一．SAI-985系列數(shù)字式變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置
1．裝置簡(jiǎn)介
SAI-985系列數(shù)字式變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置是適用于110kV及以下電壓等級(jí)的成套變壓器保護(hù)，提供二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)，開關(guān)量保護(hù)，及反應(yīng)中低壓側(cè)相間故障的后備保護(hù)。

2．裝置性能
2.1基本配置
l 反應(yīng)保護(hù)區(qū)內(nèi)的差動(dòng)電流速斷保護(hù)及比率差動(dòng)保護(hù)，并帶有CT斷線閉鎖功能

l 反映相間故障的低壓側(cè)相間電流后備保護(hù)

l 差流報(bào)警功能

l 通風(fēng)故障、冷控失電60分出口

l 配置了9路非電量信號(hào)輸入，記錄非電量操作箱動(dòng)作報(bào)告。

2.2 主要技術(shù)性能
2.2.1采樣回路工作范圍（3％誤差）

電流：0.08In ～20In。

2.2.2.接點(diǎn)容量

信號(hào)回路接點(diǎn)載流容量： 400VA；

信號(hào)回路接點(diǎn)斷弧容量： 60VA。

2.2.3跳合閘電流

斷路器跳閘電流 0.5A～4A。

斷路器合閘電流 0.5A～4A。

2.2.4各類元件精度

電流元件： < 3%；

時(shí)間元件： < 20ms。

2.2.5整組動(dòng)作時(shí)間(包括繼電器固有時(shí)間)

比率差動(dòng)的固有動(dòng)作時(shí)間： 1.5倍整定值，無涌流制動(dòng)情況下，不大于35ms；

速動(dòng)段的固有動(dòng)作時(shí)間： 1.2倍整定值時(shí)，不大于35ms。

2.2.6起動(dòng)元件

差動(dòng)電流起動(dòng)元件，整定范圍為0.3~1.5Ie，級(jí)差0.01Ie（Ie為被保護(hù)變壓器的額定電流）

2.2.7變壓器各側(cè)電流的平衡系數(shù)調(diào)整通過軟件實(shí)現(xiàn)，對(duì)Y側(cè)DA平衡系數(shù)應(yīng)小于2.3，對(duì)△側(cè)DA平衡系數(shù)應(yīng)小于4

2.2.8差動(dòng)速斷保護(hù)整定范圍為3~14Ie。

2.2.9比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)0.3~0.75可調(diào)

2.2.10二次諧波制動(dòng)系數(shù)0.1~0.35可調(diào)

3．裝置硬件及背板端子
4．保護(hù)原理
由于采用了32位微處理器后運(yùn)算性能提高，本裝置采用實(shí)時(shí)計(jì)算各保護(hù)元件的方式，不再設(shè)置的啟動(dòng)元件，所有元件均實(shí)時(shí)計(jì)算出，相對(duì)簡(jiǎn)化了保護(hù)邏輯，以利于提高保護(hù)裝置的整體可靠性。

4.1 差動(dòng)速斷及比率差動(dòng)保護(hù)性能
1） 差動(dòng)速斷保護(hù)實(shí)質(zhì)上為反應(yīng)差動(dòng)電流的過電流繼電器，用以變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)快速動(dòng)作跳閘，典型出口動(dòng)作時(shí)間小于35ms。

2） 比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性如圖，能可靠躲過外部故障時(shí)的不平衡電流。


其中：Id為差動(dòng)電流，Ir為制動(dòng)電流，Icdqd為差動(dòng)電流起動(dòng)值，Kbl為比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)，Ie為變壓器額定電流，圖中陰影部分為保護(hù)動(dòng)作區(qū)。

3） 采用軟件調(diào)整變壓器各側(cè)電流的平衡系數(shù)方法，把各側(cè)的額定電流都調(diào)整到保護(hù)裝置的高壓側(cè)工作電流In（In=5A或1A）。

4） 采用可靠的CT斷線報(bào)警閉鎖功能，裝置在CT斷線及交流回路故障時(shí)不誤動(dòng)。

5） 本裝置算法的特點(diǎn)是在較高采樣頻率的前提下，實(shí)現(xiàn)了在故障全過程對(duì)所有繼電器的并行實(shí)時(shí)計(jì)算，裝置有很高的固有可靠性及動(dòng)作速度。

6） 未使用的一側(cè)將對(duì)應(yīng)側(cè)CT一次值設(shè)置為0即可。

4.2 差動(dòng)速斷元件
當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)，動(dòng)作于全部出口繼電器，全跳變壓器各側(cè)開關(guān)。用于在變壓器差動(dòng)區(qū)發(fā)生嚴(yán)重故障情況下快速切除變壓器。差動(dòng)速斷定值應(yīng)能躲過外部故障的DA不平衡電流和空投變壓器時(shí)的勵(lì)磁涌流，一般取6～8倍的額定電流。

4.3 比率差動(dòng)元件
1）裝置采用三折線比率差動(dòng)原理，其動(dòng)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為比率制動(dòng)系數(shù)，建議取值范圍為0.3～0.7。

Icdqd為差動(dòng)電流起動(dòng)定值，門檻判據(jù)不宜過小，建議取Icdqd＝(0.3～0.5) Ie。

Id=｜i1+i2+i3+i4｜

Ir=0.5(｜I1｜+｜I2｜+｜I3｜+｜I4｜)

由于變壓器各側(cè)電流經(jīng)軟件進(jìn)行Y／△調(diào)整，采用全星形接線方式。采用全星形接線方式對(duì)減小電流互感器的二次負(fù)荷和改善電流互感器的工作性能有很大好處。

2）二次諧波制動(dòng)

在差動(dòng)保護(hù)中，比率差動(dòng)保護(hù)利用三相差動(dòng)電流中的二次諧波作為勵(lì)磁涌流閉鎖判據(jù)。其動(dòng)作方程如下：

Id2ф>Kxb*Idф

式中Id2ф為A、B、C三相差動(dòng)電流中的二次諧波，Idф為對(duì)應(yīng)的三相差動(dòng)電流，Kxb為二次諧波制動(dòng)系數(shù)。保護(hù)采用按相閉鎖的方式。

Kxb一般取為10％～30％之間。

3) 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于全部出口繼電器，全跳變壓器各側(cè)開關(guān)。

4.4 差流報(bào)警
差流報(bào)警在保護(hù)采樣程序中進(jìn)行，當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件中的任一條件，且時(shí)間超過10秒時(shí)發(fā)出差流報(bào)警信號(hào)，但不閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)。這也兼起保護(hù)裝置交流采樣回路的自檢功能。

1）任一相差動(dòng)電流大于Ibj整定值

2）di2>α+βdimax

其中：di2為差動(dòng)電流的負(fù)序電流

dimax為三相差動(dòng)電流的DA值

α為固定門檻值 0.04Ie

β為某一比例系數(shù)0.5

4.5 CT斷線報(bào)警及閉鎖
CT斷線報(bào)警在保護(hù)采樣程序中進(jìn)行，滿足下述任一條件不進(jìn)行CT斷線判別：

1）起動(dòng)前某側(cè)DA相電流小于0.2Ie；

2）起動(dòng)后DA相電流大于1.2Ie；

3）起動(dòng)后任一側(cè)電流比起動(dòng)前增加；

只有在比率差動(dòng)元件動(dòng)作后，才進(jìn)入CT斷線判別程序，這也防止瞬時(shí)CT斷線的誤動(dòng)作

某側(cè)電流同時(shí)滿足下列條件認(rèn)為是CT斷線：

只有一相電流為零，其它二相電流與起動(dòng)前電流相等。

通過整定控制字選擇，CT斷線判別動(dòng)作后只發(fā)報(bào)警信號(hào)或閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)出口。CT斷線報(bào)警后，若系統(tǒng)恢復(fù)正常，按復(fù)歸鍵清除報(bào)警。

4.6 非電量保護(hù)的事件記錄及延時(shí)
從變壓器本體來的接點(diǎn)經(jīng)SAI-9850F非電量保護(hù)插件重動(dòng)后，輸出一組空接點(diǎn)至差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行事件記錄及告警。

4.7 過電流元件
本裝置為變壓器中、低壓側(cè)各設(shè)一段過流保護(hù)，每段均為一個(gè)時(shí)限，分別設(shè)置整定控制字控制各保護(hù)的投退。

4.8定值整定及用戶選擇
1) 定值整定

例：已知變壓器參數(shù)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

變壓器的主接線方式為內(nèi)橋接線如圖

則系統(tǒng)參數(shù)整定如下：

變壓器容量S=31.5MVA

一側(cè)額定電壓U1N=110kV

二側(cè)額定電壓U2N=110kV

三側(cè)額定電壓U3N=38.5kV

四側(cè)額定電壓U4N=11kV

二次額定電壓U2=57.7 V

接線方式KMODE=1

其中接線方式KMODE的整定對(duì)應(yīng)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

其中十位數(shù)0表示CT接成全星形，由程序進(jìn)行Y／Δ轉(zhuǎn)換，1表示CT在裝置外部進(jìn)行Y／Δ轉(zhuǎn)換。

2)若保護(hù)只用兩側(cè)或三側(cè)電流，可將不用的那側(cè)CT一次額定值置成0 ，并將該側(cè)電流輸入短接，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)或三側(cè)差動(dòng)。例如：有一Y/△-11兩圈變壓器，將二側(cè)CT一次額定值和三側(cè)CT一次額定值設(shè)定為0，選擇Kmode=1或2，3。此時(shí)應(yīng)將三側(cè)過流保護(hù)退出(GL3=0)，并將三側(cè)過流保護(hù)電流整定值(I3zd)整定為較大值（至少大于DA負(fù)荷電流），時(shí)間整為DA值（50S）。四側(cè)即低壓側(cè)過流保護(hù)按需整定。

3)裝置通過變壓器容量，變壓器各側(cè)額定電壓和各側(cè)CT變比及接線方式的整定，裝置自動(dòng)進(jìn)行各側(cè)平衡系數(shù)的計(jì)算，通過軟件進(jìn)行Y／Δ轉(zhuǎn)換及平衡系數(shù)調(diào)整。

a.計(jì)算變壓器各側(cè)額定電流：

In =S/U

其中： S——變壓器額定容量，單位kVA

U——計(jì)算側(cè)額定電壓，單位kV

b.平衡系數(shù)算法：

Y側(cè)平衡系數(shù)K=U*I/S

Δ側(cè)平衡系數(shù)K=U*I*/

其中：U為額定電壓，I為CT一次值，S為變壓器容量

c.差動(dòng)電流算法，按Y/△-11（01方式）兩圈變壓器，CT二次額定電流為5A舉例：


注:K1、K2為對(duì)應(yīng)側(cè)的平衡系數(shù)，差動(dòng)電流單位為Ie（額定電流），如需算出對(duì)應(yīng)某側(cè)的實(shí)際差動(dòng)電流值，只需將相應(yīng)側(cè)的Ie值代入算出即可。

4)比率差動(dòng)元件的起動(dòng)值一般取變壓器額定電流的30%。

5)差動(dòng)速斷元件按躲過變壓器的勵(lì)磁涌流，嚴(yán)重外部故障時(shí)的不平衡電流及電流互感器飽和等整定。

6)保護(hù)運(yùn)行時(shí)控制字的說明

運(yùn)行方式控制字在定值整定時(shí)輸入，用作保護(hù)運(yùn)行功能的切換。其中斷線閉鎖控制字投入后，一旦CT斷線判別元件動(dòng)作，則閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)出口，其它保護(hù)元件正常運(yùn)行，正常運(yùn)行燈不熄滅。反之，若斷線閉鎖控制字整定為“退出”，則CT斷線判別元件動(dòng)作后僅發(fā)告警信號(hào)，所有保護(hù)元件均正常運(yùn)行。

4.9數(shù)據(jù)記錄
裝置具備故障錄波功能，可記錄各輸入模擬量，可記錄的狀態(tài)量為保護(hù)跳閘命令。

為避免因系統(tǒng)擾動(dòng)使保護(hù)頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致存儲(chǔ)不需要的數(shù)據(jù)，本裝置錄波數(shù)據(jù)僅當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后，才存入FLASH RAM中（掉電保持）。否則，本次數(shù)據(jù)只保存在RAM中（掉電不保持），可被PC機(jī)讀取?？捎涗浀匿洸▓?bào)告為4至10個(gè)，可記錄的事件不少于1000條。數(shù)據(jù)存入FLASH RAM中。

裝置除記錄系統(tǒng)擾動(dòng)數(shù)據(jù)外，還記錄裝置的操作事件、狀態(tài)輸入量變位事件、更改定值事件及裝置告警事件等。

5．與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配合
本系列裝置可用于自動(dòng)化變電站也可用于非自動(dòng)化變電站。

裝置提供的標(biāo)準(zhǔn)通信接口為以太網(wǎng)接口，并可根據(jù)用戶要求提供光纖通信接口。裝置集成了IEC 60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約，為高度開放的終端系統(tǒng)。同時(shí)，通過本公司提供的SAI828TX系列通信接口及規(guī)約轉(zhuǎn)換器，可方便地與各種不同系統(tǒng)接駁。