CN104332953B - 一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法 - Google Patents

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滕俊
胡兵
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Nanjing SAC Automation Co Ltd
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法，包括以下步骤，S01，差流计算；S02，当前采样时刻差流波形不对称判别；S03，周波时间内波形不对称判别;S04，组合闭锁逻辑：根据步骤S03获取的A相、B相、C相三相差流波形不对称情况，采用组合逻辑闭锁差动保护;本发明从现有方法存在的技术缺陷出发，全面考虑了变压器励磁涌流波形的各种形态以及励磁涌流对短路故障识别的影响，结合电力变压器固有的相角转换特性，提出了一种励磁涌流组合闭锁方法，该方法能够高效地区别励磁涌流和故障电流，有利于提高变压器差动保护的可靠性和快速性。

Description

一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法
技术领域
本发明涉及电力***继电保护技术领域，具体涉及一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法。
背景技术
当变压器在空载合闸时，由于变压器剩磁以及铁芯磁通的非线性，会产生幅值很大的励磁涌流。
由于变压器励磁涌流仅存在于空投侧，即变压器差动保护计算出的差流为励磁涌流，因此当励磁涌流大于差动保护门槛时，如果没有正确的涌流识别及闭锁方法，将导致差动保护误动作。
目前，常用的变压器励磁涌流闭锁方法有二次谐波闭锁和波形对称闭锁。二次谐波闭锁方法是利用变压器励磁涌流含有大量的谐波分量，尤其是二次谐波，当检测到差流二次谐波分量高于设定门槛时，闭锁差动保护。波形对称闭锁，是利用变压器励磁涌流往往偏向于时间轴的一侧，电流波形正负半波不对称的特点，当检测到差流波形不对称时闭锁差动保护。
按照国网继电保护技术设计规范要求，对于110kV及以上电压等级的变压器差动保护应采用双重化配置，两套保护采用不同的涌流闭锁原理。通常一套采用二次谐波闭锁原理，另一套采用波形对称闭锁原理。
基于波形对称原理的涌流闭锁方法常用的有分相闭锁和三相闭锁方式，分相闭锁，即A(B、C)相差流波形不对称仅闭锁A(B、C)相差动保护；三相闭锁，即任意一相差流波形不对称将同时闭锁三相差动保护。
现有技术分相闭锁逻辑为：BA＝DA；BB＝DB；BC＝DC；
现有技术三相闭锁逻辑：BA＝BB＝BC＝DA||DB||DC；
式中，BA、BB、BC分别为A、B、C相差动保护涌流闭锁结果，DA、DB、DC分别为A、B、C相差流波形不对称判别输出。
分相闭锁方式的差动保护灵敏度高，但是由于变压器高低压侧接线方式不同，差流存在Y/△变换关系，变换后差流存在其中一相波形对称的可能，因此容易造成变压器空投时差动保护误动；三相闭锁的方式差动保护可靠性高，但当空投变压器于区内接地故障时，由于非故障相差流波形不对称，容易误闭锁差动保护。
发明内容
本发明通过分析现有方法存在的缺陷，提出了一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法，该方法对A相、B相、C相分相进行当前采样时刻差流波形不对称判别、一个周波时间波形不对称判别，对A相、B相、C相波形对称的各种组合情况，进行相应的闭锁差动保护，包含了所有A相、B相、C相波形对称的组合情况，实现简单，性能可靠。解决了分相闭锁与三相闭锁方法存在的缺陷，避免继电保护装置因励磁涌流误动或拒动。
本发明技术方案如下：
本发明组合闭锁逻辑为：
BA＝DA||(DB&DC)
BB＝DB||(DA&DC)
BC＝DC||(DA&DB)
BA、BB、BC分别为A、B、C相差动保护涌流闭锁结果，DA、DB、DC分别为A、B、C相差流波形不对称判别输出。
本发明组合闭锁逻辑考虑以下两种情况：
(1)当一相励磁涌流较大，另外两相励磁涌流较小时(此类情况较为常见)对于Y/△-11接线方式的变压器，高压侧电流折算至差流的公式为：
其中，idA、idB、idC分别为A相、B相、C相差流，ihA、ihB、ihC分别为A相、B相、C高压侧电流；
经Y/△变换后，B相差流idB波形近似对称，因此如果采用分相闭锁逻辑，将导致差动保护误动作。而采用组合闭锁，由于A、C两相差流波形均不对称，因此能够可靠地闭锁B相差动保护。
(2)当变压器空载合闸于单相接地故障时，以A相接地故障为例，当空投变压器于A相接地故障时，由于B相差流由B、C两相励磁涌流合成，波形严重畸变而不对称，因此如果采用三相闭锁逻辑，将误闭锁三相差动，导致差动保护拒动。而采用组合闭锁逻辑时，A、C两相差动满足动作条件，能够快速切除故障。
一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法，具体包括以下步骤，
S01，差流计算：采集变压器高、中、低各侧电流，并对电流采样值滤直处理(滤除直流分量)后计算差流采样值id(t)；
S02，当前采样时刻差流波形不对称判别：
分别判断A相、B相、C相差流当前采样时刻是否对称，判断公式为式(1)：
其中id(t)为当前采样时刻的差流采样值，id(t-π)为t采样时刻半周波前的差流采样值，fset为不对称度门槛(阈值)，如果上式成立则判当前采样时刻A相或者B相或者C相差流波形不对称；
S03，周波时间(一个波形周期时间)内波形不对称判别：分别对A相、B相、C相递归统计最近一个周波时间内差流不对称点数，如果大于不对称点数门槛(不对称点数阈值，通过历史数据获取)，则判为周波时间内波形不对称；
S04，组合闭锁逻辑：根据步骤S03获取的A相、B相、C相三相差流波形不对称情况，采用组合逻辑闭锁差动保护，组合逻辑闭锁差动保护具体包括：当A相差流波形不对称，或者B相、C相差流波形同时不对称，闭锁A相差动保护；当B相差流波形不对称，或者A相、C相差流波形同时不对称，闭锁B相差动保护；当C相差流波形不对称，或者A相、B相差流波形同时不对称，闭锁C相差动保护。
即步骤S04表示的本发明组合闭锁逻辑为：
BA＝DA||(DB&DC)
BB＝DB||(DA&DC)
BC＝DC||(DA&DB)
与现有技术相比，本发明包括以下有益效果：
本发明对A相、B相、C相分相进行当前采样时刻差流波形不对称判别、一个周波时间波形不对称判别，对A相、B相、C相波形对称的各种组合情况，进行相应的闭锁差动保护，包含了所有A相、B相、C相波形对称的组合情况，实现简单，性能可靠。本发明解决了分相闭锁与三相闭锁方法存在的缺陷，避免继电保护装置因励磁涌流误动或拒动；全面考虑了变压器励磁涌流波形的各种形态以及励磁涌流对短路故障识别的影响，结合电力变压器固有的相角转换特性，能够高效地区别励磁涌流和故障电流，有利于提高变压器差动保护的可靠性和快速性。
附图说明
图1为本发明一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法流程示意图；
图2为高压侧励磁涌流及经Y/△变换后差流波形图；
图3为变压器器空投于A相接地故障，故障电流及差流波形；
图4为变压器器空投于A相接地故障，故障电流及差流波形放大示意图；
图5为本发明组合闭锁逻辑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法，包括以下步骤，
S01，差流计算：采集变压器高、中、低各侧电流，并对电流采样值滤直处理(滤除直流分量)后计算差流采样值id(t)；
S02，当前采样时刻差流波形不对称判别：
分别判断当前采样时刻A相、B相、C相差流是否对称，判断公式为式(1)：
其中id(t)为当前采样时刻的差流采样值，id(t-π)为本次采样时刻(t时刻)半周波前的差流采样值，fset为不对称度门槛，如果上式成立则判当前采样时刻差流波形不对称(A相、B相、C相分别判断)；
S03，周波时间内波形不对称判别：分别对A相、B相、C相递归统计最近一个周波时间内差流不对称点数，如果大于不对称点数门槛，则判为周波时间内波形不对称；
S04，组合闭锁逻辑：根据步骤S03获取的A相、B相、C相三相差流波形不对称情况，采用组合逻辑闭锁差动保护，组合逻辑闭锁差动保护具体包括：当A相差流波形不对称，或者B相、C相差流波形同时不对称，闭锁A相差动保护；当B相差流波形不对称，或者A相、C相差流波形同时不对称，闭锁B相差动保护；当C相差流波形不对称，或者A相、B相差流波形同时不对称，闭锁C相差动保护。
如图5所示，即步骤S04本发明组合闭锁逻辑为：
BA＝DA||(DB&DC)
BB＝DB||(DA&DC)
BC＝DC||(DA&DB)；
BA、BB、BC分别为A、B、C相差动保护涌流闭锁结果，DA、DB、DC分别为A、B、C相差流波形不对称判别输出。
本发明组合闭锁逻辑考虑以下两种情况：
(1)当一相励磁涌流较大，另外两相励磁涌流较小时(此类情况较为常见)对于Y/△-11接线方式的变压器，高压侧电流折算至差流的公式为：
其中，idA、idB、idC分别为A相、B相、C相差流，ihA、ihB、ihC分别为A相、B相、C高压侧电流；
如图2所示，经Y/△变换后，B相差流idB波形近似对称，因此如果采用分相闭锁逻辑，将导致差动保护误动作。而采用组合闭锁，由于A、C两相差流波形均不对称，因此能够可靠地闭锁B相差动保护。
(2)当变压器空载合闸于单相接地故障时，以A相接地故障为例，当空投变压器于A相接地故障时，其故障电流及差流波形图3所示，各波形放大后如图4所示，由于B相差流由B、C两相励磁涌流合成，波形严重畸变而不对称，因此如果采用三相闭锁逻辑，将误闭锁三相差动，导致差动保护拒动。而采用本发明组合闭锁逻辑时，A、C两相差动满足动作条件，能够快速切除故障。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于波形对称的励磁涌流组合闭锁方法，其特征在于，包括以下步骤，
S01，差流计算：采集变压器高、中、低各侧电流，并对电流采样值滤直处理后计算差流采样值id(t)；
S02，当前采样时刻差流波形不对称判别：
分别判断当前采样时刻A相、B相、C相差流是否对称，判断公式为式(1)：
其中id(t)为当前采样时刻的差流采样值，id(t-π)为采样时刻半周波前的差流采样值，fset为不对称度门槛，如果上式成立则判当前采样时刻差流波形不对称；
S03，周波时间内波形不对称判别：分别对A相、B相、C相递归统计最近一个周波时间内差流不对称点数，如果大于不对称点数门槛，则判为周波时间内波形不对称；
S04，组合闭锁逻辑：根据步骤S03获取的A相、B相、C相三相差流波形不对称情况，采用组合逻辑闭锁差动保护，组合逻辑闭锁差动保护具体包括：当A相差流波形不对称，或者B相、C相差流波形同时不对称，闭锁A相差动保护；当B相差流波形不对称，或者A相、C相差流波形同时不对称，闭锁B相差动保护；当C相差流波形不对称，或者A相、B相差流波形同时不对称，闭锁C相差动保护。
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