南瑞综保SAI-985彩屏变压器保护装置微机综合保护测控继电仪表
一．SAI-985系列数字式变压器差动保护装置
1．装置简介
SAI-985系列数字式变压器差动保护装置是适用于110kV及以下电压等级的成套变压器保护，提供二次谐波制动的比率差动保护，开关量保护，及反应中低压侧相间故障的后备保护。
2．装置性能
2.1基本配置
l 反应保护区内的差动电流速断保护及比率差动保护，并带有CT断线闭锁功能
l 反映相间故障的低压侧相间电流后备保护
l 差流报警功能
l 通风故障、冷控失电60分出口
l 配置了9路非电量信号输入，记录非电量操作箱动作报告。
2.2 主要技术性能
2.2.1采样回路工作范围（3％误差）
电流：0.08In ～20In。
2.2.2.接点容量
信号回路接点载流容量： 400VA；
信号回路接点断弧容量： 60VA。
2.2.3跳合闸电流
断路器跳闸电流 0.5A～4A。
断路器合闸电流 0.5A～4A。
2.2.4各类元件精度
电流元件： < 3%；
时间元件： < 20ms。
2.2.5整组动作时间(包括继电器固有时间)
比率差动的固有动作时间： 1.5倍整定值，无涌流制动情况下，不大于35ms；
速动段的固有动作时间： 1.2倍整定值时，不大于35ms。
2.2.6起动元件
差动电流起动元件，整定范围为0.3~1.5Ie，级差0.01Ie（Ie为被保护变压器的额定电流）
2.2.7变压器各侧电流的平衡系数调整通过软件实现，对Y侧DA平衡系数应小于2.3，对△侧DA平衡系数应小于4
2.2.8差动速断保护整定范围为3~14Ie。
2.2.9比率差动制动系数0.3~0.75可调
2.2.10二次谐波制动系数0.1~0.35可调
3．装置硬件及背板端子
4．保护原理
由于采用了32位微处理器后运算性能提高，本装置采用实时计算各保护元件的方式，不再设置的启动元件，所有元件均实时计算出，相对简化了保护逻辑，以利于提高保护装置的整体可靠性。
4.1 差动速断及比率差动保护性能
1） 差动速断保护实质上为反应差动电流的过电流继电器，用以变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸，典型出口动作时间小于35ms。
2） 比率差动保护的动作特性如图，能可靠躲过外部故障时的不平衡电流。
其中：Id为差动电流，Ir为制动电流，Icdqd为差动电流起动值，Kbl为比率差动制动系数，Ie为变压器额定电流，图中阴影部分为保护动作区。
3） 采用软件调整变压器各侧电流的平衡系数方法，把各侧的额定电流都调整到保护装置的高压侧工作电流In（In=5A或1A）。
4） 采用可靠的CT断线报警闭锁功能，装置在CT断线及交流回路故障时不误动。
5） 本装置算法的特点是在较高采样频率的前提下，实现了在故障全过程对所有继电器的并行实时计算，装置有很高的固有可靠性及动作速度。
6） 未使用的一侧将对应侧CT一次值设置为0即可。
4.2 差动速断元件
当任一相差动电流大于差动速断整定值时，动作于全部出口继电器，全跳变压器各侧开关。用于在变压器差动区发生严重故障情况下快速切除变压器。差动速断定值应能躲过外部故障的DA不平衡电流和空投变压器时的励磁涌流，一般取6～8倍的额定电流。
4.3 比率差动元件
1）装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：
Id>Icdqd Ir ≤0.5Ie
Id-Icdqd>Kbl*(Ir-0.5Ie) 0.5Ie
Id-Icdqd-Kbl*2.5Ie>Ir-3Ie Ir>3Ie
其中：
Kbl为比率制动系数，建议取值范围为0.3～0.7。
Icdqd为差动电流起动定值，门槛判据不宜过小，建议取Icdqd＝(0.3～0.5) Ie。
Id=｜i1+i2+i3+i4｜
Ir=0.5(｜I1｜+｜I2｜+｜I3｜+｜I4｜)
由于变压器各侧电流经软件进行Y／△调整，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。
2）二次谐波制动
在差动保护中，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：
Id2ф>Kxb*Idф
式中Id2ф为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，Idф为对应的三相差动电流，Kxb为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。
Kxb一般取为10％～30％之间。
3) 差动保护动作于全部出口继电器，全跳变压器各侧开关。
4.4 差流报警
差流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秒时发出差流报警信号，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。
1）任一相差动电流大于Ibj整定值
2）di2>α+βdimax
其中：di2为差动电流的负序电流
dimax为三相差动电流的DA值
α为固定门槛值 0.04Ie
β为某一比例系数0.5
4.5 CT断线报警及闭锁
CT断线报警在保护采样程序中进行，满足下述任一条件不进行CT断线判别：
1）起动前某侧DA相电流小于0.2Ie；
2）起动后DA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CT断线判别程序，这也防止瞬时CT断线的误动作
某侧电流同时满足下列条件认为是CT断线：
只有一相电流为零，其它二相电流与起动前电流相等。
通过整定控制字选择，CT断线判别动作后只发报警信号或闭锁比率差动保护出口。CT断线报警后，若系统恢复正常，按复归键清除报警。
4.6 非电量保护的事件记录及延时
从变压器本体来的接点经SAI-9850F非电量保护插件重动后，输出一组空接点至差动保护装置进行事件记录及告警。
4.7 过电流元件
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。
4.8定值整定及用户选择
1) 定值整定
例：已知变压器参数如下：
31.5/20/31.5 兆伏安
110±4×2.5%／38.5±2×2.5%／11千伏
Yo/Y/△-12-11
变压器的主接线方式为内桥接线如图
则系统参数整定如下：
变压器容量S=31.5MVA
一侧额定电压U1N=110kV
二侧额定电压U2N=110kV
三侧额定电压U3N=38.5kV
四侧额定电压U4N=11kV
二次额定电压U2=57.7 V
接线方式KMODE=1
其中接线方式KMODE的整定对应如下：
Y/Y-12/Y-12/Y-12 00 / 10
Y/Y-12/Y-12/△-11 01 / 11
Y/Y-12/△-11/△-11 02 / 12
Y/△-11/△-11/△-11 03 / 13
Y/Y-12/Y-12/△-1 04 / 14
Y/Y-12/△-1/△-1 05 / 15
Y/△-1/△-1/△-1 06 / 16
△/△/△/△ 07 / 17
其中十位数0表示CT接成全星形，由程序进行Y／Δ转换，1表示CT在装置外部进行Y／Δ转换。
2)若保护只用两侧或三侧电流，可将不用的那侧CT一次额定值置成0 ，并将该侧电流输入短接，实现两侧或三侧差动。例如：有一Y/△-11两圈变压器，将二侧CT一次额定值和三侧CT一次额定值设定为0，选择Kmode=1或2，3。此时应将三侧过流保护退出(GL3=0)，并将三侧过流保护电流整定值(I3zd)整定为较大值（至少大于DA负荷电流），时间整为DA值（50S）。四侧即低压侧过流保护按需整定。
3)装置通过变压器容量，变压器各侧额定电压和各侧CT变比及接线方式的整定，装置自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行Y／Δ转换及平衡系数调整。
a.计算变压器各侧额定电流：
In =S/U
其中： S——变压器额定容量，单位kVA
U——计算侧额定电压，单位kV
b.平衡系数算法：
Y侧平衡系数K=U*I/S
Δ侧平衡系数K=U*I*/
其中：U为额定电压，I为CT一次值，S为变压器容量
c.差动电流算法，按Y/△-11（01方式）两圈变压器，CT二次额定电流为5A举例：
注:K1、K2为对应侧的平衡系数，差动电流单位为Ie（额定电流），如需算出对应某侧的实际差动电流值，只需将相应侧的Ie值代入算出即可。
4)比率差动元件的起动值一般取变压器额定电流的30%。
5)差动速断元件按躲过变压器的励磁涌流，严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等整定。
6)保护运行时控制字的说明
运行方式控制字在定值整定时输入，用作保护运行功能的切换。其中断线闭锁控制字投入后，一旦CT断线判别元件动作，则闭锁比率差动保护出口，其它保护元件正常运行，正常运行灯不熄灭。反之，若断线闭锁控制字整定为“退出”，则CT断线判别元件动作后仅发告警信号，所有保护元件均正常运行。
4.9数据记录
装置具备故障录波功能，可记录各输入模拟量，可记录的状态量为保护跳闸命令。
为避免因系统扰动使保护频繁启动，导致存储不需要的数据，本装置录波数据仅当保护动作后，才存入FLASH RAM中（掉电保持）。否则，本次数据只保存在RAM中（掉电不保持），可被PC机读取。可记录的录波报告为4至10个，可记录的事件不少于1000条。数据存入FLASH RAM中。
装置除记录系统扰动数据外，还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等。
5．与变电站自动化系统配合
本系列装置可用于自动化变电站也可用于非自动化变电站。
装置提供的标准通信接口为以太网接口，并可根据用户要求提供光纤通信接口。装置集成了IEC 60870-5-103标准通信规约，为高度开放的终端系统。同时，通过本公司提供的SAI828TX系列通信接口及规约转换器，可方便地与各种不同系统接驳。
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