Causes and Countermeasures of Misoperation for Start-up Over-current Protection of New-generation Condenser and Transformer Unit

Yuping ZHENG; Shuyan PAN; Jimin CHAI; Zuowei ZHENG; Chonghao WU; Feng LONG

doi:10.7500/AEPS20210604001

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Causes and Countermeasures of Misoperation for Start-up Over-current Protection of New-generation Condenser and Transformer Unit

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Causes and Countermeasures of Misoperation for Start-up Over-current Protection of New-generation Condenser and Transformer Unit
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 5, Pages: 105-111(2022)
- 作者机构：
  
  1.南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司),江苏省南京市 211106
  2.智能电网保护和运行控制国家重点实验室,江苏省南京市 211106
  3.常州工学院电气信息工程学院,江苏省常州市 213032
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Fund of China-State Grid Joint Fund for Smart Grid(U1866603)
- DOI：10.7500/AEPS20210604001
  CLC：
- Received：04 June 2021，
  
  Revised：2021-10-19，
  
  Published Online：02 December 2021，
  
  Published：10 March 2022
- 稿件说明：
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郑玉平,潘书燕,柴济民等.新一代调相机变压器组启机过流保护误动作原因及对策[J].电力系统自动化,2022,46(5):105-111.

ZHENG Yuping,PAN Shuyan,CHAI Jimin,et al.Causes and Countermeasures of Misoperation for Start-up Over-current Protection of New-generation Condenser and Transformer Unit[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(5):105-111.
郑玉平,潘书燕,柴济民等.新一代调相机变压器组启机过流保护误动作原因及对策[J].电力系统自动化,2022,46(5):105-111. DOI： 10.7500/AEPS20210604001.

ZHENG Yuping,PAN Shuyan,CHAI Jimin,et al.Causes and Countermeasures of Misoperation for Start-up Over-current Protection of New-generation Condenser and Transformer Unit[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(5):105-111. DOI： 10.7500/AEPS20210604001.

摘要

新一代调相机变压器组启机升压惰转过程中机端会出现幅值较大且波形畸变的电流，导致启机过流保护误动作。文中理论推导了升压主变压器铁芯磁链的实时计算公式，并通过PSCAD仿真进一步验证了公式的准确性。综合理论分析与仿真结果可知，变压器剩磁和机端电压幅值的不断升高可能导致其铁芯饱和，从而产生幅值较大且具有波形畸变特征的励磁涌流，引起保护动作。考虑到实际工程运行中，将调相机转子绕组视为一个大电感，当调相机在并网失败或故障下退出运行等工况灭磁时，调相机励磁电流不能突变，机端电压会缓降至0，变压器出现剩磁的概率较小。对于启机中出现的保护误动问题，应对策略为：一是在升压变压器直流电阻试验后进行消磁处理，可降低变压器发生铁芯饱和的概率，或者减小变压器铁芯饱和程度从而降低励磁涌流幅值；二是考虑到此保护仅在启机过程中投入运行，从保护调相机组安全、宁误动不拒动的角度出发，可采用传统的二次谐波按相闭锁启机过流保护方法，以应对变压器发生铁芯饱和的工况。

Abstract

During the start-up voltage boost inertial rotation of the new-generation condenser and transformer unit

the current with large amplitude and distorted waveform will appear at the condenser terminal

resulting in the misoperation of the start-up over-current protection. In this paper

the real-time calculation formula of iron-core flux linkage of boost transformer is deduced theoretically

and the accuracy of the formula is further verified by PSCAD simulation. Based on the theoretical analysis and simulation results

it can be seen that the increasing amplitude of transformer remanence and condenser terminal voltage may lead to iron-core saturation

resulting in inrush current with large amplitude and waveform distortion

causing protection operation. Considering that the rotor winding of the condenser is regarded as a large inductance in the actual project operation

when the condenser is deenergized under grid connection failure or out of operation under fault conditions

the excitation current of the condenser cannot change suddenly

the condenser terminal voltage will slowly drop to 0

and the probability of remanence flux of the transformer is small. For the protection misoperation during start-up process

the countermeasures are as follows: first

degaussing treatment after DC resistance test of the boost transformer can reduce the probability of core saturation

or reduce the saturation degree of the transformer iron-core

so as to reduce the amplitude of inrush current; secondly

considering that this protection is only put into operation during the start-up process

from the perspective of protecting the safety of the condenser unit and preferring misoperation to operation rejection

the traditional second-harmonic phase blocking start-up over-current protection method can be adopted to deal with the operation condition of transformer core saturation.

关键词

Keywords

references

刘振亚，张启平，王雅婷，等 . 提高西北新甘青750 kV 送端电网安全稳定水平的无功补偿措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 5 ）： 1015 - 1022 .

LIU Zhenya ， ZHANG Qiping ， WANG Yating ， et al . Research on reactive compensation strategies for improving stability level of sending-end of 750 kV grid in Northwest China ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 5 ）： 1015 - 1022 .

朱丽萍，刘文颖，邵冲，等 . 基于调相机与SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 6 ）： 107 - 113 .

ZHU Liping ， LIU Wenying ， SHAO Chong ， et al . Control strategy of suppressing wind turbine tripping based on coordination between synchronous condenser and SVC in sending-end network of HVDC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 6 ）： 107 - 113 .

王强，李天然，唐小波，等 . 应对多馈入直流换相失败的同步调相机布点方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 1 ）： 222 - 227 .

WANG Qiang ， LI Tianran ， TANG Xiaobo ， et al . Method of site selection for synchronous condenser responding to commutation failures of multi-infeed DC system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 222 - 227 .

李辉，王震，周挺，等 . 含同步调相机的直流受端换流站全工况下多模式协调控制策略［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 17 ）： 122 - 134 .

LI Hui ， WANG Zhen ， ZHOU Ting ， et al . Multi-mode coordinated control strategy for DC receiving converter station with synchronous condenser under full operating conditions ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 17 ）： 122 - 134 .

李志强，蒋维勇，王彦滨，等 . 大容量新型调相机关键技术参数及其优化设计［J］. 大电机技术， 2017 （ 4 ）： 15 - 22 .

LI Zhiqiang ， JIANG Weiyong ， WANG Yanbin ， et al . Key technical parameters and optimal design of new types of large capacity synchronous condenser ［J］. Large Electric Machine and Hydraulic Turbine ， 2017 （ 4 ）： 15 - 22 .

国家电网有限公司 . 调相机变压器组保护技术规范： Q/GDW 11767—2017 ［S］. 2017 .

State Grid Corporation of China . Technical specification for synchronous condenser-transformer unit protection equipment ： Q/GDW 11767—2017 ［S］. 2017 .

大型发电机变压器继电保护整定计算导则： DL/T 684—2012 ［S］. 2012 .

Guide of calculating settings of relay protection for large generator and transformer ： DL/T 684—2012 ［S］. 2012 .

李玉平，桑建斌，包明磊，等 . 高压变频工况下调相机启机保护的分析与改进［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 17 ）： 184 - 191 .

LI Yuping ， SANG Jianbin ， BAO Minglei ， et al . Analysis and improvement of starting protection for synchronous condenser in high-voltage variable frequency condition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 17 ）： 184 - 191 .

邹东霞，余锐，聂娟红，等 . 300 Mvar大型同步调相机的启动及继电保护［J］. 电力系统保护与控制， 2016 ， 44 （ 20 ）： 160 - 164 .

ZOU Dongxia ， YU Rui ， NIE Juanhong ， et al . SFC start and relay protection of 300 Mvar large synchronous condenser ［J］. Power System Protection and Control ， 2016 ， 44 （ 20 ）： 160 - 164 .

桂林，李岩军，詹荣荣，等 . 大型调相机内部故障特征及纵向零序电压保护性能分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 8 ）： 145 - 149 .

GUI Lin ， LI Yanjun ， ZHAN Rongrong ， et al . Analysis of internal fault characteristics and longitudinal zero-sequence overvoltage protection performance of large-scale condenser ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 145 - 149 .

桑建斌，包明磊，李玉平，等 . 300 Mvar调相机继电保护的分析与改进［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 6 ）： 217 - 223 .

SANG Jianbin ， BAO Minglei ， LI Yuping ， et al . Analysis and improvement of relay protection of 300 Mvar synchronous condenser ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 6 ）： 217 - 223 .

郑作伟，郑玉平，潘书燕，等 . 调相机失磁保护励磁电压判据性能分析与改进［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 174 - 181 .

ZHENG Zuowei ， ZHENG Yuping ， PAN Shuyan ， et al . Performance analysis and improvement of excitation voltage criterion for loss of excitation protection of condenser ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 174 - 181 .

王亚婧，朱宏超，袁亚洲，等 . 大型调相机惰转并网过程中的励磁控制策略［J］. 电气技术， 2019 （ 3 ）： 89 - 92 .

WANG Yajing ， ZHU Hongchao ， YUAN Yazhou ， et al . The excitation system control strategy for running down grid-connection of large capacity synchronous condenser ［J］. Electrical Engineering ， 2019 （ 3 ）： 89 - 92 .

杨合民，郑玉平，王小红，等 . 大型同步调相机惰转并网成功率计算方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 24 ）： 74 - 78

YANG Hemin ， ZHENG Yuping ， WANG Xiaohong ， et al . Calculation method of success rate for idling grid-connection of large synchronous condensers ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 24 ）： 74 - 78 .

郑玉平，何大瑞，潘书燕 . 变压器铁芯饱和统一模型建立及其判别方法［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 24 ）： 118 - 124 .

ZHENG Yuping ， HE Darui ， PAN Shuyan . Model construction and identification of transformer core saturation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 24 ）： 118 - 124 .

赵志刚，李晓雪，姬俊安，等 . 基于Preisach磁滞模型的电工钢片磁特性模拟［J］. 高电压技术， 2019 ， 45 （ 12 ）： 4038 - 4046 .

ZHAO Zhigang ， LI Xiaoxue ， JI Jun’an ， et al . Simulation of magnetic properties of electrical steel sheets based on Preisach model ［J］. High Voltage Engineering ， 2019 ， 45 （ 12 ）： 4038 - 4046 .

潘书燕，郑玉平，吴崇昊，等 . 变压器新型励磁涌流识别元件［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 19 ）： 63 - 67 .

PAN Shuyan ， ZHENG Yuping ， WU Chonghao ， et al . A new identification component for inrush current of power transformer ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 19 ）： 63 - 67 .

王维俭 . 电气主设备继电保护原理与应用［M］. 2版 .北京：中国电力出版社， 2002 .

WANG Weijian . Principle and application of relay protection for electrical main equipment ［M］. 2nd ed . Beijing ： China Electric Power Press ， 2002 .

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