CN110768210B - 变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置 - Google Patents

变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置，方法包括：当变压器某一侧电流传感器发生断线故障时，对变压器的电流突变量、变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量进行判断；当变压器高压侧或中压侧某相的电流突变量大于电流突变量门槛值，变压器对应侧零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于电压门槛值时，控制启动元件启动；当变压器低压侧某相的电流突变量大于电流突变量门槛值，变压器对应侧负序电压或负序电压突变量大于电压门槛值时，控制启动元件启动。本发明实现了即使在变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，电流突变量启动元件仍能够可靠启动。

Description

变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置
技术领域
本发明属于电力***继电保护技术领域，具体涉及变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置。
背景技术
现有技术中，电流突变量启动元件通过有效的电流传感器实时检测各相电流的变化情况，来判断被保护设备是否发生故障，该启动元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为变压器保护的主要启动元件。但是，上述通过实时检测各相电流变化的方法适用于变压器的任一侧电流传感器没有发生断线故障的情况，当变压器存在某一侧电流传感器发生断线故障时，上述电流突变量启动判别失效，无法保证判别的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置，用于解决当变压器存在某一侧电流传感器发生断线故障时，上述电流突变量启动判别失效，无法保证判别的可靠性问题。
基于上述目的，一种变压器保护的电流突变量启动方法的技术方案如下：
当变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，对变压器任一侧任一相的电流突变量进行判断，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量进行判断；
当存在变压器高压侧或中压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动；
当存在变压器低压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的负序电压或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
基于上述目的，变压器保护装置的技术方案如下：
包括处理器，用于执行指令以实现如上述的变压器保护的电流突变量启动方法。
上述两个技术方案的有益效果是：
本发明的电流突变量启动方法及元件，在变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，通过对变压器任一侧任一相的电流突变量判断，并结合零序电压、零序电压突变量、负序电压和负序电压突变量中任一个条件判断，实现了即使在变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，电流突变量启动元件仍能够可靠启动。
变压器低压侧的***通常是小电流接地***，在变压器低压侧单相接地时***存在零序电压，但变压器仍可以持续运行一段时间，因此变压器低压侧不能采用零序电压、零序电压突变量判据，只能采用负序电压和负序电压突变量进行判别；而变压器高压侧或中压侧为大电流接地***时，***不存在单相接地故障时继续运行的情况，因此可以采用零序电压、零序电压突变量、负序电压和负序电压突变量进行判别。根据变压器的实际运行工况，结合变压器对应侧零序电压、零序电压突变量、负序电压和负序电压突变量综合判断，防止电流突变量启动元件误启动。
进一步，对变压器对应侧的零序电压进行判断的判别方程为：
3U0(t)>3U0.SET
上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，3U0.SET为所述设定的电压门槛值中的零序电压定值。具体的，所述3U0.SET的取值范围为0.06UN～0.15UN，其中UN为变压器的额定电压值。
进一步，对变压器对应侧的负序电压进行判断的判别方程为：
U2(t)>U2.SET
上式中U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，U2.SET为所述设定的电压门槛值中的负序电压定值。具体的，所述U2.SET的取值范围为0.06UN～0.10UN，其中UN为变压器的额定电压值。
进一步，对变压器对应侧的零序电压突变量进行判断的判别方程为：
|3U0(t)-3U0(t-2T)|>Δ3U0.SET
上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，3U0(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的零序电压幅值，Δ3U0.SET为所述设定的电压门槛值中的零序电压突变量定值。具体的，所述Δ3U0.SET的取值范围为0.015UN～0.04UN，其中UN为变压器的额定电压值。
进一步，对变压器对应侧的负序电压突变量进行判断的判别方程为：
|U2(t)-U2(t-2T)|>ΔU2.SET
上式中U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，U2(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的负序电压幅值，ΔU2.SET为所述设定的电压门槛值中的负序电压突变量定值。具体的，所述ΔU2.SET的取值范围为0.01UN～0.03UN，其中UN为变压器的额定电压值。
附图说明
图1是现有技术中的220kV变压器主接线方式示意图；
图2是本发明方法实施例一中电流突变量启动方法的启动逻辑示意图；
图3是本发明方法实施例二中电流突变量启动方法的启动逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
方法实施例一：
本发明的变压器保护的电流突变量启动方法主要应用于智能电网的就地化变压器保护装置中，在现有对电流突变量进行判断的基础上，通过增加对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量进行判断，并与设定的电压门槛值比较，来决定是否控制变压器保护的电流突变量启动元件启动，防止在变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，造成电流突变量启动元件拒动，以提高变压器保护装置的可靠性。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1所示的220kV变压器主接线方式，变压器保护装置采集变压器的高压侧电流TA1和电压TV1、中压侧电流TA2和电压TV2、低压侧电流TA3和电压TV3，根据相应侧电流和电压，分别建立变压器高压侧、中压侧和低压侧电流突变量启动判据。其中变压器高压侧、中压侧和低压侧电流突变量启动判据分别作为一个独立的功能模块，放置在变压器保护装置中，每个功能模块始终投入，用于实现变压器保护的电流突变量启动方法，其启动逻辑如图2所示，具体步骤如下：
判断变压器任一侧任一相的电流突变量是否大于设定的电流突变量门槛值；判断变压器对应侧的相电流是否大于设定的电流门槛值。
具体的，判断过程中包括两个判据：
(1)相电流突变量启动判据(简称判据一)，该判据中，变压器高压侧或中压侧或低压侧任一相电流突变量满足的判别方程(即电流突变量判别条件)为：
|IΦ1(t)-IΦ1(t-T)|>1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+ΔISET
上式中IΦ1(t)为变压器高压侧或中压侧或低压侧某一相在t时刻的电流幅值，IΦ1(t-T)为变压器对应相在t时刻一周期T前的相电流幅值，1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+ΔISET为设定的电流突变量门槛值，其中IΦ1(t-2T)为变压器对应相在t时刻两周期2T前的相电流幅值；ΔISET为突变量启动电流定值，ΔISET取max{0.2Ie，0.1IN}，其中Ie为变压器对应侧的二次额定负荷电流，IN为变压器对应侧的电流传感器二次额定值。
(2)相电流启动判据(简称判据二)，该判据中，变压器对应侧有相电流启动满足的判别方程为：
Figure BDA0002266854950000051
上式中IΦ1.MAX(t)为变压器对应侧的三相电流中的最大相电流幅值，IΦ1.SET为相电流定值，取1.2Ie。
当存在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的相电流大于相应的电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动，向变压器保护装置发电流突变量启动报文，并开放相关出口继电器的启动电源。
为了防止变压器的CT(电流传感器)断线时上述相电流的判断失效，CT断线时闭锁相电流启动判据(即闭锁对相电流的判断)，自动投入变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量判据(简称判据三)，该判据中，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量进行判断的判别方程为：
Figure BDA0002266854950000061
上述各公式依次对应为零序电压判别条件、负序电压判别条件、零序电压突变量判别条件、负序电压突变量条件，上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，3U0(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的零序电压幅值，U2(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的负序电压幅值.
设定的电压门槛值包括3U0.SET、U2.SET、Δ3U0.SET、ΔU2.SET，其中3U0.SET为零序电压定值，3U0.SET的取值范围为0.06UN～0.15UN，其中UN为变压器的额定电压值，优选取0.1UN；U2.SET为负序电压定值，U2.SET的取值范围为0.06UN～0.10UN，优选取0.08UN；Δ3U0.SET为零序电压突变量定值，Δ3U0.SET的取值范围为0.015UN～0.04UN，优选取0.02UN；ΔU2.SET为负序电压突变量定值，ΔU2.SET的取值范围为0.01UN～0.03UN，优选取0.02UN。
需要说明的是，在进行电压门槛值设置时，由于一般情况下负序电压突变量比零序电压突变量小，因此设置的负序电压定值比零序电压定值小；而为了提高保护的可靠性，优选的将上述零序电压突变量定值和负序电压突变量定值均设置的比较小。
基于上述电压门槛值的设置，当存在变压器高压侧或中压侧某一相的电流突变量大于相应的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于相应的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
当存在变压器低压侧某一相的电流突变量大于相应的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的负序电压或负序电压突变量大于相应的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
变压器电流突变量启动元件启动后，固定延时返回，整组复归时间为7s。
本发明的电流突变量启动方法及元件，在变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，通过对变压器任一侧任一相的电流突变量判断，并结合零序电压、零序电压突变量、负序电压和负序电压突变量中任一个条件判断，实现了即使在变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，仍能够保证电流突变量启动元件的可靠启动。
本实施例中，上述判据一和判据二可以同时判别，变压器的CT断线时判据一和判据三可以同时判别，作为其他实施方式，先对判据一进行判别，根据判据一的结果决定是否进行判据二或三的判别，当判据一的判别方程不满足时，直接判定为电流突变量启动元件不启动，而不再进行判据二和判据三的判别，以节省计算量和提高计算效率。
方法实施例二：
为了判断电流突变量启动元件是否启动，本实施例的电流突变量启动方法与方法实施例一相同的是，均包括三个判据，即判据一、判据二和判据三，其启动逻辑如图3所示，其中判据一和判据三与方法实施例一中的记载相同，不同的是在判据二中增加了零序电流和负序电流启动判据，因此，变压器对应侧有相电流或零序电流或负序电流启动满足的判别方程为：
Figure BDA0002266854950000081
上述各公式依次对应为相电流判别条件、零序电流判别条件和负序电流判别条件，上式中IΦ1.MAX(t)为变压器对应侧的三相电流中的最大相电流幅值，3I0(t)为变压器对应侧的零序电流幅值，I2(t)为变压器对应侧的负序电流幅值，设定的电流门槛值包括IΦ1.SET、3I0.SET、I2.SET，其中IΦ1.SET为相电流定值，取1.2Ie；3I0.SET为零序电流定值，取0.1IN；I2.SET为负序电流定值，取0.2IN。
当存在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流大于相应的电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动，向变压器保护装置发电流突变量启动报文，并开放相关出口继电器的启动电源。
为了防止变压器的CT(电流传感器)断线时上述相电流、零序电流和负序电流的判断失效，CT断线时闭锁相电流、零序电流和负序电流启动判据(即闭锁对相电流、零序电流和负序电流的判断)，自动投入变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量判据(简称判据三)，由于本实施例中的判据三与记载在方法实施例一中的判据三相同，本实施例中不再赘述。
变压器保护装置实施例：
本实施例提出一种变压器保护装置，包括处理器，用于执行指令以实现如下步骤：
当变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，对变压器任一侧任一相的电流突变量进行判断，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量进行判断。
当存在变压器高压侧或中压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
当存在变压器低压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的负序电压或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
由于在方法实施例一和二中对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故不再详细进行描述。

Claims (10)

1.一种变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
当变压器的任一侧电流传感器没有发生断线故障时，判断变压器任一侧任一相的电流突变量是否大于设定的电流突变量门槛值，判断变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流是否大于设定的电流门槛值；当存在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动；
当变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，闭锁对相电流、零序电流和负序电流的判断，对变压器任一侧任一相的电流突变量进行判断，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量进行判断；
当存在变压器高压侧或中压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动；
当存在变压器低压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的负序电压或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动；
所述设定的负序电压门槛值小于设定的零序电压门槛值；
变压器保护的电流突变量启动元件启动后，固定延时返回。
2.根据权利要求1所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，对变压器对应侧的零序电压进行判断的判别方程为：
3U0(t)＞3U0.SET
上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，3U0.SET为所述设定的电压门槛值中的零序电压定值。
3.根据权利要求2所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，所述3U0.SET的取值范围为0.06UN～0.15UN，其中UN为变压器的额定电压值。
4.根据权利要求1所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，对变压器对应侧的负序电压进行判断的判别方程为：
U2(t)＞U2.SET
上式中U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，U2.SET为所述设定的电压门槛值中的负序电压定值。
5.根据权利要求2所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，所述U2.SET的取值范围为0.06UN～0.10UN，其中UN为变压器的额定电压值。
6.根据权利要求1所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，对变压器对应侧的零序电压突变量进行判断的判别方程为：
|3U0(t)-3U0(t-2T)|＞Δ3U0.SET
上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，3U0(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的零序电压幅值，Δ3U0.SET为所述设定的电压门槛值中的零序电压突变量定值。
7.根据权利要求2所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，所述Δ3U0.SET的取值范围为0.015UN～0.04UN，其中UN为变压器的额定电压值。
8.根据权利要求1所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，对变压器对应侧的负序电压突变量进行判断的判别方程为：
|U2(t)-U2(t-2T)|＞ΔU2.SET
上式中U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，U2(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的负序电压幅值，ΔU2.SET为所述设定的电压门槛值中的负序电压突变量定值。
9.根据权利要求8所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，所述ΔU2.SET的取值范围为0.01UN～0.03UN，其中UN为变压器的额定电压值。
10.一种变压器保护装置，其特征在于，包括处理器，用于执行指令以实现如权利要求1-9任一项所述的变压器保护的电流突变量启动方法。
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