CN106451353A - 一种多变压器保护方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多变压器保护方案，属于电力***保护技术领域。本发明包括多台变压器，设置有大于变压器的数量、小于两倍的变压器数量的保护装置，将电流互感器采集的变压器高低压两侧的电流数据经合并单元传送至一台共用的交换机，交换机以广播方式将电流数据同时发送给与交换机相连的各保护装置。各保护装置相互通信和配合，当至少有两台变压器同时运行时，部分保护装置均对应保护一台变压器，多出变压器数量的其余保护装置共同分担所有变压器的保护，实现所有变压器的双重化保护；当只有一台变压器运行时，所有保护装置同时保护所运行的变压器，实现所运行变压器的多重保护。本发明降低了保护成本，同时提高保护可靠性。

Description

一种多变压器保护方案

技术领域

本发明涉及电力***保护技术领域，具体地，特别涉及一种多变压器保护方案。

背景技术

变电站是电力***电能传输与转换的关键节点，其中配置了大量一次设备和二次设备。其中一次设备包括变压器、母线、断路器、线路、电压和电流互感器等。二次设备包括各种保护和监控装置。现有变电站保护按照分布式原则设计，分为变压器保护、母线保护、线路保护等。

在一个变电站中，一般至少有两台变压器，以保证当一台变压器故障或检修时，还有另一台变压器保持给重要负荷(例如一、二级负荷)和大部分负荷(一般不小于60％)供电。以220kV及以上等级变压器保护为例，每个变压器保护装置只为一个变压器服务，而每个变压器需要双重化保护，以保证在一个保护装置故障时还有另外一个保护装置提供保护。图1是现有双变压器双重化保护原理示意图，如图1所示，在变电站中包含两台变压器，变压器#1和变压器#2，其中，变压器#1的保护装置是保护1A和保护1B，变压器#2的保护装置是保护2A和保护2B。由于变压器采用差动保护，因此，每个保护装置都需要从对应变压器高低压两侧的电流互感器中获取电流信号。现有保护方案虽然提高了保护的可靠性，有效防止保护拒动，但缺点是成本很高，而且由于保护装置数量多导致二次接线复杂，二次回路带来的误动问题突出。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种多变压器保护方案，利用智能变电站的通信网和交换机，实现每个变压器的双重保护，降低成本，解决了现有保护方案成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述多变压器保护方案，包括多台变压器，每台变压器的高压侧和低压侧均分别配置有电子式电流互感器，电子式电流互感器分别采集变压器的高压侧和低压侧的电流数据，将电流数据经过合并单元传送至一台共用的交换机，共用的交换机以广播方式同时发送给与交换机相连接的各保护装置，其中，保护装置的数量大于变压器的数量、小于两倍的变压器的数量；

当多台变压器中至少有两台变压器同时运行时，部分保护装置均对应保护一台变压器，多出变压器数量的其余保护装置共同分担所有变压器的保护，实现所有变压器的双重化保护；当多台所述变压器中只有一台变压器运行时，所有保护装置同时保护所运行的变压器，实现所运行变压器的多重保护。

优选的，当保护同一台变压器的保护装置的个数为偶数时，则保护装置根据各自的判别结果独立决定是否跳闸；当保护同一台变压器的保护装置的个数为奇数时，每个保护装置均接收其余保护装置的判别结果，并以少数服从多数进行表决，决定是否跳闸。

优选的，所述多变压器保护方案，包括两台变压器，变压器#1和变压器#2，且为两台变压器设置三个保护装置，保护1、保护2和保护3，两台变压器高压侧和低压侧共配置有四个电子式电流互感器，电子式电流互感器采集变压器高压侧和低压侧的电流数据，将电流数据经过合并单元传送至一台共用的交换机，共用的交换机以广播方式同时发送给保护1、保护2和保护3；

当变压器#1和变压器#2同时运行时，保护1对应保护变压器#1，保护2对应保护变压器#2，保护3同时保护变压器#1和变压器#2；当变压器#1或者变压器#2单独运行时，保护1、保护2和保护3同时保护所运行的变压器。

进一步地，优选的，保护同一台变压器的保护装置采用不同的原理识别励磁涌流，以使保护原理互补，防止保护装置误动作。

优选的，变压器#1和变压器#2同时运行时，保护同一台变压器的保护装置根据各自的判别结果独立决定是否跳闸。

优选的，变压器#1或者变压器#2单独运行时，每个保护装置均接收其余两个保护装置的判别结果，并进行三取二表决，决定是否跳闸。

进一步地，在表决前，任何保护装置出现故障，则其余保护装置根据各自的判别结果独立决定是否跳闸。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

一、将多台变压器的电子式电流互感器输出的电流信号与多个保护装置通过通信网中的交换机连接，所有保护装置共同保护多台变压器，实现每台变压器的双重保护，且所用的保护装置的数量小于传统的多台变压器保护中的保护装置的数量，降低了成本，且简化了二次接线，解决了二次接线复杂，二次回路带来误动的问题；

二、保护同一台变压器的多个保护装置采用不同的励磁涌流识别原理，达到原理互补、防止保护误动的效果；

三、设计动态保护模式：双变压器运行时，每个变压器都有双重保护，无论保护正常工作还是有故障，保护效果与现有技术一样；单变压器运行时，该变压器有三重保护，采用三取二表决和不同的励磁涌流识别原理，有效防止保护误动，使保护更可靠。

附图说明

图1是现有双变压器各自双重化保护原理示意图；

图2是本发明所述双变压器保护方案原理示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步详细的说明，以便于本发明更加清楚和易于理解。

以双变压器为例对本发明做详细说明，图2是本发明所述双变压器保护方案原理示意图，如图2所示，包括两台变压器，变压器#1和变压器#2，为两台变压器设置三个保护装置，简称保护1、保护2和保护3，三个保护装置都采用差动保护作为主保护，在两台变压器的高压侧和低压侧共配置四个电流互感器，且为电子式电流互感器，电子式电流互感器采集的电流数据经过合并单元传送至一台共用的交换机，共用的交换机以广播方式同时发送给保护1、保护2和保护3。每个电子式电流互感器采集的电流数据可以传送至与交换机相连的任何一个保护装置，每个保护装置能够接收交换机发送的所有电流数据。

当变压器#1和变压器#2同时运行时，保护1对应保护变压器#1，保护2对应保护变压器#2，保护3则同时保护变压器#1和变压器#2，三个保护装置共同保护两台变压器，且每台变压器都有双重保护，无论保护正常工作还是出现故障，效果都与现有技术一样，但是与传统的双变压器需要配置四个保护装置相比，本发明只使用三个保护装置就达到了双重保护的效果，降低了成本，且简化了二次接线。

考虑到变电站在实际运行中，随着负荷大小的变化，以及变压器故障和检修的需要，经常出现只有一台变压器在运行的情况。因此，三个保护装置可以与变电站层设备通信以获取两台变压器的实际投运情况，分为双变压器同时运行、仅变压器#1运行和仅变压器#2运行三种投运情况，并以此动态调整三个保护装置的保护功能。当只有一台变压器运行时，三个保护装置同时保护所运行的变压器，使该变压器有三重保护。

无论是双变压器同时运行还是仅有一台变压器运行，保护同一台变压器的多个不同保护装置采用不同的原理识别励磁涌流，以达到保护原理互补，防止保护误动的效果。其中，识别励磁涌流的原理包括二次谐波制动原理、间断角制动原理和波形对称制动原理等。当然，不同的保护装置也可以采用相同的原理识别励磁涌流。

当双变压器同时运行时：

保护1对应保护变压器#1，采用二次谐波制动原理识别励磁涌流；

保护2对应保护变压器#2，采用二次谐波制动原理识别励磁涌流；

保护3同时保护变压器#1和变压器#2，采用间断角制动原理识别励磁涌流；

其中，保护1和保护3，以及保护2和保护3，采用了不同的原理识别励磁涌流，以防止保护误动。而由于保护1和保护2分别保护不同的变压器，所以，保护1和保护2采用了相同的原理识别励磁涌流。

在上述保护模式下，保护同一台变压器的保护1和保护3，以及保护2和保护3，分别以各自对于是否跳闸保护的判别结果来独立决定是否跳闸。

当仅变压器#1运行时：

保护1保护变压器#1，采用二次谐波制动原理识别励磁涌流，并接收保护2和保护3对于是否跳闸保护的判别结果，进行三取二表决，从而决定是否跳闸；

保护2保护变压器#1，采用波形对称制动原理识别励磁涌流，并接收保护1和保护3对于是否跳闸保护的判别结果，进行三取二表决，从而决定是否跳闸；

保护3保护变压器#1，采用间断角制动原理识别励磁涌流，并接收保护1和保护2对于是否跳闸保护的判别结果，进行三取二表决，从而决定是否跳闸；

当仅变压器#2运行时：

保护1保护变压器#2，采用二次谐波制动原理识别励磁涌流，并接收保护2和保护3对于是否跳闸保护的判别结果，进行三取二表决，从而决定是否跳闸；

保护2保护变压器#2，采用波形对称制动原理识别励磁涌流，并接收保护1和保护3对于是否跳闸保护的判别结果，进行三取二表决，从而决定是否跳闸；

保护3保护变压器#2，采用间断角制动原理识别励磁涌流，并接收保护1和保护2对于是否跳闸保护的判别结果，进行三取二表决，从而决定是否跳闸；

对于仅变压器#1运行和仅变压器#2运行两种情况下的保护模式，保护1、保护2和保护3采用不同原理识别励磁涌流，以防止保护误动；当保护1、保护2和保护3中有任何保护装置出现故障时，不再进行表决，其余保护装置根据各自对于是否跳闸的判别结果独立决定是否跳闸；在进行三取二表决之前，发现保护装置无法获得其他任何一个保护装置的判别结果，即认为有保护装置出现故障。

从CPU负担和实用性看，在双变压器同时运行时，由于保护3要保护两台变压器，所以保护3的CPU负担为常规保护装置的两倍，在不升级CPU的情况下，保护3的保护动作时间比常规保护装置的保护动作时间慢几ms至十几ms，而这是可以接受的。此外，保护1或者保护2先于保护3动作，因此，对于每台变压器而言，保护的快速性不变。即使选择升级保护3的CPU，升级CPU的费用比多配置一个保护装置的成本低很多，所以，本发明可以降低保护成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多变压器保护方案，其特征在于，包括多台变压器，每台所述变压器的高压侧和低压侧均分别配置有电子式电流互感器，所述电子式电流互感器分别采集所述变压器的高压侧和低压侧的电流数据，将所述电流数据经过合并单元传送至一台共用的交换机，共用的交换机以广播方式同时发送给与所述交换机相连接的各保护装置，所述保护装置的数量大于所述变压器的数量、小于两倍的所述变压器的数量；

当多台所述变压器中至少有两台变压器同时运行时，部分所述保护装置均对应保护一台所述变压器，多出变压器数量的其余所述保护装置共同分担所有变压器的保护，实现所有变压器的双重化保护；当多台所述变压器中只有一台变压器运行时，所有所述保护装置同时保护所运行的变压器，实现所运行变压器的多重保护。

2.根据权利要求1所述的多变压器保护方案，其特征在于，当保护同一台变压器的保护装置的个数为偶数时，则所述保护装置根据各自的判别结果独立决定是否跳闸；当保护同一台变压器的保护装置的个数为奇数时，每个所述保护装置均接收其余所述保护装置的判别结果，并以少数服从多数进行表决，决定是否跳闸。

3.根据权利要求1所述的多变压器保护方案，其特征在于，包括两台变压器，变压器#1和变压器#2，且为两台变压器设置三个保护装置，保护1、保护2和保护3，两台变压器高压侧和低压侧共配置有四个电子式电流互感器，所述电子式电流互感器采集所述变压器高压侧和低压侧的电流数据，将所述电流数据经过合并单元传送至一台共用的交换机，共用的交换机以广播方式同时发送给所述保护1、所述保护2和所述保护3；

当所述变压器#1和所述变压器#2同时运行时，所述保护1对应保护所述变压器#1，所述保护2对应保护所述变压器#2，所述保护3保护所述变压器#1和所述变压器#2；当所述变压器#1或者所述变压器#2单独运行时，所述保护1、所述保护2和所述保护3同时保护所运行的变压器。

4.根据权利要求1或3所述的多变压器保护方案，其特征在于，保护同一台变压器的保护装置采用不同的原理识别励磁涌流。

5.根据权利要求3所述的多变压器保护方案，其特征在于，所述变压器#1和所述变压器#2同时运行时，保护同一台变压器的保护装置根据各自的判别结果独立决定是否跳闸。

6.根据权利要求3所述的多变压器保护方案，其特征在于，所述变压器#1或者所述变压器#2单独运行时，每个保护装置均接收其余两个保护装置的判别结果，并进行三取二表决，决定是否跳闸。

7.根据权利要求2或6所述的多变压器保护方案，其特征在于，在表决前，任何保护装置出现故障，则其余所述保护装置根据各自的判别结果独立决定是否跳闸。