PSCAD主变差动逻辑模型搭建

文摘   科学   2024-04-21 01:09   安徽  

本仿真使用2012版PSCAD/EMTDC X4电力系统电磁暂态仿真软件实现,文末附仿真模型文件,仅供交流学习,未经允许禁止用于商业用途。

01

比率差动保护试验原理

变压器差动保护计算电流由各侧二次电流经软件进行幅值和相位校正后得来,软件计算需要考虑变压器电压等级不同引起二次额定电流不同进行的调整及差动各侧电流的TA变比。

幅值补偿即将差动各侧的二次电流有名值除以本侧的二次额定电流。

相位补偿是针对一次主接线的方式进行的补偿。

PCS-978保护装置在△侧进行两相电流差的运算调整相位,以Y△11的主变压器接线方式为例,变压器各侧TA装置的程序软件采用△->Y变化调整差流平衡,其校正方法如下:

对于Y侧电流进行幅值补偿

对于△侧电流相位补偿与幅值补偿

式中

IA、IB、IC——Y侧TA二次加进保护装置的有名值电流;

I'A、I'B、I'C——Y侧程序软件计算出的校正电流;

Ia、Ib、Ic——△侧TA二次加进保护装置的有名值电流;

I'A、I'B、I'C——△侧程序软件计算出的校正电流;

Ie1、Ie2——Y、△侧二次额定电流。

各相差动电流:

各相制动电流: 

    变压器比率差动动作方程: 

    比率差动动作方程及动作特性如下图所示:

02

基于PSCAD主变差动逻辑模型搭建

以高压侧额定电压110kV,低压侧额定电压10.5kV,主变容量50MVA,差动启动电流定值为0.4Ie为例作如下仿真模型(差动速断区暂不考虑)。

 PSCAD内搭建主接线图如下图所示:

计算主变高、低压侧“二次额定电流”计算模块(均为一次值):

高压侧零序电流IY0计算模块:

PCS-978高压侧零序电流矫正后注入差动计算电流IYA_Pro、IYB_Pro、IYC_Pro计算模块:

PCS-978低压侧幅值、相位矫正后,折算到高压侧注入差动计算电流Ida_Pro、Idb_Pro、Idc_Pro计算模块:

制动电流Izd与差动电流Icd计算模块:

比率差动保护动作特性分为三段,AB、BC、CD各段边界值计算模块如下:

依照比率差动保护动作特性,在动作区跳开断路器BRK计算模块如下:

03

PSCAD实现主变差动逻辑

1.平衡态

以1倍额定电流为例通入系统电流,主变高压侧三相电流为IeH=262.32A(有效值),低压侧电流IeL=2748.8A(有效值)

此时差动电流为0A,制动电流为1倍Ie=262.32A(有效值):

2.临界态

以B点为例,计算该临界点高低压侧电流:

将上述电流通入系统,计算临界值为:

主变高压侧三相电流为IeH=0.75*262.32A=196.74A(有效值),低压侧电流IeL=0.25*2748.8A=696.2A(有效值)

此时差动电流为0.5倍Ie=131.16A(有效值),制动电流为0.5倍Ie=131.16A(有效值):

04

PSCAD投入系统实例

以110kV主变为例,搭建PSCAD主接线图如下图所示:

0.2s时刻,在高压侧开关与主变间施加A相永久性接地短路故障,主变差动保护计算达到动作值,0.22s高、低压侧开关跳开。

参考文献:

《高压直流输电母线差动保护PSCAD仿真》张艺迪

《基于EMTDC的三相变压器励磁涌流和内部故障仿真》黄咏容

《基于PSCAD_EMTDC双馈风电场汇集站实验仿真平台(Ⅰ)_暂态特性分析》曹娜

《基于PSCAD_EMTDC的变压器保护建模仿真》赵瑜杰

《基于PSCAD光纤通道联调的仿真平台》冯知海

《继电保护数字仿真建模方法与系统开发》许明

仿真模型文件网盘下载链接:

链接:https://pan.baidu.com/s/1Qytl2p3Zwx9dauTk_qyI1A?pwd=0000

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