CN102522726B - 变压器励磁涌流闭锁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器励磁涌流闭锁的方法，要解决的技术问题是正确识别励磁涌流和内部故障。本发明的方法：微机继电装置计算出变压器各侧的电流交流量基波和二次谐波的幅值，将变压器中、低压侧电流折算到高压侧，计算变压器各相差流，差流二次谐波，对变压器各侧差流谐波进行判断，各相相电流谐波进行判断，判断励磁涌流，识别励磁涌流和内部故障，对变压器保护。本发明与现有技术相比，通过判断变压器各侧差流谐波，判断变压器的变压器高中压侧各相相电流谐波，判断空投期间的励磁涌流特征和故障特征，使主变正常空投时不误动，空投于故障时快速切除故障变压器，保证了继电保护动作快速的特点同时又提高了继电保护可靠性，保护了电网的安全。

Description

变压器励磁涌流闭锁的方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护的方法，特别是一种空投主变时识别励磁涌流和故障电流的方法。

背景技术

变压器在正常运行时，仅在电源一侧存在励磁涌流，它通过电流互感器构成差动回路中不平衡电流的一部分。正常运行情况下，其值很小，一般不超过变压器额定电流的3％～5％。在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，变压器铁心中的磁通急剧增大，铁心瞬间饱和，出现很大且具有衰减特性的励磁涌流。励磁涌流将通过电源侧电流互感器流入差动回路，若不采取躲开励磁涌流的措施将导致保护误动作。

长期以来，在实施变压器差动保护时，继电保护对区外故障的最大不平衡电流与内部故障的灵敏度之间矛盾的解决措施主要是采用比率制动方法，其制动特性由3折线段组成。解决正确识别励磁涌流和内部故障的方法主要是采用二次谐波制动的方法和波形识别的方法。

常规二次谐波涌流制动方法是在任一相差流涌流制动时，闭锁全部三相比率差动保护，称为“或”制动逻辑。单相差流涌流制动时闭锁该相比率差动保护，即分相制动方式，称为“与”制动逻辑。若单纯用“或”制动逻辑进行制动，空投于故障变压器时，差动保护的动作速度有可能较慢。若单纯用“与”制动逻辑制动，空投于无故障变压器时，差动保护有可能误动。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器励磁涌流闭锁的方法，要解决的技术问题是正确识别励磁涌流和内部故障，提高继电保护的可靠性，保证电力系统安全运行。

本发明采用以下技术方案：一种变压器励磁涌流闭锁的方法，包括以下步骤：

一、微机继电装置计算出变压器各侧的电流交流量基波和二次谐波的幅值，基波a_n和二次谐波b_n为： $b_n=\frac{1}{N}[i_0+2\underset{k=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k\cos \frac{2\mathrm{kn\π}}{N}+i_N],$ N为基波信号1周波采样点数，i_k为第k次电流采样值，i₀,i_N为k＝0和k＝N时的电流采样值；

二、将变压器中、低压侧电流折算到高压侧，计算变压器各相差流；

三、计算变压器各相差流二次谐波；

四、对变压器各相差流谐波进行判断，差流基波(Id)大于等于差流有流定值(Id_min_zc_harm),同时差流二次谐波(Id_2)大于等于谐波含量门槛(Kharm)与差流基波(Id)的积，满足励磁涌流差流谐波条件，有谐波含量，所述差流有流定值为(Id_min_zc_harm)0.08In,In为电流互感器CT的二次额定值；

五、对变压器高中压侧各相相电流谐波进行判断，高中压侧的复合电流(Ihm)大于等于复合电流相电流过流定值(Ihm_harm)，同时高中压侧复合电流的二次谐波(Ihm2)大于等于整定的谐波系数定值(Kharm_set)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，输出1至与门1；高中压侧复合电流的二次谐波(Ihm2)小于整定的谐波系数定值(Kharm_set)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，同时高中压侧的复合电流(Ihm)大于等于复合电流相电流有流定值(Ihm_min)，高中压侧复合电流的二次谐波(Ihm2)大于等于整定的复合电流谐波含量(Kharm_set2)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，输出1至与门2；与门1与与门2同时输出满足励磁涌流相电流谐波条件，所述复合电流相电流有流定值(Ihm_min)为0.4In；

六、根据变压器联接的方式，判断A，B，C相含有励磁涌流，变压器中压侧为1点钟接线，A、B或C相差流有谐波，则A、B或C相有励磁涌流；或变压器中压侧为11点钟接线，A、B或C相差流有谐波，则A、B或C相有励磁涌流；

七、识别励磁涌流和内部故障，对变压器保护，在判断纵差比率动作时，两相差流无谐波且满足比率制动，则按单相制动逻辑动作，单相闭锁单相，该相有涌流标志则闭锁该相的比率差动保护；小于两相差流有谐波且满足比率制动，一相有涌流标志则闭锁三相比率差动；两相差流无谐波并满足差动保护动作条件，这两相均无励磁涌流，差动保护动作；若有一相差流无谐波且满足比率制动，则闭锁该相差动保护；任一相无励磁涌流，则说明变压器发生故障，差动保护动作。

本发明所述的采样点数为24点。

本发明所述的变压器各相差流计算方法为：

$K_{\mathrm{phM}-\mathrm{ZC}}=\frac{U_{1\mathrm{nM}}}{U_{1\mathrm{nH}}}\·\frac{K_{\mathrm{TAM}}}{K_{\mathrm{TAH}}}$

$K_{\mathrm{phL}-\mathrm{ZC}}=\frac{U_{1\mathrm{nL}}}{U_{1\mathrm{nH}}}\·\frac{K_{\mathrm{TAL}}}{K_{\mathrm{TAH}}}$

I_Ha＝I_ha，I_Hb＝I_hb，I_Hc＝I_hc

I_Ma＝K_phM-ZC·I_ma，I_Mb＝K_phM-ZC·I_mb，I_Mc＝K_phM-ZC·I_mc

I_La＝K_phL-ZC·I_la，I_Lb＝K_phL-ZC·I_lb，I_Lc＝K_phL-ZC·I_lc

K_phM-ZC为根据变压器的参数定值折算出的中压侧的中间变量，

K_phL-ZC为根据变压器的参数定值折算出的低压侧的中间变量，

I_ha，I_hb，I_hc为装置采集的高压侧A,B,C相的相电流，

I_Ha，I_Hb，I_Hc为折算后高压侧A,B,C相的相电流，

I_ma，I_mb，I_mc为装置采集的中压侧A,B,C相的相电流，

I_Ma，I_Mb，I_Mc为折算后中压侧A,B,C相的相电流，

I_la，I_lb，I_lc为装置采集的低压侧A,B,C相的相电流，

I_La，I_Lb，I_Lc为折算后低压侧A,B,C相的相电流，

以Y/Y/△-11接线形式的变压器分析计算出各相的差流；变压器各侧的电流互感器CT均按Ｙ形接线，且各侧的电流互感器CT均按相同极性接入，都以母线侧为极性端，装置内部对变压器Ｙ形侧的电流进行相位校正，校正方式如下：

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_A=({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_B)/\sqrt{3}$

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_B=({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_C)/\sqrt{3}$

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_C=({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_A)/\sqrt{3}$

式中，为A、B、C相电流，为A、B、C相校正后电流；根据折算和校正后电流计算A、B、C相差流如下：

$I_{\mathrm{da}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{La}}$

$I_{\mathrm{db}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Lb}}$

$I_{\mathrm{dc}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Lc}}$

上式中，I_da表示A相差流，I_db表示B相差流，I_dc表示C相差流；

表示校正后的电流，具体校正如下：

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}$

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}$

变压器高压侧一次额定电压为U_1nH，变压器中压侧一次额定电压为U_1nM，变压器低压侧一次额定电压为U_1nL，高压侧开关电流互感器CT变比为K_TAH，中压侧开关电流互感器CT变比为K_TAM，低压侧开关电流互感器CT变比为K_TAL；

所述差流二次谐波含量计算方法为：α表示差流二次谐波含量，用百分数表示，Id_2表示差流二次谐波，Id表示差流基波。

本发明的差流基波(Id)大于等于差流有流定值(Id_min_zc_harm),同时差流二次谐波(Id_2)小于谐波含量门槛(Kharm)与差流基波(Id)的积，差流二次谐波(Id_2)大于等于谐波含量在谐波含量门槛附近的判断值(Kharm_2)与差流基波(Id)的积，满足励磁涌流谐波在谐波含量门槛附近条件，附近判断的依据为谐波含量门槛相差2％，将二次谐波含量门槛降低2％，再计算二次谐波含量大于等于谐波含量门槛(Kharm)与差流基波(Id)的积，满足励磁涌流差流谐波条件，表示有谐波含量。

本发明的高中压侧的复合电流(Ihm)在复合电流相电流有流定值(Ihm_min)到复合电流相电流过流定值(Ihm_harm)之间，将复合电流的谐波含量门槛降低2％，满足高中压侧的复合电流的二次谐波(Ihm2)大于整定的谐波系数定值(Kharm_set)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，或高中压侧的复合电流的二次谐波(Ihm2)大于整定的复合电流谐波含量(Kharm_set2)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，则复合电流有谐波含量。

本发明所述的变压器中压侧为1点钟接线，A、B或C相差流无谐波，高中压侧的复合电流中A与C相，B与A相或C与B相有谐波，A、B或C相有励磁涌流。

本发明所述的变压器中压侧为11点钟接线，A、B或C相差流无谐波，高中压侧的复合电流中A与B相，B相与C相或C与A相有谐波，A、B或C相有励磁涌流。

本发明所述的复合电流相电流过流定值(Ihm_harm)为2In,In为电流互感器CT的二次额定值。

本发明所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，基于微机继电保护装置实现。

本发明与现有技术相比，通过判断变压器各侧差流谐波，判断变压器的变压器高中压侧各相相电流谐波，比较空投时各相励磁涌流情况，判断出空投期间的励磁涌流特征和故障特征，使主变正常空投时不误动，而空投于故障时又可以快速切除故障变压器，保证了继电保护动作快速的特点同时又提高了继电保护可靠性，保护了电网的安全。

附图说明

图1是本发明的差流谐波判断逻辑图。

图2是本发明的相电流谐波判断逻辑图。

图3是本发明的涌流标志判断流程图。

图4是本发明的差动保护流程图。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图3所示，本发明的变压器励磁涌流闭锁的方法，基于微机继电保护装置(装置)实现，包括以下步骤：

一、装置的CPU通过傅里叶(傅氏)算法计算出装置采集变压器各侧的电流交流量基波和二次谐波的幅值。装置的数据采集单元(为装置内部的电流和电压小变换器)，获得变压器各侧的模拟电流输入量，经模拟/数字转换，将模拟量转换为数字量，作为瞬时采样值，由CPU数据处理单元(向量计算模块)将数据进行傅里叶算法计算。计算出装置采集到的变压器各侧电流交流量的谐波含量。傅里叶算法计算基波an和二次谐波(谐波)bn的公式如下：

$a_n=\frac{1}{n}\left[2\underset{K=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k\sin \frac{2\mathrm{kn\π}}{N}\right]$

$b_n=\frac{1}{N}[i_0+2\underset{k=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k\cos \frac{2\mathrm{kn\π}}{N}+i_N],$

式中，n：基波信号1周波采样点数，为24点采样，

i_k：第k次电流采样值，

i₀,i_N：k＝0和k＝N时的电流采样值。

二、CPU根据傅里叶算法计算得到的变压器各侧交流量的基波和变压器参数定值，将变压器中、低压侧电流折算到高压侧，计算得到变压器各相差流。变压器参数定值为：变压器铭牌最大额定容量为Sn，变压器高压侧一次额定电压为U_1nH，变压器中压侧一次额定电压为U_1nM，变压器低压侧一次额定电压为U_1nL，高压侧开关电流互感器CT变比为K_TAH，中压侧开关CT变比为K_TAM，低压侧开关CT变比为K_TAL。折算方法为：

$K_{\mathrm{phM}-\mathrm{ZC}}=\frac{U_{1\mathrm{nM}}}{U_{1\mathrm{nH}}}\·\frac{K_{\mathrm{TAM}}}{K_{\mathrm{TAH}}}$

$K_{\mathrm{phL}-\mathrm{ZC}}=\frac{U_{1\mathrm{nL}}}{U_{1\mathrm{nH}}}\·\frac{K_{\mathrm{TAL}}}{K_{\mathrm{TAH}}}$

IHa＝Iha，IHb＝Ihb，IHc＝Ihc

IMa＝K_phM-ZＣ·Ｉma，IMb＝K_phM-ZC·Imb，IMc＝K_phM-ZC·Imc

ILa＝K_phL-ZC·Ila，ILb＝K_phL-ZC·Ilb，ILc＝K_phL-ZC·Ilc

其中K_phM-ZC为根据变压器的参数定值折算出的中压侧的中间变量，

K_phL-ZC为根据变压器的参数定值折算出的低压侧的中间变量，

Iha，Ihb，Ihc为装置采集的高压侧A,B,C相的相电流，

IHa，IHb，IHc为折算后高压侧A,B,C相的相电流，

Ima，Imb，Imc为装置采集的中压侧A,B,C相的相电流，

IMa，IMb，IMc为折算后中压侧A,B,C相的相电流，

Ila，Ilb，Ilc为装置采集的低压侧A,B,C相的相电流，

ILa，ILb，ILc为折算后低压侧A,B,C相的相电流，

以Y/Y/△-11接线形式的变压器为例分析计算出各相的差流。变压器各侧CT均按Ｙ形接线，且各侧CT均按相同极性接入，都以母线侧为极性端，装置内部对变压器Ｙ形侧的电流进行相位校正，校正方式如下：

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_A=({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_B)/\sqrt{3}$

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_B=({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_C)/\sqrt{3}$

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_C=({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_A)/\sqrt{3}$

式中，为A、B、C相电流，为A、B、C相校正后电流。根据折算和校正后电流计算A、B、C相差流如下：

$I_{\mathrm{da}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{La}}$

$I_{\mathrm{db}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Lb}}$

$I_{\mathrm{dc}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Lc}}$

上式中，Ida表示A相差流，Idb表示B相差流，Idc表示C相差流。

表示校正后的电流，具体校正如下：

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}$

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}},{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}$

三、CPU计算变压器各相差流的二次谐波含量，CPU根据计算得到的各相基波an和各相二次谐波bn，计算差流谐波的含量。差流谐波含量计算公式如下：

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{Id}2}{\mathrm{Id}}$

式中，α：表示差流谐波含量，用百分数表示。

四、装置对变压器各侧差流谐波进行判断，在装置中给出差流的谐波含量的标志。若有谐波含量，将代表有谐波含量的标志变量置为1，若无谐波含量，则置为0。如图1所示，差流谐波判断逻辑表示式中各个符号表示为：

1)Id和Id_2分别为全周傅氏计算差流基波和差流二次谐波，计算A相差流谐波含量时，Id为Ida，Id_2为Ida2；计算B相差流谐波含量时，Id即为Idb，Id_2即为Idb2；计算C相差流谐波含量时，Id为Idc，Id_2为Idc2；其中Ida2,Idb2,Idc2表示用傅氏算法算出的A相、B相、C相差流中的二次谐波。

2)差流有流定值Id_min_zc_harm，装置根据经验值固定为0.08In，按Y/△折算，In为CT二次额定值。

3)Kharm为谐波含量门槛，在电力系统中表示二次谐波制动系数，该门槛根据实际运行过程中主变空充过程中励磁涌流的含量来确定，具体原则如下：在王维俭编著的《大机组继电保护理论基础》第四章变压器内部故障第二节变压器励磁涌流的波形分析中给出二次谐波制动系数整定范围为15％至20％。

4)Kharm_2为谐波含量在谐波含量门槛附近的判断值。附近判断的依据为谐波含量门槛相差2％。

装置判断变压器各相差流谐波含量方法为：

1、同时差流基波Id大于等于差流有流定值Id_min_zc_harm,差流二次谐波Id_2大于等于谐波含量门槛Kharm与差流基波Id的积，满足励磁涌流差流谐波条件，表示有谐波含量，装置标志变量置为1。差流基波Id小于差流有流定值Id_min_zc_harm，则不判断谐波含量，此方法消除了零漂的谐波可能误置差流谐波含量标志的情况。

2、同时差流基波Id大于等于差流有流定值Id_min_zc_harm,差流二次谐波Id_2小于谐波含量门槛Kharm与差流基波Id的积，差流二次谐波Id_2大于等于谐波含量在谐波含量门槛附近的判断值Kharm_2与差流基波Id的积，满足励磁涌流谐波在门槛附近条件，装置调整差流谐波含量的门槛，具体做法如下：

装置检查二次谐波含量是否在谐波含量门槛Kharm附近，若二次谐波含量在谐波含量门槛Kharm附近(谐波含量相差2％)，将二次谐波含量门槛降低2％，即Kharm_2＝Kharm-2％，再计算二次谐波含量是否满足α>Kharm_2的条件，此方法避免了在保护过程中二次谐波不稳定造成涌流标志不稳定的情况。若二次谐波含量不在门槛值Kharm附近，计算二次谐波含量是否满足α>Kharm的条件。若该相满足α>Kharm或者α>Kharm_2的条件，则表示有谐波含量，将该相差流的谐波含量的标志置为1，否则表示无谐波含量，将该相差流谐波含量的标志置为0。

五、对变压器高中压侧各相相电流谐波进行判断，装置判断变压器的高中压侧复合电流谐波的含量，置出各相复合电流谐波含量的标志，若该相复合电流谐波含量满足相电流谐波含量判别逻辑，则将该相复合谐波含量的标志置为1，反之置为0。如图2所示，相电流谐波含量判别逻辑表达式中各个符号表示为：

1)Kharm_set为整定的谐波系数定值，Kharm_set＝Kharm，Kharm_set2为复合电流谐波含量在Kharm_set的附近判断值。

2)复合电流相电流有流定值Ihm_min，装置内部固定为0.4In。

3)复合电流相电流过流定值Ihm_harm，装置内部固定为2In。

4)Ihm为高中压侧的复合电流，A相，B相，C相复合电流为Ihma,Ihmb,Ihmc；Ihm2为高中压侧复合电流的二次谐波，A相，B相，C相复合电流的二次谐波为Ihma2,Ihmb2,Ihmc2。

其中：

Ihma＝IHa+IMa

Ihmb＝IHb+IMb

Ihmc＝IHc+IMc

Ihma2,Ihmb2,Ihmc2根据傅氏算法和Iha，Ihb，Ihc的值计算得。

装置判断变压器各相相电流谐波含量方法为：

同时高中压侧的复合电流Ihm大于等于复合电流相电流过流定值Ihm_harm，高中压侧复合电流的二次谐波Ihm2大于等于整定的谐波系数定值Kharm_set与高中压侧的复合电流Ihm的积，输出1至与门1。

同时高中压侧复合电流的二次谐波Ihm2小于整定的谐波系数定值Kharm_set与高中压侧的复合电流Ihm的积，高中压侧的复合电流Ihm大于等于复合电流相电流有流定值Ihm_min，高中压侧复合电流的二次谐Ihm2大于等于整定的复合电流谐波含量Kharm_set2与高中压侧的复合电流Ihm的积，输出1至与门2。

与门1与与门2同时输出满足励磁涌流相电流谐波条件，装置置出该相复合电流的谐波含量标志为1。

以A相为例说明(B,C相同A相)：装置检查变压器高中压侧的的A相复合电流Ihma，若复合电流Ihma在Ihm_min到Ihm_harm之间，则将复合电流的谐波含量门槛降低2％，即Kharm_set2＝Kharm_set-2％；若A相复合电流Ihma大于Ihm_harm，则复合电流的谐波含量门槛不降低，即取Kharm_set；若A相复合电流Ihma小于Ihm_min，则不进行复合电流的谐波含量判断。若A相复合电流Ihma满足Ihma2>Kharm_set*Ihma或者Ihma2>Kharm_set2*Ihma，则将A相复合电流的谐波含量标志置为1。

复合电流谐波含量判别的原因如下：对于Ｙ/Δ接线变压器，差流反映Ｙ形接线侧两相电流相量差。变压器在Ｙ形接线侧空投时，单相电流中较强的涌流特征(二次谐波含量或间断角)在两相电流相减后，差流中的涌流特征可能减弱。这种情况下，从差流提取二次谐波分量实现制动的传统方法可能失效。本装置变压器各侧的CT也按Y形接入，故当差流二次谐波未能制动时，可进一步用原始两个相电流中的二次谐波进行制动，这就大大提高了涌流制动的可靠性。

六、根据变压器联接的方式，二次侧线电压滞后或超前一次侧线电压的度数(钟点数)，装置差动模块判断不同钟点数的A，B，C相是否含有励磁涌流，若有励磁涌流，置该相励磁涌流标志变量为1，若无，则置该相涌流标志变量为0。

在电力系统运行中，由高压侧和中压侧空充变压器，高中压侧产生较大的励磁涌流，在判断复合电流时，考虑高压侧和中压侧而不考虑低压侧。由于保护装置采用的为Y-△转换，计算各相差流时励磁涌流特征有可能被减弱，当判断出该相的各相差流谐波不满足逻辑判断条件时，需考虑与该相相关的复合电流的谐波的影响，具体涉及到变压器的接线方式和钟点数。

1、若变压器中压侧为1点钟接线(二次侧线电压超前一次侧线电压30度)，分别判断A,B,C三相是否有励磁涌流：

A相励磁涌流的判别：先判断A相差流是否有谐波，若A相差流有谐波，则置A相励磁涌流标志为1。若A相差流无谐波，则判断高中压侧的复合电流中A、C相是否有谐波，若高中压侧的复合电流的A、C相均有谐波，判断A相有励磁涌流，则置A相励磁涌流标志。

B相励磁涌流的判别：先判断B相差流是否有谐波，若B相差流有谐波，则置B相励磁涌流标志为1。若B相差流无谐波，则判断高中压侧的复合电流中A、B相是否有谐波，若高中压侧的复合电流的A、B相均有谐波，判断B相有励磁涌流，则置B相励磁涌流标志。

C相励磁涌流的判别：先判断C相差流是否有谐波，若C相差流有谐波，则置C相励磁涌流标志为1。若C相差流无谐波，则判断高中压侧的复合电流中B、C相是否有谐波，若高中压侧的复合电流的B、C相均有谐波，判断C相有励磁涌流，则置C相励磁涌流标志。

2、若变压器中压侧为11点钟接线(二次侧线电压滞后一次侧线电压30度)，分别判断A,B,C三相是否有励磁涌流：

A相励磁涌流的判别：先判断A相差流是否有谐波，若A相差流有谐波，则置A相励磁涌流标志为1。若A相差流无谐波，则判断高中压侧的复合电流中A相，B相是否有谐波，若高中压侧的复合电流的A,B相均有谐波，判断A相有励磁涌流，则置A相励磁涌流标志为1。

B相励磁涌流的判别：先判断B相差流是否有谐波，若B相差流有谐波，则置B相励磁涌流标志为1。若B相差流无谐波，则判断高中压侧的复合电流中B相，C相是否有谐波，若高中压侧的复合电流的B,C相均有谐波，判断B相有励磁涌流，则置B相励磁涌流标志为1。

C相励磁涌流的判别：先判断C相差流是否有谐波，若C相差流有谐波，则置C相涌励磁流标志为1。若C相差流无谐波，则判断高中压侧的复合电流中A相，C相是否有谐波，若高中压侧的复合电流的B,C相均有谐波，判断C相有励磁涌流，则置C相励磁涌流标志为1。

七、装置根据设置的励磁涌流标志，识别励磁涌流和内部故障，实施对变压器保护，在判断纵差比率动作时，两相差流谐波标志为0且满足比率制动特性，则按单相制动逻辑动作，单相闭锁单相，即该相有涌流标志则闭锁该相的比率差动保护。若有小于两相差流谐波标志为0且满足比率制动特性，则采用或逻辑制动，一相谐波闭锁则闭锁三相,即一相有涌流标志则闭锁三相比率差动。

装置的差动模块判断出若有两相差流谐波标志为0，且满足差动保护动作特性，此时若有一相被判断出有励磁涌流标志(即有一相的励磁涌流标志为1)，则闭锁该相差动保护。若此时无励磁涌流标志，则说明变压器发生故障，此时差动保护动作。

在判断纵差比率动作时，若有小于两相差流谐波标志为0，且满足差动动作条件，认为是励磁涌流特征，则采用或逻辑制动，一相闭锁三相，具体分析见下面的实施例1和实施例2。若有大于或等于两相满足动作条件，认为是故障特征，则采用单相制动逻辑，单相闭锁单相，具体分析见实施例3和实施例4。在实施例中，将Kharm_set和Kharm设为15％。

实施例1：空充过程中使用或逻辑励磁涌流能有效的闭锁使得保护不动作。在变压器空投过程中，变压器高压侧A、C相相电流含有谐波超过15％，B相相电流含有谐波小于15％。采用混合制动逻辑分析：A，B，C三相中均含有差流，A相、C相差流中的谐波达到15％，不满足动作条件，B相差流中谐波未达到15％，只B相满足动作条件，此时，装置采用“或”逻辑进行制动，在任意一相差励磁流涌流制动(A，C相均满足差流涌流制动条件)时，闭锁全部三相比率差动保护来可靠地避开励磁涌流。在此情况下，励磁涌流闭锁，比率差动保护正确不动作。即保证了在空充过程中存在励磁涌流，且被励磁涌流闭锁，此时不动作。

实施例2：空充于故障变压器时，使用或逻辑比率差动保护能够快速灵敏动作。在变压器发生故障空充时，高压侧A、C相相电流含有谐波超过15％，B相相电流含有谐波小于15％。采用混合制动逻辑分析：A，B，C三相中均含有差流，A相差流中的谐波达到15％，不满足动作条件，B相、C相差流中谐波未达到15％，且两相均满足动作条件，体现了故障特征。此时，装置采用“与”逻辑进行制动，在单相差流涌流制动(A相均满足差流涌流制动条件)时，闭锁该相比率差动保护来可靠地避开励磁涌流。在此情况下，躲开励磁涌流闭锁，比率差动保护正确动作。即保证了在空充于故障变压器时励磁涌流不闭锁比率差动，此时保护动作。

实施例3：空充过程中采用与逻辑励磁涌流能有效的闭锁使得保护不动作。在变压器空投过程中，变压器高压侧A、C相相电流含有谐波超过15％，B相相电流含有谐波小于15％。采用混合制动逻辑分析：A，B，C三相中均含有差流，A相、C相差流中的谐波未达到15％，满足动作条件，B相差流中谐波达到15％不满足动作条件，此时，装置采用“与”逻辑进行制动，在A相满足差流励磁涌流制动条件时闭锁A相比率差动，C相满足差流励磁涌流制动条件时闭锁C相比率差动。由此单相闭锁单相来可靠地避开励磁涌流，在此情况下，励磁涌流闭锁，比率差动保护正确不动作。即保证了在空充过程中存在励磁涌流，且被励磁涌流闭锁，此时不动作。

实施例4：空充过程中采用与逻辑励磁涌流能有效的闭锁使得保护可靠动作。在变压器空投过程中，变压器高压侧A、C相相电流含有谐波超过15％，B相相电流含有谐波小于15％。采用混合制动逻辑分析：A，B，C三相中均含有差流，A相、C相差流中的谐波未达到15％，满足动作条件，B相差流中谐波达到15％不满足动作条件，此时，装置采用“与”逻辑进行制动，在A相满足差流涌流制动条件时闭锁A相比率差动，C相不满足差流涌流制动条件时不闭锁C相比率差动。由此单相闭锁单相来可靠地避开涌流，而C相涌流不满足条件不闭锁C相的保护。在此情况下，C相比率差动保护正确动作。即保证了在空充故障变压器过程中存在励磁涌流，且体现故障特征，比率差动正确动作。

本发明根据励磁涌流和故障电流在三相差流中的反映，采用励磁涌流复合制动，在变压器无故障时采用“或”逻辑制动方式可靠地避开励磁涌流，空投于故障变压器时转换为分相制动方式，保证了空投于故障变压器时比率差动保护仍能快速灵敏动作，正常空投时不误动。

Claims (9)

1.一种变压器励磁涌流闭锁的方法，包括以下步骤：

一、微机继电装置计算出变压器各侧的电流交流量基波和二次谐波的幅值，基波a_n和二次谐波b_n为： $b_n=\frac{1}{N}[i_0+2\underset{k-1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k\cos \frac{2\mathrm{kn\π}}{N}+i_N],$ N为基波信号1周波采样点数，i_k为第k次电流采样值，i₀,i_N为k＝0和k＝N时的电流采样值；

二、将变压器中、低压侧电流折算到高压侧，计算变压器各相差流；

三、计算变压器各相差流二次谐波；

四、对变压器各相差流谐波进行判断，差流基波(Id)大于等于差流有流定值(Id_min_zc_harm),同时差流二次谐波(Id_2)大于等于谐波含量门槛(Kharm)与差流基波(Id)的积，满足励磁涌流差流谐波条件，有谐波含量，所述差流有流定值为(Id_min_zc_harm)0.08In,In为电流互感器CT的二次额定值；

五、对变压器高中压侧各相相电流谐波进行判断，高中压侧的复合电流(Ihm)大于等于复合电流相电流过流定值(Ihm_harm)，同时高中压侧复合电流的二次谐波(Ihm2)大于等于整定的谐波系数定值(Kharm_set)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，输出1至与门1；高中压侧复合电流的二次谐波(Ihm2)小于整定的谐波系数定值(Kharm_set)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，同时高中压侧的复合电流(Ihm)大于等于复合电流相电流有流定值(Ihm_min)，高中压侧复合电流的二次谐波(Ihm2)大于等于整定的复合电流谐波含量(Kharm_set2)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，输出1至与门2；与门1与与门2同时输出满足励磁涌流相电流谐波条件，所述复合电流相电流有流定值(Ihm_min)为0.4In；

六、根据变压器联接的方式，判断A，B，C相含有励磁涌流，变压器中压侧为1点钟接线，A、B或C相差流有谐波，则A、B或C相有励磁涌流；或变压器中压侧为11点钟接线，A、B或C相差流有谐波，则A、B或C相有励磁涌流；

七、识别励磁涌流和内部故障，对变压器保护，在判断纵差比率动作时，两相差流无谐波且满足比率制动，则按单相制动逻辑动作，单相闭锁单相，该相有涌流标志则闭锁该相的比率差动保护；小于两相差流有谐波且满足比率制动，一相有涌流标志则闭锁三相比率差动；两相差流无谐波并满足差动保护动作条件，这两相均无励磁涌流，差动保护动作；若有一相差流无谐波且满足比率制动，则闭锁该相差动保护；任一相无励磁涌流，则说明变压器发生故障，差动保护动作。

2.根据权利要求1所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：所述采样点数为24点。

3.根据权利要求2所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：所述变压器各相差流计算方法为：

$K_{\mathrm{phM}-\mathrm{ZC}}=\frac{U_{1\mathrm{nM}}}{U_{1\mathrm{nH}}}\·\frac{K_{\mathrm{TAM}}}{K_{\mathrm{TAH}}}$

$K_{\mathrm{phL}-\mathrm{ZC}}=\frac{U_{1\mathrm{nL}}}{U_{1\mathrm{nH}}}\·\frac{K_{\mathrm{TAL}}}{K_{\mathrm{TAH}}}$

I_Ha＝I_ha，I_Hb＝I_hb，I_Hc＝I_hc

I_Ma＝K_phM-ZC·I_ma，I_Mb＝K_phM-ZC·I_mb，I_Mc＝K_phM-ZC·I_mc

I_La＝K_phL-ZC·I_la，I_Lb＝K_phL-ZC·I_lb，I_Lc＝K_phL-ZC·I_lc

K_phM-ZC为根据变压器的参数定值折算出的中压侧的中间变量，

K_phL-ZC为根据变压器的参数定值折算出的低压侧的中间变量，

I_ha，I_hb，I_hc为装置采集的高压侧A,B,C相的相电流，

I_Ha，I_Hb，I_Hc为折算后高压侧A,B,C相的相电流，

I_ma，I_mb，I_mc为装置采集的中压侧A,B,C相的相电流，

I_Ma，I_Mb，I_Mc为折算后中压侧A,B,C相的相电流，

I_la，I_lb，I_lc为装置采集的低压侧A,B,C相的相电流，

I_La，I_Lb，I_Lc为折算后低压侧A,B,C相的相电流，

以Y/Y/△-11接线形式的变压器分析计算出各相的差流；变压器各侧的电流互感器CT均按Y形接线，且各侧的电流互感器CT均按相同极性接入，都以母线侧为极性端，装置内部对变压器Y形侧的电流进行相位校正，校正方式如下：

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_A=({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_S)/\sqrt{3}$

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_B=({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_C)/\sqrt{3}$

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_C=({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_A)/\sqrt{3}$

式中，为A、B、C相电流，为A、B、C相校正后电流；根据折算和校正后电流计算A、B、C相差流如下：

$I_{\mathrm{da}}={{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}}^{\′}+{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{La}}$

$I_{\mathrm{db}}={{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}}^{\′}+{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Lb}}$

$I_{\mathrm{dc}}={{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}}^{\′}+{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}}^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Lc}}$

上式中，I_da表示A相差流，I_db表示B相差流，I_dc表示C相差流；

表示校正后的电流，具体校正如下：

${{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}},{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hb}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}},{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Hc}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ha}}$

${{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}},{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mb}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}},{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Mc}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{Ma}}$

变压器高压侧一次额定电压为U_1nH，变压器中压侧一次额定电压为U_1nM，变压器低压侧一次额定电压为U1nL，高压侧开关电流互感器CT变比为K_TAH，中压侧开关电流互感器CT变比为K_TAM，低压侧开关电流互感器CT变比为K_TAL；

所述差流二次谐波含量计算方法为：α表示差流二次谐波含量，用百分数表示，Id_2表示差流二次谐波，Id表示差流基波。

4.根据权利要求3所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：差流基波(Id)大于等于差流有流定值(Id_min_zc_harm),同时差流二次谐波(Id_2)小于谐波含量门槛(Kharm)与差流基波(Id)的积，差流二次谐波(Id_2)大于等于谐波含量在谐波含量门槛附近的判断值(Kharm_2)与差流基波(Id)的积，满足励磁涌流谐波在谐波含量门槛附近条件，附近判断的依据为谐波含量门槛相差2％，将二次谐波含量门槛降低2％，再计算二次谐波含量大于等于谐波含量门槛(Kharm)与差流基波(Id)的积，满足励磁涌流差流谐波条件，表示有谐波含量。

5.根据权利要求4所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：高中压侧的复合电流(Ihm)在复合电流相电流有流定值(Ihm_min)到复合电流相电流过流定值(Ihm_harm)之间，将复合电流的谐波含量门槛降低2％，满足高中压侧的复合电流的二次谐波(Ihm2)大于整定的谐波系数定值(Kharm_set)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，或高中压侧的复合电流的二次谐波(Ihm2)大于整定的复合电流谐波含量(Kharm_set2)与高中压侧的复合电流(Ihm)的积，则复合电流有谐波含量。

6.根据权利要求5所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：所述变压器中压侧为1点钟接线，A、B或C相差流无谐波，高中压侧的复合电流中A与C相，B与A相或C与B相有谐波，A、B或C相有励磁涌流。

7.根据权利要求5所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：所述变压器中压侧为11点钟接线，A、B或C相差流无谐波，高中压侧的复合电流中A与B相，B相与C相或C与A相有谐波，A、B或C相有励磁涌流。

8.根据权利要求7所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：所述复合电流相电流过流定值(Ihm_harm)为2In,In为电流互感器CT的二次额定值。

9.根据权利要求8所述的变压器励磁涌流闭锁的方法，其特征在于：所述变压器励磁涌流闭锁的方法，基于微机继电保护装置实现。