CN105186452A - 一种移相变压器差动保护实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤SS1实时采集变压器各侧绕组电流；步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3；步骤SS3根据折算后的电流计算差流；步骤SS4判别差动电流是否大于动作门槛，若差动电流大于门槛，差动保护动作切除变压器。本发明不仅适用于普通电力变压器，而且适用于多绕组、任意接线组别、任意相位差的移相变压器，具有极强的通用性，解决了目前移相变压器(包括整流变压器)因差流难以计算而无法实现差动保护的现状。

Description

一种移相变压器差动保护实现方法

技术领域

本发明涉及一种移相变压器差动保护的实现方法，属于电气工程继电保护技术领域。

背景技术

在铝电解、碱电解、盐电解、化工等工业领域，大量使用整流移相变压器。移相变压器具有以下三个功能:①实现一、二次侧线电压的相位偏移以消除谐波；②变换得到需要的二次侧电压；③实现整流器与电网间的电气隔离。

移相变压器特殊的功能决定了其特殊的电气结构，与普通变压器不同，移相变压器二次绕组通常有多组。根据移相绕组的不同，移相变压器可分为高压侧移相和低压侧移相。当为高压侧移相时，高压绕组通常采用外延三角接线方式或“8”字形接线方式，如图1所示。当为低压侧移相时，低压绕组通常采用外延三角接线方式，如图2所示。

移相变压器为多绕组变压器，绕组间的相位差各不相同，例如36脉波整流移相变低压侧移相相位分别为-20，-10,0,10,20,30。变压器差动保护需要对各侧接入电流的相位进行补偿，以确保变压器正常运行时无差流，内部故障时有差流。普通电力变压器通常为整钟点数接线方式，如Y0,△-11接线，Y,△-1接线，差流计算时仅需将Y-△相位转换，即IA’＝IA-IB，或IA’＝IA-IC，B、C相以此类推。而移相变压器各绕组之间相位差不为整钟点数(30°)，因而无法通过简单加减法实现电流相位补偿，差流计算比较复杂，必须重新设计差流计算方法。

目前，出于现场施工条件、投资成本以及技术难度等方面考虑，移相变压器普遍仅配置速断过流和瓦斯保护，未装设差动保护。由于移相变压器低压侧绕组多，内部变比多变，造成其阻抗不易计算，因此给定值整定带来麻烦。另外，速断过流不能反映变压器内部匝间短路、区内高阻接地等故障，因此保护的灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提高移相变压器保护的灵敏度和可靠性，本发明提出一种移相变压器差动保护实现方法，可以适用于任意接线组别、任意相位差的变压器。

本发明采用如下技术方案：一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1实时采集变压器各侧绕组电流；

步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3；

步骤SS3根据折算后的电流计算差流；

步骤SS4判别差动电流是否大于动作门槛，若差动电流大于门槛，差动保护动作切除变压器。

优选地，所述步骤SS1所述的各侧绕组电流包括高压绕组电流i_ha、i_hb、i_hc,低压1～n绕组电流i_lja、i_ljb、i_ljc，其中j＝1,2Λn。

优选地，所述步骤SS2具体包括如下步骤：设高压侧绕组额定电压为U_hN，高压侧绕组CT变比为CT_h，低压侧额绕组定电压为U_lN，低压侧绕组CT变比为CT_l，低压侧绕组与高压侧绕组相位差为根据变压器的基本特性，有

其中 $\mathrm{\ϵ}=\frac{U_{lN}*{\mathrm{CT}}_l}{U_{hN}*{\mathrm{CT}}_h};$

基于任意一个相量可以由两个正交的相量表示，设：

${\stackrel{\·}{I}}_{hA}=\stackrel{\·}{k_1{I}_{lA}}+\stackrel{\·}{k_2{I}_{lB}}---\left(2\right)$

式中为高压侧绕组A相电流相量，为低压侧绕组A、B相电流相量；由于三相电流对称，因此有：

联合式(1)～(3)，可解得：

式(2)给出了高压侧绕组与低压侧绕组电流的等效关系，也即是将低压侧绕组电流折算到高压侧绕组电流的计算方法，即：

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_{lA}=\stackrel{\·}{k_1{I}_{lA}}+\stackrel{\·}{k_2{I}_{lB}}---\left(5\right)$

i′_lja＝k_j1i_lja+k_j2i_ljb

i′_ljb＝k_j1i_ljb+k_j2i_ljc

i′_ljc＝k_j1i_ljc+k_j2i_lja(6)

其中，式(6)即为高压侧绕组电流与低压侧绕组电流关系式。

优选地，所述步骤SS3具体包括如下步骤：式(6)同样适用于采样值的折算，折算后两者的相位已一致，进而直接进行差流计算，即：

i_da＝i_ha+i′_la

i_db＝i_hb+i′_lc(7)

i_dc＝i_hc+i′_la

式(7)即为移相角度为的双绕组变压器的差流计算公式，将其推广到低压侧有n个绕组，并且各绕组移相角度任意的移相变压器，则差流计算公式为：

$i_{da}=i_{ha}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{lja}^{\′}$

$i_{db}=i_{hb}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{ljb}^{\′}---\left(8\right)$

$i_{dc}=i_{hc}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{ljc}^{\′}$

其中，i_ha、i_hb、i_hc为高压绕组电流，i_lja、i_ljb、i_ljc为低压1～n绕组

电流，j＝1,2Λn。

本发明所达到的有益效果：本发明不仅适用于普通电力变压器，而且适用于多绕组、任意接线组别、任意相位差的移相变压器，具有极强的通用性，解决了目前移相变压器(包括整流变压器)因差流难以计算而无法实现差动保护的现状。

附图说明

图1是高压侧移相时，高压绕组采用外延三角接线方式或“8”字形接线方式的示意图。

图2是低压侧移相时，低压绕组通常采用外延三角接线方式。

图3是本发明的一种移相变压器差动保护的实现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图3是本发明的一种移相变压器差动保护的实现方法的流程图，本发明采用如下技术方案：一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1实时采集变压器各侧绕组电流；所述步骤SS1所述的各侧绕组电流包括高压绕组电流i_ha、i_hb、i_hc,低压1～n绕组电流i_lja、i_ljb、i_ljc，其中j＝1,2Λn；

步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3；所述步骤SS2具体包括如下步骤：设高压侧绕组额定电压为U_hN，高压侧绕组CT变比为CT_h，低压侧额绕组定电压为U_lN，低压侧绕组CT变比为CT_l，低压侧绕组与高压侧绕组相位差为根据变压器的基本特性，有

其中 $\mathrm{\ϵ}=\frac{U_{lN}*{\mathrm{CT}}_l}{U_{hN}*{\mathrm{CT}}_h};$

基于任意一个相量可以由两个正交的相量表示，设：

${\stackrel{\·}{I}}_{hA}=\stackrel{\·}{k_1{I}_{lA}}+\stackrel{\·}{k_2{I}_{lB}}---\left(2\right)$

式中为高压侧绕组A相电流相量，为低压侧绕组A、B相电流相量；由于三相电流对称，因此有：

联合式(1)～(3)，可解得：

式(2)给出了高压侧绕组与低压侧绕组电流的等效关系，也即是将低压侧绕组电流折算到高压侧绕组电流的计算方法，即：

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_{lA}=\stackrel{\·}{k_1{I}_{lA}}+\stackrel{\·}{k_2{I}_{lB}}---\left(5\right)$

i′_lja＝k_j1i_lja+k_j2i_ljb

i′_ljb＝k_j1i_ljb+k_j2i_ljc

i′_ljc＝k_j1i_ljc+k_j2i_lja(6)

其中，式(6)即为高压侧绕组电流与低压侧绕组电流关系式。

步骤SS3根据折算后的电流计算差流；所述步骤SS3具体包括如下步骤：式(6)同样适用于采样值的折算，折算后两者的相位已一致，进而直接进行差流计算，即：

i_da＝i_ha+i′_la

i_db＝i_hb+i′_lc(7)

i_dc＝i_hc+i′_la

式(7)即为移相角度为的双绕组变压器的差流计算公式，将其推广到低压侧有n个绕组，并且各绕组移相角度任意的移相变压器，则差流计算公式为：

$i_{da}=i_{ha}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{lja}^{\′}$

$i_{db}=i_{hb}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{ljb}^{\′}---\left(8\right)$

$i_{dc}=i_{hc}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{ljc}^{\′}$

其中，i_ha、i_hb、i_hc为高压绕组电流，i_lja、i_ljb、i_ljc为低压1～n绕组

电流，j＝1,2Λn。

步骤SS4判别差动电流是否大于动作门槛，若差动电流大于门槛，差动保护动作切除变压器。

以上所述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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1实时采集变压器各侧绕组电流；

步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3；

步骤SS3根据折算后的电流计算差流；

步骤SS4判别差动电流是否大于动作门槛，若差动电流大于门槛，差动保护动作切除变压器。

2.根据权利要求1所述的一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，所述步骤SS1所述的各侧绕组电流包括高压绕组电流i_ha、i_hb、i_hc,低压1～n绕组电流i_lja、i_ljb、i_ljc，其中j＝1,2Λn。

3.根据权利要求2所述的一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，所述步骤SS2具体包括如下步骤：设高压侧绕组额定电压为U_hN，高压侧绕组CT变比为CT_h，低压侧额绕组定电压为U_lN，低压侧绕组CT变比为CT_l，低压侧绕组与高压侧绕组相位差为根据变压器的基本特性，有

其中 $\mathrm{\ϵ}=\frac{U_{lN}*{\mathrm{CT}}_l}{U_{hN}*{\mathrm{CT}}_h};$

基于任意一个相量可以由两个正交的相量表示，设：

${\stackrel{\·}{I}}_{hA}=\stackrel{\·}{k_1{I}_{lA}}+\stackrel{\·}{k_2{I}_{lB}}---\left(2\right)$

式中为高压侧绕组A相电流相量，为低压侧绕组A、B相电流相量；由于三相电流对称，因此有：

联合式(1)～(3)，可解得：

式(2)给出了高压侧绕组与低压侧绕组电流的等效关系，也即是将低压侧绕组电流折算到高压侧绕组电流的计算方法，即：

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_{lA}=\stackrel{\·}{k_1{I}_{lA}}+\stackrel{\·}{k_2{I}_{lB}}---\left(5\right)$

i′_lja＝k_j1i_lja+k_j2i_ljb

i′_ljb＝k_j1i_ljb+k_j2i_ljc

i′_ljc＝k_j1i_ljc+k_j2i_lja(6)

其中，式(6)即为高压侧绕组电流与低压侧绕组电流关系式。

4.根据权利要求3所述的一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，所述步骤SS3具体包括如下步骤：式(6)同样适用于采样值的折算，折算后两者的相位已一致，进而直接进行差流计算，即：

i_da＝i_ha+i′_la

i_db＝i_hb+i′_lc(7)

i_dc＝i_hc+i′_la

式(7)即为移相角度为的双绕组变压器的差流计算公式，将其推广到低压侧有n个绕组，并且各绕组移相角度任意的移相变压器，则差流计算公式为：

$i_{da}=i_{ha}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{lja}^{\′}$

$i_{db}=i_{hb}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{ljb}^{\′}---\left(8\right)$

$i_{dc}=i_{hc}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{i}_{ljc}^{\′}$

其中，i_ha、i_hb、i_hc为高压绕组电流，i_lja、i_ljb、i_ljc为低压1～n绕组电流，j＝1,2Λn。