CN100377463C - 带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件，通过目前变压器差动保护中代表穿越电流的三相制动电流故障分量分别与各中性点接地侧(或分支)的零序电流的加权求和值进行加权求和构成三相含零序电流的制动电流故障分量，用该三相含零序电流的制动电流故障分量分别与变压器差动保护中的三相差动电流故障分量构成相应相比率差动元件，当差动电流故障分量大于含零序电流的制动电流故障分量时，输出相应相的比率差动动作信号。应用本方案，可完全避免三相电流互感器误差不一致时，Y₀侧区外接地故障导致的变压器差动保护误动。

Description

带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护元件，特别涉及一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件。

背景技术

目前的电力变压器纵差保护由差动速断、比率差动、励磁涌流检测、过励磁检测等元件构成，据中华人民共和国电力行业标准中的DL/T 684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，变压器纵差保护方框图如图1所示，纵差保护原理接线示例如图2所示。通常利用电流互感器对Y₀侧三相电流进行Y/Δ变换，以消除零序电流的影响。显然，变换后，各电流已不包含一次电流中的零序分量，这些电流经中间电流互感器TAM1～TAM6调平衡后，各同名相电流相加得到三相差动电流，Wd为差动线圈，同名相电流进行其它方式组合得到三相制动电流，Wres1～Wres3为各侧制动线圈。可见，由此得到的差动电流与制动电流均不包含一次电流中的零序分量。

在实施纵差保护时，也存在Y₀侧电流互感器为全星型接线的情况，此时，往往在保护装置内对Y₀侧三相二次电流进行Y/Δ变换，或者将Y₀侧三相二次电流分别减去零序电流，同时对Δ侧二次电流进行Δ/Y变换，通过上述变换消除零序电流的影响。通过这些变换并经各侧调平衡后，由同名相相加得到的差动电流及通过其它组合得到的制动电流同样不包含一次电流中的零序分量。如：通过计算同名相电流的矢量和得到该相差动电流；通过求取同名相电流的最大值或通过计算同名相电流幅值的加权和得到该相制动电流，其制动电流只能代表穿越电流的大小。

当变压器在某Y₀侧发生区外故障且只有该侧有电源时，该Y₀侧将出现很大的零序故障电流，但无故障电流穿越变压器。此时，当该Y₀侧三相电流互感器误差不一致时，在一次侧三相相等的零序电流经三相电流互感器变换后，二次电流不相等，上述传统的Y₀侧三相电流变换方法不能完全消除零序电流的影响，将在差动回路产生不平衡电流。由于此时无故障电流穿越变压器，通过上述传统方法获得的制动电流很小，不会超过故障前的制动电流，只要差动不平衡电流超过差动门槛，变压器差动保护将误动。可见，由Y₀侧零序故障电流引起不平衡电流在传统的比率差动保护中被忽略了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件，通过目前变压器差动保护中代表穿越电流的三相制动电流故障分量分别与各中性点接地侧(或分支)的零序电流故障分量的加权求和值进行加权求和构成三相含零序电流的制动电流故障分量，用该三相含零序电流的制动电流故障分量分别与变压器差动保护中的三相差动电流故障分量构成相应相比率差动元件，当差动电流故障分量大于含零序电流的制动电流故障分量时，输出相应相的比率差动动作信号。本发明的优点是，可完全避免三相电流互感器误差不一致时，Y₀侧区外接地故障导致的变压器差动保护误动。

一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件，其特征在于：该元件由第一组第一至第三记忆器A11、B11、C11、第二组第一至第三记忆器A12、B12、C12、第三组第一至第n记忆器011、012、……01n、第一组第一至第三减法器A21、B21、C21、第二组第一至第三减法器A22、B22、C22、第三组第一至第n减法器021、022、……02n、第一组第一至第三滤波器A31、B31、C31、第二组第一至第三滤波器A32、B32、C32、第三组第一至第n滤波器031、032、……03n、第一组第一至第三乘法器A41、B41、C41、第二组乘法器06、第三组第一至第n乘法器041、042、……04n、第一组第一至第三加法器A43、B43、C43、第二组加法器05和第一至第三比较器A5、B5、C5构成；其中第一组第一至第三记忆器A11、B11、C11的输入端分别输入变压器Y₀侧的三相差动电流瞬时值信号i_da、i_db、i_dc，其输出端分别接第一组第一至第三减法器A21、B21、C21的负输入端，第一组第一至第三减法器A21、B21、C21的正输入端分别输入变压器Y₀侧的三相差动电流瞬时值信号i_da、i_db、i_dc，其输出端分别接第一组第一至第三滤波器A31、B31、C31的输入端；第二组第一至第三记忆器A12、B12、C12的输入端分别输入变压器纵差保护中代表穿越电流的三相制动电流瞬时值信号i_za、i_zb、i_zc，其输出端分别接第二组第一至第三减法器A22、B22、C22的负输入端，第二组第一至第三减法器A22、B22、C22的正输入端分别输入变压器纵差保护中代表穿越电流的三相制动电流瞬时值信号i_za、i_zb、i_zc，其输出端分别接第二组第一至第三滤波器A32、B32、C32的输入端；第三组第一至第n记忆器011、012、……01n的输入端分别输入变压器Y₀侧的零序电流瞬时值信号3i₁₀、3i₂₀、……3i_n0，其输出端接第三组第一至第n减法器021、022、……02n的负输入端，第三组第一至第n减法器021、022、……02n的正输入端分别输入变压器Y₀侧的零序电流瞬时值信号3i₁₀、3i₂₀、……3i_n0，其输出端接第三组第一至第n滤波器031、032、……03n的输入端，第三组第一至第n滤波器031、032、……03n的输出端分别接第三组第一至第n乘法器041、042、……04n的一个输入端；第三组第一至第n乘法器041、042、……04n的另一个输入端分别输入权值k₁₀、k₂₀、……k_n0，其输出端分别接第二组加法器05的各输入端；第二组加法器05的输出端与第二组乘法器06的一个输入端相连接；第二组乘法器06的另一个输入端输入零序制动系数K₀，其输出端分别接第一组第一至第三加法器A43、B43、C43的一个输入端；第二组第一至第三滤波器A32、B32、C32的输出端分别接第一组第一至第三乘法器A41、B41、C41的一个输入端，第一组第一至第三乘法器A41、B41、C41的另一个输入端分别输入比率制动系数K_Z，其输出端分别接第一组第一至第三加法器A43、B43、C43的另一个输入端；第一组第一至第三加法器A43、B43、C43的输出端分别与第一至第三比较器A5、B5、C5的负输入端相连接，第一至第三比较器A5、B5、C5的正输入端分别接第一组第一至第三滤波器A31、B31、C31的输出端，第一至第三比较器A5、B5、C5的输出端分别输出A相、B相、C相的比率差动动作信号；n为变压器中性点接地侧数或接地分支数；现有比率差动保护中的比率制动系数K_Z，其值为0＜K_Z＜0.8；在零序电流与三相差动电流、三相制动电流归算到同一侧及权值在0＜k₁₀、k₂₀、……k_n0≤1的情况下，零序制动系数K₀为0＜K₀＜1/3；当差动电流故障分量大于含多侧零序电流的制动电流故障分量时，比较器输出相应相的比率差动动作信号。

同现有技术比较，本发明的有益效果是首次提出了在传统变压器差动保护的比率差动元件的制动电流中，添加零序电流故障分量。通过表穿越电流的三相制动电流故障分量分别与各中性点接地侧(或分支)的零序电流故障分量的加权求和值进行加权求和构成三相含零序电流的制动电流故障分量，用该三相含零序电流的制动电流故障分量分别与变压器差动保护中的三相差动电流故障分量构成相应相比率差动元件。当差动电流故障分量大于含零序电流的制动电流故障分量时，输出相应相的比率差动动作信号。应用本方案，可完全避免三相电流互感器误差不一致时，带唯一电源的Y₀侧区外接地故障导致的变压器差动保护误动，也可防止其它非内部故障情况下，零序电流造成的差动不平衡电流导致的变压器差动保护误动作，且不影响区内故障情况下差动保护的正确动作。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细的描述。

图1为现有变压器纵差保护方框图。

图2为现有变压器纵差保护原理接线图。

图3为实现本发明的一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件的A相电路框图。

图4为实现本发明的一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件的B相电路框图。

图5为实现本发明的一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件的C相电路框图。

具体实施方式

实施例1：

一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件，该元件可通过图3～图5的一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件的电路框图得以实现。其中预先设定的权值k₁₀、k₂₀、……k_n0，值为0.5，n＝3为变压器中性点接地侧数(或分支数)，零序制动系数K ₀＝0.2，现有比率差动保护中的比率制动系数K _Z，其值为0＜K_z＜0.8。当差动电流故障分量大于含零序电流的制动电流故障分量时，比较器输出相应相的比率差动动作信号。应用本方案，可完全避免三相电流互感器误差不一致时，Y₀侧区外接地故障导致的变压器差动保护误动，也可防止其它非内部故障情况下，零序电流造成的差动不平衡电流导致的变压器差动保护误动作，且不影响区内故障情况下差动保护的正确动作。

Claims (3)

1.一种带多侧零序比率制动的故障分量变压器纵差保护元件，其特征在于：该元件由第一组第一至第三记忆器(A11、B11、C11)、第二组第一至第三记忆器(A12、B12、C12)、第三组第一至第n记忆器(011、012、……01n)、第一组第一至第三减法器(A21、B21、C21)、第二组第一至第三减法器(A22、B22、C22)、第三组第一至第n减法器(021、022、……02n)、第一组第一至第三滤波器(A31、B31、C31)、第二组第一至第三滤波器(A32、B32、C32)、第三组 第一至第n滤波器(031、032、……03n)、第一组第一至第三乘法器(A41、B41、C41)、第二组乘法器(06)、第三组第一至第n乘法器(041、042、……04n)、第一组第一至第三加法器(A43、B43、C43)、第二组加法器(05)和第一至第三比较器(A5、B5、C5)构成；其中第一组第一至第三记忆器(A11、B11、C11)的输入端分别输入变压器Y₀侧的三相差动电流瞬时值信号i_da、i_db、i_dc，其输出端分别接第一组第一至第三减法器(A21、B21、C21)的负输入端，第一组第一至第三减法器(A21、B21、C21)的正输入端分别输入变压器Y₀侧的三相差动电流瞬时值信号i_da、i_db、i_dc，其输出端分别接第一组第一至第三滤波器(A31、B31、C31)的输入端；第二组第一至第三记忆器(A12、B12、C12)的输入端分别输入变压器纵差保护中代表穿越电流的三相制动电流瞬时值信号i_za、i_zb、i_zc，其输出端分别接第二组第一至第三减法器(A22、B22、C22)的负输入端，第二组第一至第三减法器(A22、B22、C22)的正输入端分别输入变压器纵差保护中代表穿越电流的三相制动电流瞬时值信号i_za、i_zb、i_zc，其输出端分别接第二组第一至第三滤波器(A32、B32、C32)的输入端；第三组第一至第n记忆器(011、012、……01n)的输入端分别输入变压器Y₀侧的零序电流瞬时值信号3i₁₀、3i₂₀、……3i_n0，其输出端接第三组第一至第n减法器(021、022、……02n)的负输入端，第三组第一至第n减法器(021、022、……02n)的正输入端分别输入变压器Y₀侧的零序电流瞬时值信号3i₁₀、3i₂₀、……3i_n0，其输出端接第三组第一至第n滤波器(031、032、……03n)的输入端，第三组第一至第n滤波器(031、032、……03n)的输出端分别接第三组第一至第n乘法器(041、042、……04n)的一个输入端；第三组第一至第n乘法器(041、042、……04 n)的另一个输入端分别输入权值k₁₀、k₂₀、……k_n0，其输出端分别接第二组加法器(05)的各输入端；第二组加法器(05)的输出端与第二组乘法器(06)的一个输入端相连接；第二组乘法器(06)的另一个输入端输入零序制动系数K₀，其输出端分别接第一组第一至第三加法器(A43、B43、C43)的一个输入端；第二组第一至第三滤波器(A32、B32、C32)的输出端分别接第一组第一至第三乘法器(A41、B41、C41)的一个输入端，第一组第一至第三乘法器(A41、B41、C41)的另一个输入端分别输入比率制动系数K_Z，其输出端分别接第一组第一至第三加法器(A43、B43、C43)的另一个输入端；第一组第一至第三加法器(A43、B43、C43)的输出端分别与第一至第三比较器(A5、B5、C5)的负输入端相连接，第一至第三比较器(A5、B5、C5)的正输入端分别接第一组第一至第三滤波器(A31、B31、C31)的输出端，第一至第三比较器(A5、B5、C5)的输出端分别输出A相、B相、C相的比率差动动作信号；n为变压器中性点接地侧数或接地分支数；当差动电流故障分量大于含多侧零序电流的制动电流故障分量时，比较器输出相应相的比率差动动作信号。

2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于：比率制动系数K_Z的值为0＜K_Z＜0.8。

3.根据权利要求1所述的元件，其特征在于：在零序电流与三相差动电流、三相制动电流归算到同一侧及权值在0＜k₁₀、k₂₀、……k_n0≤1的情况下，零序制动系数K₀为0＜K₀＜1/3。

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