继电保护-变压器纵联差动保护MATLAB仿真模型

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原理概述

差动保护是在两端设置的保护，通过比较两端测回来的电气量，进而看是否需要动作，纵联差动保护是变压器主保护。

纵联差动保护基本原则

双绕组变压器实现纵联差动保护原理接线图如图所示。它的原理和线路差动保护类似，如果变压器能够运行或者在变压器外部动作区域内发生故障，流过本继电器电流为0，保护不启动；如果在内部动作，两侧电源都会对短路点输送电流，继电器电流很大，保护启动，进行切除故障。

因为变压器两侧的电流是不相同的，为了让继电器能够正确动作，必须选择合适的互感器使得两边电流相等。要满足：

式中，nTA1为一次侧互感器电流比；nTA2为二次侧互感器电流比。

比率制动特性的纵联差动保护

以上图所示接线为例，在基波相量比率制动差动保护的动作判据中，差动量Iact和制动量Ires分别为：

下图所示为两折线比率制动特性曲线，由折线段AB、BC组成。由于在变压器外部短路且短路电流较小时，不平衡电流也很小，不需要制动作用，因此制动特性的起始部分可以是一段水平线。

水平线的动作电流定值称为最小动作电流值Iactmin，差动保护开始具有制动作用的最小制动电流称为拐点电流Iresmin动作判据可表示为:

定义制动特性曲线的制动系数:

为了避免保护动作区外时发生误动作现象，一定要确保制动特性点Kres满足可靠性和选择性的要求，同时也要满足灵敏性的要求，Kres不能过大。

仿真模型：

仿真分析：

仿真中只绘了A相动作电流与制动电流仿真模块，其中动作电流：

制动电流：

设置三相断路器模块QF1、QF2的切换时间均为0秒，并设置故障模块Fault1，使电路在0.3~0.5秒间发生三相短路，Fault2故障模块不动作，运行仿真，得变压器保护区内故障时的电流波形，如图所示，纵联差动保护的动作情况如图所示。

从图中可以明显看出，当发生变压器区内故障时动作电流远大于制动电流，保护的控制信号在0.3~0.5秒间变为0，断路器QF1动作，说明本文所设计的纵联差动保护对变压器区内故障能够可靠动作。

设置故障模块Fault2，使电路在在0.3~0.5秒间发生三相短路，Fault1故障模块不动作，运行仿真，得变压器保护区外故障时的电流波形，如图6.7所示，纵联差动保护的动作情况如图所示。

从图中明显看出，当发生变压器区外故障时制动电流远大于差动电流，变压器纵联差动保护的控制信号始终为1，断路器QF1不动作，说明变压器纵联差动保护能够实现制动，可靠不动作。