CN102035178A - 一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法 - Google Patents

一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法，与原有的闭锁方法相比，采用了二次谐波单相闭锁原理，克服了原有闭锁方案中空投故障变压器、区外故障后转换为异名相的区内故障时所出现的闭锁时间过长，故障不能迅速切除的问题，极大地提高了保护动作速度，保证了变压器的安全运行；同时，该保护在正常涌流的情况下，能够可靠地闭锁保护，防止电流差动保护的误动作，该方法的实现也不会对原有的保护平台提出更高的要求，实现门槛较低，便于推广使用。

Description

一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法
技术领域
本发明涉及一种电力***变压器的差动保护方法，尤其涉及一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法。
背景技术
变压器是电力***中必不可少的重要设备，为防止变压器在发生内部故障时严重损坏，通常大容量的变压器都要设置电流差动保护作为主保护；电流差动保护的基本原理为基尔霍夫定律。在变压器进行空载合闸和外部故障恢复时，通常都会伴有励磁涌流的产生，易造成电流差动保护的误动作。为避免这种情况的发生，变压器的电流差动保护都要设置励磁涌流闭锁判据。变压器的励磁涌流特征十分复杂，关于如何识别涌流至今也提出了众多方法，有被广泛认可的二次谐波识别法、间断角特征识别、波形相关度识别法、引进直流分量的谐波识别法、附加差电流尖顶波的凹弧特征识别法、附加相位判别的二次谐波制动法，以及一些相关的二次谐波识别法等，它们各有优劣，而一些新方法也需接受实际工程应用的进一步考验。
目前较多采用的是基于二次谐波三相闭锁原理的识别方法，但该方法具有空投故障变压器、区外故障后转换为异名相的区内故障时，出现闭锁时间过长，故障不能迅速切除的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法，以解决现有识别闭锁方法所具有的闭锁时间长，故障不能迅速切除的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法，具体包括如下步骤：
①、测量三相各相差流中的二次谐波含量与三次谐波含量，计算三相差动电流中的计算用的二次谐波分量的有效值，该值等于各相差流中的二次谐波含量与三次谐波含量的0.5倍的差值，如公式（1）所示；
Figure 125321DEST_PATH_IMAGE001
Figure 526347DEST_PATH_IMAGE002
                    （1）
Figure 559156DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 994816DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 625518DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 530151DEST_PATH_IMAGE006
分别为A、B、C相二次谐波含量；
Figure 537290DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 515873DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 317475DEST_PATH_IMAGE009
分别为A、B、C相三次谐波含量；
②、计算三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和，如公式（2）所示；
Figure 693093DEST_PATH_IMAGE010
            （2）
③、某一相差动保护闭锁的第一条件：比较某一相差动电流中基波分量的有效值乘以二次谐波制动系数的值与三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和的大小，即若公式（3）所示公式成立，则表示满足该相差动保护闭锁的第一条件；
Figure 67705DEST_PATH_IMAGE011
                         （3）
其中，
Figure 212378DEST_PATH_IMAGE012
表示三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和；
Figure 512779DEST_PATH_IMAGE013
表示某一相差动电流中基波分量的有效值；
Figure 375692DEST_PATH_IMAGE014
为二次谐波制动系数；
④、某一相差动保护闭锁的第二条件：A、B、C三相中各相的二次谐波和三次谐波计算只有在本相的差流大于0.16倍额定电流才开始起作用，即判别是否闭锁时必须如下公式（4）的条件：
Figure 288416DEST_PATH_IMAGE015
Figure 553175DEST_PATH_IMAGE016
                            （4）
Figure 837526DEST_PATH_IMAGE017
    
⑤、当步骤③和步骤④的第一条件和第二条件均满足时，即闭锁该相差动保护。
本发明用于变压器励磁涌流的闭锁方法与原有的闭锁方法相比，采用了二次谐波单相闭锁原理，克服了原有闭锁方案中空投故障变压器、区外故障后转换为异名相的区内故障时所出现的闭锁时间过长，故障不能迅速切除的问题，极大地提高了保护动作速度，保证了变压器的安全运行；同时，该保护在正常涌流的情况下，能够可靠地闭锁保护，防止电流差动保护的误动作，该方法的实现也不会对原有的保护平台提出更高的要求，实现门槛较低，便于推广使用。本方法具有判断方法简单、计算量较小、可靠性高、无需其它辅助条件等优势，可以广泛适用于各种类型的变压器保护装置；通过数千套保护装置的现场实际运行情况来看，该方案完全能够满足工程的实际需求，有较高的应用价值。
附图说明
图1  本发明用于变压器励磁涌流闭锁方法的实现方案逻辑框图（以A相为例）；
图2  变压器***构成模型及故障点位置示意图；
图3  K3点A相接地，换流变空投录波图；
图4  K3点AB相短路接地，换流变空投录波图；
图5  K1点A相单相接地转为K3点B相接地录波图；
图6  K1点A相单相接地转为K6点B相接地录波图。
具体实施方式
下面结合图1～图6，对本发明的原理及工作步骤予以详细说明和论证。
一、如图1所示为本发明用于变压器励磁涌流闭锁方法的实现方案逻辑框图，由图1可知，其实现过程如下：
①、测量三相各相差流中的二次谐波含量与三次谐波含量，计算三相差动电流中的计算用的二次谐波分量的有效值，该值等于各相差流中的二次谐波含量与三次谐波含量的0.5倍的差值，如公式（1）所示；
Figure 171424DEST_PATH_IMAGE001
Figure 137106DEST_PATH_IMAGE002
                    （1）
Figure 318689DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 474075DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 311581DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 877692DEST_PATH_IMAGE006
分别为A、B、C相二次谐波含量；
Figure 100732DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 726885DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 786108DEST_PATH_IMAGE009
分别为A、B、C相三次谐波含量；
②、计算三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和，如公式（2）所示；
Figure 844325DEST_PATH_IMAGE010
            （2）
③、某一相差动保护闭锁的第一条件：比较某一相差动电流中基波分量的有效值乘以二次谐波制动系数的值与三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和的大小，即若公式（3）所示公式成立，则表示满足该相差动保护闭锁的第一条件；
Figure 500DEST_PATH_IMAGE011
                         （3）
其中，表示三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和；
Figure 344073DEST_PATH_IMAGE013
表示某一相差动电流中基波分量的有效值；
Figure 438937DEST_PATH_IMAGE014
为二次谐波制动系数；
④、某一相差动保护闭锁的第二条件：A、B、C三相中各相的二次谐波和三次谐波计算只有在本相的差流大于0.16倍额定电流才开始起作用，即判别是否闭锁时必须如下公式（4）的条件：
Figure 387302DEST_PATH_IMAGE015
Figure 355258DEST_PATH_IMAGE016
                            （4）
    
⑤、当步骤③和步骤④的第一条件和第二条件均满足时，即闭锁该相差动保护。
本实施以A相为例，首先计算出三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和
Figure 851409DEST_PATH_IMAGE018
，其次，在本相的差流
Figure 919859DEST_PATH_IMAGE019
满足大于0.16倍额定电流的条件下，测量A相差动电流中基波分量的有效值
Figure 245667DEST_PATH_IMAGE020
，若
Figure 563516DEST_PATH_IMAGE012
大于
Figure 16494DEST_PATH_IMAGE021
,其中，
Figure 690183DEST_PATH_IMAGE014
为二次谐波制动系数，则A相差动保护被A相励磁涌流判据闭锁。同理，B相和C相的判别闭锁的方法与A相相同。
如图2所示为本发明变压器***的一种构成模型及故障点位置示意图，图中设有K1～K8的八个故障点，现以出现以下不同故障的情况进行说明。
二、空投故障变压器时进行方案的对比说明：
现以把新的二次谐波闭锁判据【以下简称新判据】与原来的二次谐波闭锁判据【以下简称老判据】进行试验对比分析；
老判据是指电流差动保护中应用最为广泛的二次谐波闭锁判据，即三相差电流中任一相二次谐波含量超过整定值，闭锁三相差动保护的方案，表达公式为：
其中，X代表A、B、C三相中的任意一项；
Figure 742770DEST_PATH_IMAGE014
为二次谐波制动系数；
以K3点出现故障为例进行介绍，如图3～图4所示为当出现不同故障时，手动进行换流变空投的示意图。
新老判据的对比如表二所示： 
表一：新老判据的对比
 
从表一可知，不同的判据得出的结果相差很大，采用新判据后，比率差动保护的速度大幅提升。
三、区外故障转换为异名相区内故障的对比说明：
现以K1点A相故障接地转变为K3或K6点B相接地为例进行介绍，如图5～图6所示。
新老判据的对比如表二所示： 
                    表二   新老判据的对比
Figure 822907DEST_PATH_IMAGE024
从表二可知，不同的判据得出的结果相差很大：在这种情况下，采用老判据的比率差动保护没有动作；而采用新判据后的比率差动保护可以快速动作。
由上可知，与原有闭锁方法相比，本发明的用于变压器励磁涌流闭锁的方法在空投故障变压器、区外故障后转换为异名相的区内故障时，极大地提高了保护动作速度，保证了变压器的安全运行；同时，该保护在正常涌流的情况下，能够可靠地闭锁保护，防止电流差动保护的误动作，具有极高的推广价值。

Claims (1)

1.一种用于变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：
①、测量三相各相差流中的二次谐波含量与三次谐波含量，计算三相差动电流中的计算用的二次谐波分量的有效值，该值等于各相差流中的二次谐波含量与三次谐波含量的0.5倍的差值，如公式（1）所示；
Figure 122151DEST_PATH_IMAGE001
Figure 462127DEST_PATH_IMAGE002
                   （1）
Figure 445127DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 964970DEST_PATH_IMAGE004
、、
Figure 290220DEST_PATH_IMAGE006
分别为A、B、C相二次谐波含量；
Figure 494937DEST_PATH_IMAGE007
、、
Figure 284087DEST_PATH_IMAGE009
分别为A、B、C相三次谐波含量；
②、计算三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和，如公式（2）所示；
Figure 480713DEST_PATH_IMAGE010
            （2）
③、某一相差动保护闭锁的第一条件：比较某一相差动电流中基波分量的有效值乘以二次谐波制动系数的值与三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和的大小，即若公式（3）所示公式成立，则表示满足该相差动保护闭锁的第一条件；
Figure 969463DEST_PATH_IMAGE011
                         （3）
其中，
Figure 660470DEST_PATH_IMAGE012
表示三相差动电流中的二次谐波分量的有效值之和；
Figure 121538DEST_PATH_IMAGE013
表示某一相差动电流中基波分量的有效值；
Figure 472754DEST_PATH_IMAGE014
为二次谐波制动系数；
④、某一相差动保护闭锁的第二条件：A、B、C三相中各相的二次谐波和三次谐波计算只有在本相的差流大于0.16倍额定电流才开始起作用，即判别是否闭锁时必须如下公式（4）的条件：
Figure 192765DEST_PATH_IMAGE016
                            （4）
Figure 259072DEST_PATH_IMAGE017
    
⑤、当步骤③和步骤④的第一条件和第二条件均满足时，即闭锁该相差动保护。
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