BR112017003796B1 - Método e dispositivo de proteção diferencial para monitorar um transformador trifásico - Google Patents
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Abstract
método e dispositivo de proteção diferencial para monitorar um transformador trifásico. a invenção se refere a um método de proteção diferencial para monitorar um transformador trifásico (10), em que valores medidos de corrente são gravados para cada fase em todos os lados (10a, 10b) do transformador (10), uma formação relacionada com fase dos valores de diferença é realizada usando os valores medidos de corrente a partir de um lado de referência (10a), por um lado, e valores medidos de corrente ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude a partir de todos os outros lados (10b), por outro lado, e um erro interno é detectado se pelo menos um dos valores de diferença excede um valor limite, em que, a fim de formar os valores medidos de corrente ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, os valores gravados para todas as fases em todos os outros lados (10b) são sujeitados inicialmente a um ajuste de amplitude com a formação de valores medidos de corrente ajustados pela amplitude e então são submetidos a um ajuste de ângulo de fase. a fim de permitir que o deslocamento de ângulo de fase seja ajustado livremente, é proposto que a seguinte equação seja usada para o ajuste de ângulo de fase dos valores medidos de corrente a partir do particular outro lado (10b) do transformador (10): com o coeficiente de matriz. a invenção também se refere a um dispositivo de proteção diferencial (11) configurado de maneira correspondente.
Description
[001] A invenção se refere a um método de proteção diferencial para monitorar um transformador trifásico para falhas internas, em que valores de corrente medidos definindo a curva de corrente dentro da respectiva fase são registrados para cada fase em todos os lados do transformador, uma formação de valor de diferença relacionada com fase é realizada usando os valores de corrente medidos registrados a partir de um lado de referência do transformador, por um lado, e valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude a partir de todos os outros lados do transformador, por outro lado, enquanto forma respectivos valores de diferença, e uma falha interna é detectada no transformador se pelo menos um dos valores de diferença excede um valor limite pré-especificado, em que, de maneira a formar os valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, os valores de corrente medidos para todas as fases registradas em todos os outros lados do transformador são sujeitados inicialmente a um ajuste de amplitude com a formação de valores de corrente medidos ajustados pela amplitude usando a razão do transformador, após o qual os valores de corrente medidos ajustados pela amplitude são submetidos a um ajuste de ângulo de fase com a formação de valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, que compensa para o deslocamento de fase causado pelo transformador.
[002] O uso de um assim chamado método de proteção diferencial é conhecido para a proteção de transformadores trifásicos em sistemas de fornecimento de energia elétrica. Isto envolve valores de corrente medidos que são registrados em todos os lados do transformador sendo comparados entre si fase a fase por meio de um dispositivo de proteção diferencial; uma falha interna é detectada se a diferença nos valores de corrente medidos em todos os lados do transformador excede um valor limite pré-especificado para pelo menos uma fase.
[003] Já que um transformador em si causa uma mudança na amplitude e no ângulo de fase, os valores de corrente medidos de pelo menos um lado deve ser ajustado com relação à sua amplitude e o seu ângulo de fase antes de formar o valor de diferença, de maneira a obter valores de corrente medidos que podem ser comparados entre si para ambos os lados do transformador. Para a amplitude, este ajuste é feito usando a razão de transformador conhecida do transformador. O ajuste de amplitude é suficientemente bem conhecido do perito, e, portanto, não será explicado em maior detalhe neste ponto. Para o ângulo de fase, um ajuste também ocorre que faz uso de matrizes de ajuste apropriadas. A respectiva matriz de ajuste para transformadores convencionais é derivada a partir do grupo de vetor do transformador, e pode ser derivado, por exemplo, a partir de tabelas adequadas. Tabelas de ajuste correspondentes comumente estão disponíveis para os deslocamentos de ângulo de fase em degraus de 30°.
[004] Um método de proteção diferencial para um transformador com matrizes de ajuste pré-especificadas escalonadas deste tipo é, por exemplo, conhecido a partir da publicação de patente alemã DE 102 61 837 A1.
[005] Como um resultado, em particular, da alimentação de energia a partir de fontes de energia renováveis que estão apenas disponíveis de maneira descontínua, a aplicação de assim chamados transformadores de deslocamento de fase com qualquer deslocamento de fase adequado que pode ser ajustado durante a operação está aumentando. Usando as matrizes de ajuste conhecidas que podem ser definidas nas etapas, tais transformadores podem ser protegidos contra falhas apenas através de um ajuste correspondentemente insensível do valor limite para a proteção diferencial. Portanto existe uma necessidade que métodos de proteção diferencial e dispositivos de proteção diferencial com os quais o ajuste do valor de corrente medido para o deslocamento de ângulo de fase que na verdade está presente pode ser continuamente realizado. Um exemplo de um método de proteção diferencial com ajuste de ângulo de fase contínuo é conhecido, por exemplo, a partir de US 6.507.184 Bl. No método conhecido, o ajuste é realizado usando uma matriz de ajuste com componentes de ajuste que são ortogonais entre si.
[006] A invenção dirige-se ao objetivo de prover um método alternativo para o ajuste de ângulo de fase dos valores de corrente medidos em um método de proteção diferencial e um dispositivo de proteção diferencial, que permite um ajuste livre do deslocamento de ângulo de fase e pode ser realizado de maneira comparativamente simples.
[007] Para alcançar este objetivo, um método de proteção diferencial do tipo mencionado acima está configurado de tal modo que a seguinte equação é usada para o ajuste de ângulo de fase dos valores de corrente medidos do respectivo outro lado do transformador:
com os coeficientes de matriz 
onde I''a = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado do transformador para a fase a; I''b = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado do transformador para a fase b; I''c = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado do transformador para a fase c; I'a = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado do transformador para a fase a; I'b = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado do transformador para a fase b; I'c = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado do transformador para a fase c; α = deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado do transformador com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência do transformador.
[008] A matriz de ajuste proposta com os coeficientes de matriz k vantajosamente pode ser usada para o ajuste de ângulo de fase dos valores de corrente medidos no ângulo de fase arbitrário α.
[009] Este deslocamento de ângulo de fase α se aplica quando sob carga para os valores de corrente medidos, e corresponde, quando não sob carga (quando efetivamente nenhum fluxo de corrente através do transformador), para o deslocamento de ângulo de fase causado com relação às voltagens ("voltagem sem carga").
[0010] A comparação de proteção diferencial dos valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude do respectivo outro lado do transformador e dos valores de corrente medidos registrados para o lado de referência do transformador então ocorre. Tanto um valor limite que possui uma pré-especificação fixa ou um valor limite dinâmico pode ser usado aqui. Para uma comparação de valor limite dinâmico, é possível, por exemplo, em adição a os valores de corrente de diferença, também para determinar assim chamados valores de corrente de estabilização que fornecem, por exemplo, a soma dos valores de corrente medidos - ajustados pela amplitude e ajustados pelo ângulo de fase se for necessário - e para avaliar a posição de um par de valores consistindo de um valor de corrente de diferença e um valor de estabilização associado em um diagrama de desarmar. O valor limite então pode ser especificado no diagrama de desarmar como uma ou uma pluralidade de curva(s) que dependem da corrente de estabilização.
[0011] O lado primário do transformador, por exemplo, pode ser usado como o seu lado de referência. Os respectivos outros lados do transformador neste caso são formados por um ou uma pluralidade de lados secundários. No caso de um transformador com dois lados, o lado primário, por exemplo, pode ser o lado de alta voltagem e o lado secundário (o outro lado) o lado de baixa voltagem do transformador. Outras especificações relacionadas com a lateral, no entanto, também são possíveis dentro do contexto da invenção, provido que seja garantido que através do ajuste dos valores de corrente medidos, as alterações com relação à amplitude e ângulo de fase causada pelo transformador em si são compensados.
[0012] Se em um lado do transformador, devido a um tratamento de ponto neutro associado, uma corrente neutra surge e pode influenciar a medição de diferencial de proteção, é possível de acordo com uma forma vantajosa de modalidade do método de proteção diferencial de acordo com a invenção para prover que nenhum ajuste de ângulo de fase, uma correção de um componente de corrente neutra dos valores de corrente medidos ajustados pela amplitude do respectivo outro lado do transformador também ocorre, em que, neste caso, o ajuste de ângulo de fase é realizado de acordo com a seguinte equação estendida:
com o fator de componente de corrente neutral 
onde I'e = corrente de ponto neutro ajustada pela amplitude.
[0013] Quando comparado com o ajuste de ângulo de fase sem uma correção de corrente neutra, aqui apenas o termo que depende da corrente de ponto neutro
[0014] É anexado, com o fator de componente de corrente neutra f(α), para a matriz de ajuste.
[0015] De acordo com uma forma vantajosa da modalidade do método de proteção diferencial de acordo com a invenção, é provido neste contexto que a corrente de ponto neutro é determinada por medição e é submetida a um ajuste de amplitude que faz uso da razão do transformador, formando uma corrente de ponto neutro ajustada pela amplitude.
[0016] Esta forma de modalidade é adequada quando a corrente de ponto neutro pode ser determinada por um transdutor de corrente dedicada. Se a corrente de ponto neutro não aparece naquele lado do transformador para o qual o ajuste de amplitude e ajuste de ângulo de fase dos valores de corrente medidos é realizado, a corrente de ponto neutro deve ser ajustada antecipadamente em termos da sua amplitude que faz uso da razão do transformador. Um modo possível de medir a corrente de ponto neutro é conhecido, por exemplo, a partir de DE4416048C1.
[0017] Como uma alternativa a esta forma de modalidade também é possível, de acordo com outra forma vantajosa da modalidade do método de proteção diferencial de acordo com a invenção, para prover que a corrente de ponto neutro é calculada a partir dos valores de corrente medidos ajustados pela amplitude de um lado do transformador.
[0018] Este cálculo pode ocorrer usando os valores de corrente medidos ajustados pela amplitude como na sequência, e é conhecido do perito como "eliminação de corrente neutra":
[0019] Uma forma vantajosa da modalidade do método de acordo com a invenção adicionalmente provê que o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado do transformador com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência do transformador é pré- especificado como um parâmetro.
[0020] Esta forma da modalidade está adequada em particular para transformadores em que o deslocamento de ângulo de fase é rigidamente predeterminado pela construção. Através do uso da equação de ajuste descrita acima, o ajuste de ângulo de fase aqui pode ocorrer em um ângulo de fase arbitrário (não apenas em degraus de 30°). O parâmetro a ser usado para o ajuste do deslocamento de ângulo de fase é citado comumente pelo fabricante do transformador, e corresponde com o deslocamento de ângulo de fase causado quando o transformador não está sob carga com relação às voltagens ("voltagem sem carga").
[0021] Uma forma vantajosa alternativa da modalidade provê que o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado do transformador com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência do transformador seja determinado por medição.
[0022] Nesta forma de modalidade, a maior capacidade dinâmica e flexibilidade possível do ajuste da matriz de ajuste pode ser alcançada pelo fato de que o deslocamento de ângulo de fase na verdade presente pode ser medido de maneira contínua ou em intervalos de tempo específicos, e usados para o controle do ajuste de ângulo de fase.
[0023] A determinação do deslocamento de ângulo de fase por medição pode ocorrer quando o transformador está sob carga, por exemplo, usando as correntes de sequência positiva formadas a partir dos valores de corrente medidos de um respectivo lado. Quando o transformador não está sob carga, o deslocamento de ângulo de fase pode ser determinado usando as voltagens em todos os lados do transformador, provido que equipamento de medição adequado está presente e que o dispositivo de proteção diferencial possui entradas de medição apropriadas.
[0024] De acordo com uma forma alternativa da modalidade do método de proteção diferencial de acordo com a invenção adicionalmente é provido que o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado do transformador com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência do transformador é derivado a partir da posição de um comutador de derivação do transformador.
[0025] Nesta forma de modalidade, a posição do transformador comutador de derivação é registrada e um correspondente deslocamento de ângulo de fase é derivado a partir disto. Correspondentes tabelas ou listas classificadas como uma gravação de dados em um dispositivo de proteção diferencial que está realizando o método de proteção diferencial, por exemplo, pode ser usado para este propósito. Assim é provido de acordo com um desenvolvimento vantajoso desta forma da modalidade do método de proteção diferencial de acordo com a invenção, que o deslocamento de ângulo de fase é determinado usando uma tabela que fornece a respectiva posição do comutador de derivação junto com o deslocamento de ângulo de fase que ele causa. Tal tabela comumente é armazenada em uma memória de dados de um dispositivo de proteção diferencial realizando o método de proteção diferencial no curso de uma configuração de dispositivo.
[0026] De acordo com um desenvolvimento alternativo, no entanto, também pode ser provido que o deslocamento de ângulo de fase é determinado usando uma equação matemática que descreve o respectivo deslocamento de ângulo de fase dependendo da respectiva posição do comutador de derivação. A configuração de tal equação depende, por exemplo, do acoplamento magnético e elétrico das indutâncias do transformador. Os coeficientes desta equação são derivados a partir de razões de contagem de enrolamento. O ajuste de comutador de derivação está incluído como uma variável ou parâmetro.
[0027] Em termos do dispositivo de proteção diferencial, o objetivo referido acima é alcançado por um dispositivo de proteção diferencial para monitorar um transformador trifásico para falhas internas, com um dispositivo de registro de valor medido que está configurado para registrar valores de corrente medidos definindo a curva de corrente dentro da respectiva fase para cada fase em todos os lados do transformador, e com um dispositivo de avaliação que é projetado para realizar uma formação de valor de diferença relacionada com fase usando os valores de corrente medidos registrados a partir de um lado de referência do transformador, por um lado, e valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude a partir de todos os outros lados do transformador, por outro lado, enquanto forma respectivos valores de diferença, e para detectar uma falha interna no transformador se pelo menos um dos valores de diferença excede um valor limite pré-especificado. O dispositivo de avaliação aqui é projetado, de maneira a formar os valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, para submeter inicialmente os valores de corrente medidos para todas as fases registradas em todos os outros lados do transformador para um ajuste de amplitude com a formação de valores de corrente medidos ajustados pela amplitude usando a razão do transformador, e então para submeter os valores de corrente medidos ajustados pela amplitude para um ajuste de ângulo de fase com a formação de valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, que compensa para o deslocamento de fase causado pelo transformador.
[0028] É provido de acordo com a invenção que o dispositivo de avaliação é projetado para usar a seguinte equação para o ajuste de ângulo de fase dos valores de corrente medidos de um lado do transformador:
com os coeficientes de matriz 
onde I''a = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase a; I''b = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase b; I''c = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase c; I'a = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase a; I'b = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase b; I'c = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase c; α = deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado (10b) do transformador (10) com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência (10a) do transformador (10).
[0029] De acordo com uma forma da modalidade do dispositivo de proteção diferencial de acordo com a invenção, é provido para correção de corrente neutra que nenhum ajuste de ângulo de fase, uma correção de um componente de corrente neutra dos valores de corrente medidos ajustados pela amplitude do respectivo outro lado do transformador também ocorre, em que, neste caso, o ajuste de ângulo de fase é realizado de acordo com a seguinte equação estendida:
com o fator de componente de corrente neutra 
onde I'e = corrente de ponto neutro ajustada pela amplitude.
[0030] Uma forma de vantagem adicional da modalidade do dispositivo de acordo com a invenção adicionalmente provê que o dispositivo de registro de valor medido do dispositivo de proteção diferencial compreende meios para registrar a posição de um comutador de derivação do transformador. Os meios para registrar a posição do comutador de derivação, por exemplo, podem compreender uma ou uma pluralidade de entradas binárias do dispositivo de registro de valor medido que são seguidos por uma lógica de avaliação.
[0031] De acordo com uma forma vantajosa adicional da modalidade do dispositivo de acordo com a invenção adicionalmente pode ser provido que o dispositivo de registro de valor medido ou o dispositivo de avaliação do dispositivo de proteção diferencial compreende meios para registrar o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado do transformador com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência do transformador. Os meios podem, por exemplo, compreender uma lógica apropriada para calcular o deslocamento de ângulo de fase a partir dos valores de corrente medidos que foram medidos. Alternativamente, a detecção de ângulo de fase, no entanto, também pode ser feita por meio de um dispositivo separado, de forma que os meios para registrar o deslocamento de ângulo de fase são formados neste caso por uma entrada de sinal apropriada do dispositivo de registro de valor medido que é conectado com o dispositivo separado e recebe o deslocamento de ângulo de fase que foi determinado como um sinal de entrada. Já que o deslocamento de ângulo de fase das correntes quando sob carga corresponde, como explicado acima, com o deslocamento de fase das voltagens quando não está sob carga, a medição do deslocamento de ângulo de fase também pode ser realizada por uma medição de voltagem correspondente quando não está sob carga. Os meios para registrar o deslocamento de ângulo de fase então são configurados de maneira correspondente como uma alternativa ou em adição à medição de voltagem.
[0032] Todas as explicações que se referem ao método de acordo com a invenção feita acima e abaixo também se aplicam ao dispositivo de acordo com a invenção, e vice-versa de uma maneira similar; em particular, o dispositivo de acordo com a invenção está configurado para realizar o método de acordo com a invenção de qualquer forma arbitrária da modalidade ou uma combinação de formas arbitrárias da modalidade. Referência é feita às vantagens descritas com relação ao método de acordo com a invenção também em termos das vantagens do dispositivo de acordo com a invenção.
[0033] A invenção é explicada abaixo em maior detalhe com referência a uma modalidade de exemplo. O projeto específico da modalidade de exemplo não deve ser entendido como restritivo de qualquer modo para o projeto geral do método de acordo com a invenção e o dispositivo de acordo com a invenção; pelo contrário, funcionalidades de projeto individual da modalidade de exemplo podem ser combinadas livremente entre si de uma maneira arbitrária e com as funcionalidades descritas acima.
[0034] Por razões de uma ilustração simplificada, um transformador com dois lados é assumido no contexto da modalidade de exemplo. Para aplicar a invenção para transformadores com mais do que dois lados, o método descrito, no entanto, precisa ser realizado apenas para todos os outros lados (além do lado de referência) de uma maneira correspondente.
[0035] Para este propósito a figura mostra esquematicamente uma seção de um sistema de fornecimento de energia elétrica trifásicos de dois lados com um transformador 10 que é monitorado para a ocorrência de falhas internas (por exemplo, curtos-circuitos, curtos de terra, falhas de enrolamento) por meio de um dispositivo de proteção diferencial 11. Valores de corrente medidos IA, IB, Ic são registrados para este propósito em um lado de alta voltagem 10a ("lado de referência") do transformador 10 por meio de dispositivos de medição de corrente (por exemplo, transdutores indutivos ou assim chamados transdutores não convencionais), e são passados para uma entrada de um dispositivo de registro de valor medido 12 do dispositivo de proteção diferencial 11. De uma maneira correspondente, valores de corrente medidos Ia, Ib, Ic são registrados no lado de baixa voltagem 10b ("outro lado") do transformador 10 por meio de dispositivos de medição de corrente, e são passados para uma entrada adicional do dispositivo de registro de valor medido 12 do dispositivo de proteção diferencial 11. Os valores de corrente medidos IA, IB, IC, Ia, Ib, Ic aqui podem ser transferidos na forma analógica ou digital para o dispositivo de registro de valor medido 12. Se os valores de corrente medidos IA, IB, IC, Ia, Ib, Ic estão presentes como valores medidos analógicos no dispositivo de registro de valor medido 12, eles são filtrados e submetidos a uma conversão A/D nos mesmos, se for apropriado. De outra forma filtração e conversão A/D já ocorre fora do dispositivo de registro de valor medido 12, por exemplo, por meio de uma assim chamada unidade terminal remota ou uma unidade de fusão; os valores medidos digitalizados então são transferidos para o dispositivo de proteção diferencial 11 através de um barramento de processo.
[0036] O dispositivo de registro de valor medido 12 é conectado no seu lado de saída para um dispositivo de avaliação 13 do dispositivo de proteção diferencial 11, que pode consistir, por exemplo, de um componente de computação de hardware configurado de maneira adequada (ASIC, FPGA), um conjunto de microprocessador central, um processador de sinal digital ou uma combinação dos ditos dispositivos. O dispositivo de avaliação 13 está configurado através de programação determinada por software e/ou determinada por hardware, para usar os valores de corrente medidos a partir de ambos os lados do transformador 10 para realizar um método de proteção diferencial de maneira a ser capaz de detectar quaisquer falhas internas e de desligamento.
[0037] Já que na transformação de corrente e voltagem pelo transformador 10, mudanças de amplitude e ângulo de fase da saída de corrente no lado de baixa voltagem (e a saída de voltagem no lado de baixa voltagem) ocorrem em comparação com as magnitudes presentes no lado de alta voltagem, primeiramente é necessário de maneira a realizar o método de proteção diferencial, para a amplitude e o ângulo de fase dos valores de corrente medidos Ia, Ib, Ic no lado de baixa voltagem 10b do transformador 10 a ser ajustado.
[0038] Para o ajuste relacionado com amplitude, os valores de corrente medidos Ia, Ib, Ic são ajustados usando a razão do transformador n. Isto origina a razão do número de respectivos enrolamentos no enrolamento de maior voltagem e o enrolamento de menor voltagem, e determina a alteração relacionada com amplitude da corrente durante o processo de transformação. Este ajuste é suficientemente bem conhecido, e, portanto, não será descrito em detalhe adicional neste ponto. Seguindo o ajuste de amplitude, valores de corrente medidos ajustados pela amplitude I'a, I'b, I'c estão presentes no lado de saída.
[0039] Um ajuste do ângulo de fase entre o lado de voltagem superior e o lado de voltagem inferior então é realizado. A alteração no ângulo de fase resulta primariamente do grupo de vetor predeterminado de maneira construtiva e na posição de qualquer comutador de derivação ou deslocador de fase. Para este propósito os valores de corrente medidos ajustados pela amplitude I'a, I'b, I'c são convertidos por meio da equação de ajuste mostrada abaixo para valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude I''a, I''b, I''c:
[0040] Um componente de matriz dependente do ângulo de fase k(α), que é definido como na sequência, é usado nesta equação:
[0041] Se, como um resultado de tratamento de ponto neutro correspondente, um componente de corrente de sistema neutro ocorre em um lado do transformador 10, isto pode ser compensado junto com o ajuste de ângulo de fase, usando uma equação de ajuste estendida como ilustrado abaixo:
[0042] I'e quer dizer aqui a corrente de ponto neutro, a amplitude da qual pode ter sido ajustada por meio da razão do transformador n, enquanto f(α) representa o fator de componente de corrente neutra dependente do ângulo de fase:
[0043] A corrente de ponto neutro Ie aqui pode, como descrito acima, ser determinada de maneira computacional a partir dos valores de corrente medidos ajustados pela amplitude. Alternativamente, a corrente de ponto neutro Ie pode ser determinada através de medição, se um dispositivo de medição apropriado está presente no caminho de corrente entre a terra e o ponto neutro, e transmitido para o dispositivo de proteção diferencial 11 (não mostrado na figura).
[0044] Os valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude I''a, I''b, I''c do lado de baixa voltagem agora pode ser empregado, junto com os valores de corrente medidos IA, IB, IC registrado no lado de voltagem superior, para a comparação de proteção diferencial. No caso mais simples, a diferença entre as magnitudes dos valores de corrente medidos em cada caso que pertence a uma fase é formada, formando um valor de diferença, e comparado com um valor limite. Se o valor de diferença excede o valor limite, uma falha interna é detectada, e um sinal de desarmar, TRIP, é emitido para um comutador de energia (não ilustrado na figura), de maneira a evitar danos adicionais para o transformador.
[0045] De maneira a ajustar o método de proteção diferencial de maneira dinâmica para o tamanho da corrente fluindo, também é possível formar um valor de corrente de estabilização a partir dos valores de corrente medidos IA, IB, IC e I''a, I''b, I''c, (por exemplo, através da adição de fase das magnitudes dos respectivos valores de corrente medidos) e para verificar a posição do par de valores medidos para o valor de diferença e o valor de corrente de estabilização em um diagrama de desarmar. Se o par de valores medidos de pelo menos uma fase do transformador está localizado dentro de uma região de desarmar, o sinal de desarmar TRIP, explicado acima, é gerado.
[0046] O método foi explicado acima por meio de exemplo com referência a um ajuste dos valores de corrente medidos do lado de baixa voltagem. Variando a partir disto, é claro que também é possível que os valores de corrente medidos do lado de voltagem superior a ser ajustado e comparado em uma comparação de proteção diferencial com os valores de corrente medidos registrados a partir do lado de baixa voltagem. Correspondentes considerações se aplicam aos lados adicionais de um transformador com mais do que dois lados, o que quer dizer em princípio que é possível especificar qualquer tamanho desejado do transformador como um lado de referência.
[0047] É possível que o ângulo de fase α quando o transformador não está sob carga para ter uma especificação fixada e a ser definido, por exemplo, como um parâmetro no dispositivo de proteção diferencial 11. No entanto, também pode ser determinado fase a fase de maneira dinâmica a partir dos valores de corrente medidos de ambos os lados do transformador com o dispositivo de registro de valor medido 12, o dispositivo de avaliação 13 ou um correspondente dispositivo de medição separado 14, e feito disponível para o dispositivo de proteção diferencial 11. Isto pode ser feito de maneira contínua, em intervalos regulares, ou acionados por evento. Alternativamente, um ajuste S de um comutador de derivação do transformador 10 também pode ser registrado, e transportado para o dispositivo de proteção diferencial 11 que - que faz uso de, por exemplo, uma tabela apropriada ou de uma equação matemática adequada - determina o ângulo de fase α dependendo da respectiva posição do comutador de derivação.
[0048] Um ajuste universal dos valores de corrente medidos com relação ao ângulo de fase pode ser realizado com o procedimento descrito para os tipos arbitrários de transformadores. O método em particular é adequado para transformadores com o deslocamento de fase que é diferente do que degraus de 30°, ou para transformadores com os comutadores de derivação ("reguladores cruzados") que influenciam o deslocamento de ângulo de fase. O método, no entanto, também pode ser usado nos transformadores com uma construção rígida e um deslocamento de fase convencional nos degraus de 30°.
Claims (11)
1. Método de proteção diferencial para monitorar um transformador trifásico (10) para falhas internas, em que - valores de corrente medidos definindo a curva de corrente dentro da respectiva fase são registrados para cada fase em todos os lados (10a, 10b) do transformador (10); - uma formação de valor de diferença relacionada com fase é realizada usando os valores de corrente medidos registrados a partir de um lado de referência (10a) do transformador (10), por um lado, e valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude a partir de todos os outros lados (10b) do transformador (10), por outro lado, enquanto forma respectivos valores de diferença, e uma falha interna é detectada no transformador (10) se pelo menos um dos valores de diferença excede um valor limite pré-especificado, em que, de maneira a formar os valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, os valores de corrente medidos para todas as fases registradas em todos os outros lados (10b) do transformador (10) são sujeitados inicialmente a um ajuste de amplitude com a formação de valores de corrente medidos ajustados pela amplitude usando a razão do transformador, após o qual os valores de corrente medidos ajustados pela amplitude são submetidos a um ajuste de ângulo de fase com a formação de valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, que compensa o deslocamento de fase causado pelo transformador (10); caracterizado pelo fato de que - a seguinte equação é usada para o ajuste de ângulo de fase dos valores de corrente medidos:
com os coeficientes de matriz 
onde I''a = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase a; I''b = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase b; I''c = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase c; I'a = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase a; I'b = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase b; I'c = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase c; α = deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador (10) quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado (10b) do transformador (10) com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência (10a) do transformador (10); em que - o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador (10) quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado (10b) do transformador (10) com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência (10a) do transformador (10) é derivado a partir da posição de um comutador de derivação do transformador (10).
2. Método de proteção diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - no ajuste de ângulo de fase, uma correção de um componente de corrente neutra dos valores de corrente medidos ajustados pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) também ocorre, em que, neste caso, o ajuste de ângulo de fase é realizado de acordo com a seguinte equação estendida:
com os coeficientes de matriz 
onde corrente de ponto neutro ajustada pela amplitude.
3. Método de proteção diferencial de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que - a corrente de ponto neutro é determinada por medição; e - a corrente de ponto neutro é submetida a um ajuste de amplitude que faz uso da razão do transformador, formando uma corrente de ponto neutro ajustada pela amplitude.
4. Método de proteção diferencial de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que - a corrente de ponto neutro é calculada a partir dos valores de corrente medidos ajustados pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10).
5. Método de proteção diferencial de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que - o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador (10) quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado (10b) do transformador (10) com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência (10a) do transformador (10) é pré-especificado como um parâmetro.
6. Método de proteção diferencial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que - o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador (10) quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado (10b) do transformador (10) com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência (10a) do transformador (10) é determinado por medição.
7. Método de proteção diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - o deslocamento de ângulo de fase é determinado usando uma tabela que fornece a respectiva posição do comutador de derivação junto com o deslocamento de ângulo de fase que ele causa.
8. Método de proteção diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - o deslocamento de ângulo de fase é determinado usando uma equação matemática que descreve o respectivo deslocamento de ângulo de fase dependendo da respectiva posição do comutador de derivação.
9. Dispositivo de proteção diferencial (11) para monitorar um transformador trifásico (10) para falhas internas, com - um dispositivo de registro de valor medido (12) que está configurado para registrar valores de corrente medidos definindo a curva de corrente dentro da respectiva fase para cada fase em todos os lados (10a, 10b) do transformador (10); e - um dispositivo de avaliação (13) que é projetado para realizar uma formação de valor de diferença relacionada com fase usando os valores de corrente medidos registrados a partir de um lado de referência (10a) do transformador (10), por um lado, e valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude a partir de todos os outros lados (10b) do transformador (10), por outro lado, enquanto forma respectivos valores de diferença, e para detectar uma falha interna no transformador (10) se pelo menos um dos valores de diferença excede um valor limite pré- especificado, em que, de maneira a formar os valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, o dispositivo de avaliação (13) é projetado para submeter inicialmente os valores de corrente medidos para todas as fases registradas em todos os outros lados (10b) do transformador (10) para um ajuste de amplitude com a formação de valores de corrente medidos ajustados pela amplitude usando a razão do transformador, e então para submeter os valores de corrente medidos ajustados pela amplitude para um ajuste de ângulo de fase com a formação de valores de corrente medidos ajustados pelo ângulo de fase e ajustados pela amplitude, que compensa para o deslocamento de fase causado pelo transformador (10); em que - o dispositivo de avaliação (13) é projetado para usar a seguinte equação para o ajuste de ângulo de fase dos valores de corrente medidos:
caracterizado pelo fato de que com os coeficientes de matriz 
onde I''a = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase a; I''b = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase b; I''c = valor de corrente medido ajustado pelo ângulo de fase e ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase c; I'a = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase a; I'b = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase b; I'c = valor de corrente medido ajustado pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) para a fase c; α = deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado (10b) do transformador (10) com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência (10a) do transformador (10); em que - o dispositivo de registro de valor medido (12) do dispositivo de proteção diferencial (11) compreende meios para registrar a posição de um comutador de derivação do transformador (10).
10. Dispositivo de proteção diferencial (11) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que - no ajuste de ângulo de fase, uma correção de um componente de corrente neutra dos valores de corrente medidos ajustados pela amplitude do respectivo outro lado (10b) do transformador (10) também ocorre, em que, neste caso, o ajuste de ângulo de fase é realizado de acordo com a seguinte equação estendida:
com o fator de componente de corrente neutra 
onde I'e = corrente de ponto neutro ajustada pela amplitude.
11. Dispositivo de proteção diferencial (11) de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que - o dispositivo de registro de valor medido (12) ou o dispositivo de avaliação (13) do dispositivo de proteção diferencial (11) compreende meios para registrar o deslocamento no ângulo de fase causado pelo transformador (10) quando sob carga entre as correntes relacionadas com fase no respectivo outro lado (10b) do transformador (10) com relação às correntes relacionadas com fase no lado de referência (10a) do transformador (10).
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