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1 牽引變壓器涌流制動原理

目前，廣泛應用于牽引變壓器主保護中的制動原理有二次諧波制動原理、波形對稱原理、間斷角原理、小波變換等原理[1]。在此，本文主要介紹二次諧波制動原理和波形對稱原理。

二次諧波制動原理是國內主變保護裝置中應用最廣、最成熟。變壓器合閘時的勵磁涌流中含較大二次諧波，相反，變壓器發(fā)生故障時，電流中二次諧波含量很低，二次諧波制動原理就是根據(jù)兩者的不同來判別勵磁涌流，進而閉鎖或開放保護。然而，在實際應用中，特別是牽引變壓器的低壓側通常裝有電容器組，變壓器發(fā)生區(qū)內故障時，由于電容器反饋電流的存在，易造成差動保護延時動作或拒動。

波形對稱原理作為間斷角原理的擴展補充，相比于間斷角原理其最大的好處就是更容易在工程中實現(xiàn)。其判別依據(jù)就是：對牽引變壓器的差流進行求導，再對 牽引變電器仿真模型導數(shù)的前半波與后半波進行數(shù)值比較，根據(jù)比較閾值來的大小區(qū)分故障電流和勵磁涌流。其公式定義如下[2]：

對于故障電流，連續(xù)的半個周期內，上式成立；對于勵磁涌流，至少有四分之一周期的點上式不成立。

2 仿真模型搭建和閉環(huán)測試系統(tǒng)連接

牽引變壓器可看成兩個單相變壓器構成[3]，其具體模型如圖1所示。

圖1 牽引變壓器仿直模型

RTDS由軟、硬件系統(tǒng)構成[4-5]。硬件部分主要包括PB5、GTWIF、GTNET、GTAO、GTAI、GTDO、GTDI、GTFPI等模塊。軟件系統(tǒng)包括GUI、操作系統(tǒng)和電力系統(tǒng)元件。

在工作站搭建牽引變壓器的數(shù)學模型，經(jīng)RTDS計算并通過GTAO/GTDO卡輸出電壓電流至保護裝置，保護裝置根據(jù)電氣量來判斷動作條件是否滿足。保護裝置的閉環(huán)測試的硬件連接示意圖如圖2所示，實際接線如圖3所示。

圖2 硬件連接示意圖

圖3 硬件連接

3 閉環(huán)測試

牽引變壓器配置兩套不同保護原理的主保護，裝置一采用二次諧波制動原理、裝置二采用波形對稱原理。牽引變壓器空載合閘時，兩套保護裝置均能可靠動作。

牽引變壓器低壓側帶有補償電容器的運行條件下，α相發(fā)生TR型故障時， 兩套保護裝置的事件報告如圖4所示。

圖4 α相TR型故障后臺報告

由測試結果可知，根據(jù)二次諧波制動原理的主保護動作延遲，基于波形對稱原理的主保護動作可靠。

在此種情況下，牽引變壓器發(fā)生故障時，由于低壓側的電容器反饋電流的存在，差流中的二次諧波占比攀升，進而導致了保護的延時動作。主保護的拒動或延時動作可能引發(fā)保護的越級動作，擴大事故影響范圍。因此，配置基于不同原理的雙重化保護能有效地減少保護延時或拒動的發(fā)生。