Fast Differential Protection of Low-frequency Transformer Based on Fault Negative Sequence Component

GU Qiaogen; ZHANG Xiaoyu; LYU Hang; SUN Zhongmin; WU Xiaodan

doi:10.7500/AEPS20220629001

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Fast Differential Protection of Low-frequency Transformer Based on Fault Negative Sequence Component

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

- Fast Differential Protection of Low-frequency Transformer Based on Fault Negative Sequence Component
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 7, Pages: 184-192(2023)
- 作者机构：
  
  1.南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市 211102
  2.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
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2021YFB2401100)
- DOI：10.7500/AEPS20220629001
  CLC：
- Received：29 June 2022，
  
  Revised：2022-12-24，
  
  Published Online：08 March 2023，
  
  Published：10 April 2023
- 稿件说明：
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顾乔根,张晓宇,吕航等.基于故障负序分量的低频变压器快速差动保护[J].电力系统自动化,2023,47(7):184-192.

GU Qiaogen,ZHANG Xiaoyu,LYU Hang,et al.Fast Differential Protection of Low-frequency Transformer Based on Fault Negative Sequence Component[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(7):184-192.
顾乔根,张晓宇,吕航等.基于故障负序分量的低频变压器快速差动保护[J].电力系统自动化,2023,47(7):184-192. DOI： 10.7500/AEPS20220629001.

GU Qiaogen,ZHANG Xiaoyu,LYU Hang,et al.Fast Differential Protection of Low-frequency Transformer Based on Fault Negative Sequence Component[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(7):184-192. DOI： 10.7500/AEPS20220629001.

摘要

低频变压器是低频输电系统的核心器件之一。实验表明低频系统的故障暂态过程多变，低频变压器的短路电气量特征与常规变压器有较大差异。由于励磁涌流判据开放速度缓慢，低频变压器发生区内故障时常规纵差保护的速动性受到影响。文中提出了基于故障负序分量方向原理的低频变压器快速差动保护。首先，分析了模块化多电平矩阵变换器（M3C）低频输电系统的变压器区内故障特性以及M3C换频器响应情况；其次，分析了负序计算的数值方法对负序差动影响，并通过分析低频系统故障初期的窗口时间内的负序特征，提出了故障负序分量方向的判别方法；进一步，讨论了该方法在变压器非正常工况下对励磁涌流如何区分判别。最后，以实际工程为例建立仿真模型，针对典型区内故障对所提方法进行了仿真验证。

Abstract

Low-frequency transformer is one of the core components of low-frequency transmission system. Experiments show that the fault transient process of the low-frequency system is variable

and the short-circuit electrical characteristics of low-frequency transformers are quite different from those of conventional transformers. Due to the slow unblocking speed of the excitation inrush current criterion

the rapidity of the conventional longitudinal differential protection is affected when the low-frequency transformer has an internal fault. This paper presents a fast differential protection for low-frequency transformer based on the principle of fault negative-sequence component direction. Firstly

the transformer internal fault characteristics and the response of the modular multilevel matrix converter (M3C) in the M3C-based low-frequency transmission system are analyzed. Secondly

the influence of the numerical method for negative-sequence calculation on the negative sequence differential is analyzed. and the identification method of the negative sequence component direction of the fault is obtained by analyzing the negative sequence characteristics in the window time of the initial phase of the low-frequency system fault. Furthermore

the discrimination of excitation inrush current under abnormal conditions of transformer is discussed. Finally

a simulation model is established by taking an actual project as a case

and the proposed method is verified by simulation for typical internal faults.

关键词

Keywords

references

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