故障电流频率偏移对风电场主变压器差动保护的影响

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：信号频率偏移时，傅里叶工频算法无法准确提取基频相量，差动保护算法也将会产生很大误差。由于b值一般较大，因此当λ在1附近变化时，信号频率与工频的差值频率电流为差动保护动作电流的主要构成部分。图7-6 采样值差动保护的动作电流与制动电流

1.对相量值差动保护的影响

基于相量值的变压器差动保护如图7-4所示，、为变压器两侧二次电流的相量值。

两侧不同频率正弦电流i₁、i₂分别为

式中，ω₁、ω₂分别为变压器两侧二次电流、的角频率。

两正弦电流对应的相量按各自频率旋转，幅值为

图7-4 基于相量值的变压器差动保护

利用基于信号基频的傅里叶算法可以准确获取两电流基频相量，进而可由式（7-3）、式（7-4）求取稳定的差动与制动电流。但是在微机继电保护中，常利用基于工频分量的傅里叶算法（简称傅里叶工频算法）实现信号基频相量的测量与计算。当信号频率发生偏移时，其固定的采样频率在一个采样周期内采到的点数N′不再等于N（N为一个周期内工频信号采样点数，本文取N=24），工频傅里叶数字滤波器的输出性能就会变差，相应的保护算法将会产生很大的误差。信号频率偏移时，傅里叶工频算法无法准确提取基频相量，差动保护算法也将会产生很大误差。

为分析方便，令式（7-8）两正弦电流幅值均为1，i₁角频率为工频ω₁，i₂角频率ω₂=λω₁偏移工频。利用傅里叶工频算法分别求取两电流基频相量后，可得差动保护动作电流I_op，即

式中，a、b、c、d均为常数，大小取决于电流频率偏移系数λ。

此时差动保护动作电流不再是恒定值，而是另外叠加了三个频率分量的变化值，即（1-λ）f₁、（1+λ）f₁和2λf₁。由于b值一般较大，因此当λ在1附近变化时，信号频率与工频的差值频率电流为差动保护动作电流的主要构成部分。下面取λ=0.8，对工频和40Hz正弦电流作差动分析，动作电流如图7-5中实线所示。动作电流不再保持恒定，主要构成分量为信号频率与工频的差值频率（即10Hz）分量，同时叠加了（1+λ）f₁=90Hz和2λf₁=80Hz频率分量。类似地可以得到该情况下的制动电流的变化规律，如图7-5中虚线所示。由于两侧频率偏移时，基于相量值的差动保护动作电流与制动电流将以多个频率分量大范围波动，不再类似传统工频电流差动保持稳定，因此，若按此动作特性整定差动保护，将无法保证准确稳定地动作。