障消除后，或者有空载电流进入电源后，电压恢复励磁涌流导致暂态非平衡电流出现；变压器带负荷调分接头引起变比变化。
2.2不平衡电流处理措施常规变压器非平衡电流处理方式包括如下几种：确保各侧电流互感器必须一致。
相关技术人员选择相同电流互感器，安装在变压器各侧要尽可能选择变比、型号相同的仪器，确保各侧对变压器影响相同，避免非平衡电流产生。
技术人员也可以适当增加保护动作电流，以有效避免外部短路造成非平衡电流产生，动作电流具体数额要在对差动保护的整定计算中，进一步考虑[2]；相关技术人员可以利用相位补偿法有效解决因高低压侧绕组方式不同导致的非平衡电路；相关技术人员可以采用波形对称原理、二次谐波制动原理、励磁涌流波形和内部短路电流差别等方式来躲避励磁涌流，避免非平衡电流产生；可以利用对变压器差动保护的整定计算的进一步优化，消除由于带负荷调分接头导致的非平衡电流问题。
变压器比率差动保护原理及校验方法分析摘要：电力系统的发展突飞猛进，大型发电机变压器投入运行，发变组差动保护在发变组保护中的地位越来越重要，运行中的发电机变压器发生故障，做为主保护的发变组比率差动保护应在第一时间动作，将故障的发电机或者变压器从系统中切除，保证电力系统的稳定运行。
近年在电网系统中，国电南自，国电南瑞，许继发变组保护在现场中得到了大量的应用，不同的厂家，针对保护的原理会有所不同，算法也各不相同，这对继电保护人员在保护校验中提出了更高的要求，本文针对变压器比率差动保护，以主变比率差动保护校验方法为例，研究国电南自，国电南瑞，许继主变比率差动保护的不同，校验方法的不同。
关键词：国电南自；国电南瑞；许继；变压器比率差动保护；检验1 保护配置某发电厂300MW机组，采用发电机-变压器-线路组形式接入220KV地区电网，主变采用Y/Δ-11点钟接线，主变比率差动保护TA取自发电机机端侧TA变比15000/5，高厂变高压侧TA变比1500/5，主变高压侧TA变比1200/5，变压器各侧电流互感器二次接线均采用星型接线，二次电流直接接入装置，变压器各侧TA二次电流相位由软件自调整，装置采用Y/Δ变化调整差流平衡。
（图一）2国电南瑞主变比率差动保护校验方法现场班组一般配置ONLLY A460系列继电保护校验仪，以（图一）为例，主变比率差动保护检验需要分别检验：发电机机端侧和主变高压侧比率差动，高厂变高压侧和主变高压侧比率差动，发电机机端侧和高厂变高压侧比率差动。
下面都以发电机机端侧和主变高压侧比率差动为例，研究单相法主变比率差动校验方法。
（1）从南瑞RCS-985发电机综合保护装置中读取主变差动定值：差动启动定值和差动速断定值是标幺值（2）南瑞RCS-985发电机综合保护装置，主变比率差动保护计算公式I d>Kbl×Ir+Icdqd（Ir＜nIe）Kbl=Kbl1+Kblr×(Ir/Ie)Id>Kbl2×(Ir-nIe)+b+Icdqd （Ir≥nIe）Kblr=(Kbl2-Kbl1)/(2×n)b=(Kbl1+Kblr×n) ×nIe（公式一）Id----差动电流；Ir----制动电流；Kbl1----比率差动起始斜率Kbl2----比率差动最大斜率n----最大斜率时的制动电流倍数取6差动电流取各侧相量和的绝对值制动电流取各侧数值绝对值相加除以2（3）从计算定值中读取各侧额定电流：I主变高压侧=3.43A I发电机侧=4.33A（4）软件校正差动各侧电流相位差与平衡系数，校正方法：对于Y侧电路：ⅰ’A=(ⅰA-ⅰB)/√3ⅰ’B=(ⅰB-ⅰC)/√3ⅰ’C=(ⅰC-ⅰA)/√3ⅰA、ⅰB、ⅰC——为Y侧TA二次电流ⅰ’A、ⅰ’B、ⅰ’C——为Y侧校正后各相电流（公式二）（5）保护动作特性：图二比率差动保护动作特性（6）打开校验仪，按照下表在保护装置上输入数值，设置步长：（表一）在校验仪上设置好数值之后，从保护装置上观测两侧电流平衡，差流位零，制动电流为两侧电流绝对值之和除以2，缓慢的调节步长（增加或减少都可），制动电流不变，差流逐渐增大，直至发电机保护动作，记录校验仪所加动作值，从微机保护装置上读取动作电流和制动电流。
变压器差动保护比率制动测试方法以Yn ，Yn ，d11型自耦变为例，总结了几类变压器保护算法的特点，给出了相应的试验接线方法和一般性试验步骤。
1 几个基本概念1.1 比率制动系数采用比率差动能显著提高变压器保护的灵敏度，国产微机型变压器差动保护常采用具有两段折线形的动作特性曲线，如图1所示。
I opIresI res.min图1 比率制动特性曲线图比率制动曲线有两大决定因素，即动作电流和制动电流，按照预定的算法计算得到动作电流和制动电流，满足比率制动曲线即可动作。
1.2 变压器的Y ，d11接线组[1]变压器组常采用Y ，d11接线组。
需要指出的是，只要是Y ，d 型接线组，就有奇数次接线组别出现，按照我国电工技术规范，规定Y ，d11接线组为变压器标准接线组。
如果出现Y ，d11接线组，在进行差流运算时就必须进行相位校正，这在下文的算法分析中将做详细讨论。
1.3 TA 极性端按照惯例，保护TA 极性端位于母线侧。
对于变压器差动保护，只要确立变压器各侧母线位置，就不难确定各侧TA 的极性端。
而电工学上常采用减极性标注方法对TA 极性端进行标注，照此原则就能对流入保护装置电流的方向进行准确判断。
这一点对于确定进行比率差动试验时所加电流的相位很有帮助。
1.4 平衡系数对于正常运行变压器，不计励磁电流，各侧磁势平衡。
这一平衡关系反映到微机保护中，各侧的二次电流应在微机保护的算法体系下平衡。
将各侧不同的电流值折算成作用相同的电流，相当于将某一侧或两侧的电流乘以修正系数，该系数叫做平衡系数。
以Yn ，Yn ，d11型自耦变为例，差动保护TA 二次侧采用星形接线，各侧额定电压及TA 变比分别为h h m m l l U n U n U n 、、、、、，若以高压侧为基准，则各侧流入差动保护某相的电流分别为m l h I I I ===（1） 式中N S 为变压器额定容量。
设以高压侧电流为基准，将其他两侧的电流折算到高压侧的平衡系数分别为bm bl K K 和。
差动保护是许多电气设备的必备保护，变压器的差动保护由于有变比误差和星角变换问题，相对其他电气设备的差动保护较为复杂，常规的变压器差动保护为了保证星角接线方式的变压器保护差流的平衡，一般将星侧的CT接角形，而将角侧的CT接成星形。
而现代的微机变压器差动保护已开始采用将变压器两侧CT均接成星形进入装置，由装置内部软件完成星角转换。
做常规变压器差动保护制动特性时，可用一个三相试验台通过调整角度输出两相电流，模拟区内或区外故障两侧CT的同名相的电流加入装置，分别做每相的制动特性。
如何用一个三相试验台做微机变压器差动保护比率制动曲线呢？下面以
Y/△-11接线的两卷变压器为例进行说明。
假定变压器星侧二次电流为IH，角侧二次电流为IL。
确定输入装置的CT电流极性为: 当一次电流流入变压器时，装置的感应电流都为正极性电流流入装置（如图1），这样在正常运行或区外故障时，星侧流入装置的电流与一次同向，角侧流入装置的电流与一次反向，但又由于星角变换而使一次星侧电流滞后角侧30度，所以最后流入装置的二次电流为星侧超前角侧150度，向量如图2，进入装置后，软件通过以下计算完成转角:
图2 图3
即星侧电流
通过以上转换之后，两侧电流大小未变，方向相反，但由于变压器变比和CT变比问题，进入装置的两侧电流大小不相等，所以还要加上平衡系数，最后计算差电流的算法为:
经过以上运算，可以得出，在区外故障和正常运行时，装置算得的差流为零。
这就是国内微机变压器差动保护的算法。
由于星角变换由软件进行，所以在做单相比率制动特性时就不一样了。
可以看到，如果在星侧加入A相电流I，而软件却计算出星侧:
这时，要做A相比率制动特性，首先要在角侧加入C相电流，方向与星侧所加A相电流相同，大小适当，平衡掉C相差流，否则C相总能使差动保护先动作。
之后，在角侧A相加入与星侧A相方向相反的电流，调整电流大小，就可以作出差动保护的比率制动特性曲线。
B相和C相做法与此相同。
以此类推，也可以得出其他星角接线方式的变压器的微机差动保护比率制动特性曲线的做法。
浅析变压器差动保护的比率制动特性曲线及现场测
试方法
陈杰云
(佛山电力工业局，广东佛山528000)
摘要：目前变压器都安装了差动保护，并引入比率制动式差动继电器，以保障电力系统的安全运行水平。
为此，介绍变压器差动保护的制动特性曲线及
现场测试方法。
关键词：变压器；差动保护；制动特性；测试方法
1 前言
变压器是现代电力系统中的主要电气设备之一。
由于变压器发生故障时造成的影响很大，故应加强对其继电保护装置功能的调试，以提高电力系统的安全运行水平。
变压器保护装置中最重要一项配置——差动保护，就是为了防御变压器内部线圈及引出线的相间及匝间短路，以及在中性点直接接地系统侧的引出线和线圈上的接地短路。
同时，由于差动保护选择性好，灵敏度高，因此，我们还应该考虑该保护能躲过励磁涌流和外部短路所产生的不平衡电流，同时应在变
压器过励磁时能不误动。
2 差动保护中引入比率制动特性曲线
变压器在正常负荷状态下，电流互感器的误差很小。
这时，差动保护的差回路不平衡电流也很小，但随着外部短路电流的增大，电流互感器就可能饱和，误差也随之增大，这时的不平衡电流也随之增大。
当电流超过保护动作电流时，差动保护就会误动，因此，为了防止变压器区外故障发生时差动保护误动作，我们希望引入一种继电器，其动作特性是：它的动作电流将随着不平衡电流的增大而按比例增大，并且比不平衡电流增大的还要快，这样误动就不会出现。
因此，我们在差动保护中引入了比率制动式差动继电器，它除了以差动电流作为动作电流外，还引入了外部短路电流作为制动电流。
当外部短路电流增大时，制动电流也随之增大，使继电器的动作电流也相应增大，从而有效地防止了变压器区外故障发生时差动保护误动作，制动特性曲线见图1。
由图1可知，该保护继电器能可靠地躲过外部故障时的不平衡电流，能有效地防止变压器区外故障发生时保护误动作，因此，差动保护的制动特性曲线的精确性是决定保护装置正确动作的关键，故制动特性曲线的测试是整套保护装
置的调试重点。
3制动特性曲线的测试方法
以往在实际工作中，由于试验仪器所限，我们很容易忽略比率制动特性的测试，认为制动系数装置已固有，不用测试，结果往往造成保护装置因调试工作不细致而误动作。
但随着现场试验仪器的不断先进，我们必须把这项工作做好。
常规保护测试制动特性曲线可以在差动绕组和制动绕组分别通入动作电流及制动电流，经重复多次试验后，即可得出特性曲线。
但是，随着变压器微机保护在电力系统中的广泛应用，我们又如何测试微机保护的比率制动特性曲线呢?笔者根据在现场对变压器微机保护多次调试总结出的经验看，微机差动保护制动系统只能在高、低压侧模拟区外故障通入电流，并经过计算动作电流和制动电流来求得。
现介绍一种简单可靠且精确性高的测试方法，供大家参考，测试接线见图2。
为了方便计算，我们可以先假设变压器接线组分别为Y、y0，电流互感器变比的电流补偿系数为1，并根据现场变压器绕组的不同分为两类。
第一类，两绕组制动特性差动保护。
用两个电流源(可定为I A、I a相，两相电流夹角为180°)将I A相、I a相电流分别接在保护装置的高、低压侧，调整两相电流，令I A=I a，此时I d=0。
然后模拟区外故障，I a相电流恒定不变，I A相电流增大使差动电流I d增大直致保护动
作。
此时：
动作电流I d=I A-I a；制动电流I r=I A+I a；
则制动系数(即求出图1中的曲线斜率)K b1为：
K b1=(I d-I cd)/(I r-I B)
式中I cd为最小动作电流；I B为拐点电流。
重复上述试验，固定不同的I a值，调整不同的I A值，使其可进行保护动
作，即可求得曲线。
由此可使计算出的K b1值与整定的K b1值相符。
第二类：多绕组制动特性差动保护。
这时，动作电流为各侧电流同极性相加，制动电流取各侧电流中的最大值电流。
当发生区外故障时，差动电流为不平衡电流，制动电流为最大侧的故障电流。
此时，测试方法与第一类相同，可假设I a恒定不变，减小I A电流来增大
差动电流I d，即：
动作电流I d=I a-I A；制动电流I r=I a；
则制动系数K b1=(I d-I cd)/(I r-I B)
计算出制动系数K b1与装置整定值K b1相符。
以上介绍的测试方法只考虑了变压器接线绕组为Y、y0，电流互感器变比的电流补偿系数为1的情况。
但在现场工作中，可能会碰到变压器接线绕组为Y、Δ，电流互感器变比的电流补偿系数不为1的情况，这时，我们需要考虑其
他补偿系数的影响。
4结论
经过笔者在现场对不同型号的变压器微机保护的制动系数的测试，发现此方法简单易行，精确度高，值得向大家推广。
