CN102623958A - 保护变压器的继电器和方法及带继电器的变压器保护系统 - Google Patents

保护变压器的继电器和方法及带继电器的变压器保护系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保护变压器的继电器和方法及带继电器的变压器保护系统。在本公开中，可以基于内部算法来判定变压器的变比是否已经被正确地设定。如果判定出变压器的变比已经被不正确地设定，则可通知用户重新设定变比。这样可以防止在系统运行期间继电器发生故障，并且可以增强系统稳定性。

Description

保护变压器的继电器和方法及带继电器的变压器保护系统
技术领域
本发明涉及一种保护变压器的继电器和方法，更具体地，涉及一种能够防止在变压器的变比被不正确地设定时发生的故障的用于保护变压器的继电器和方法，以及一种具有所述继电器的变压器保护系统。
背景技术
常规的变压器保护用继电器被配置为允许用户来设定变压器的变比。也就是，用户设定变压器的电压比以及一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比。
实现这点以使得输入到一次电流变压器和二次电流变压器中的不同电量相等。基于相同水平的电量，变压器保护用继电器判定是否已发生事故。
然而，常规的变压器保护用继电器会具有下述问题。当由于用户错误等导致电压比和电流比(变比)已经被不正确地设定时，该继电器会发生故障。
发明内容
因而，详细说明书的一个方案是提供一种能够通过基于内部算法来判定变压器的变比是否已经被正确地设定从而防止变压器的故障的用于保护变压器的继电器和方法，以及具有所述继电器的变压器保护系统。
详细说明书的另一个方案是提供一种能够通过基于内部算法来判定变压器的变比是否已经被正确地设定、并且通过向用户通知判定的结果从而重新设定变比的用于保护变压器的继电器和方法，以及具有所述继电器的变压器保护系统。
为了获得如在此具体表达的和宽泛描述的上述的和其它的优势以及根据本说明书的目的，提供一种变压器保护用继电器，所述继电器包括：输入模块，其被配置为输入变压器的电压比以及与变压器连接的一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及控制模块，其被配置为基于所述电压比和所述电流比来判定所述变压器是否已经被正确地设定。
所述变压器保护用继电器还可包括输出模块，所述输出模块被配置为向外部输出判定的结果。
所述控制模块可被配置为如果电压比乘以电流比所获得的值在预定范围之外，则判定出所述变压器已经被不正确地设定。
为了获得如在此具体表达的和宽泛描述的上述以及其它的优势以及根据本说明书的目的，还提供了一种使用变压器保护用继电器的变压器保护方法，所述方法包括：接收变压器的电压比以及与所述变压器连接的一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及基于所述电压比和所述电流比来判定所述变压器是否已经被正确地设定。
所述方法可进一步包括向外部输出判定的结果。
判定所述变压器是否已经被正确地设定的步骤可以包括：将电压比乘以电流比所获得的值与预定范围进行比较；如果比较的结果是所述值在预定范围之内，则判定出所述变压器已经被正确地设定；以及如果比较的结果是所述值在预定范围之外，则判定出所述变压器已经被不正确地设定。
为了获得如在此具体表达的和宽泛描述的上述和其它的优势以及根据本说明书的目的，还提供一种变压器保护系统，所述系统包括：变压器，其具有预定的电压比，并且被配置为转换输入侧供电单元的电压且将经转换的电压提供给输出侧供电单元；分别与变压器的输入侧和输出侧连接的一次电流变压器和二次电流变压器；用户设定接收单元，其配置为接收变压器的电压比以及一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及继电器，其被配置为基于所述电压比和所述电流比来判定所述变压器是否已经被用户正确地设定。
所述变压器保护系统可进一步包括：输入侧开关，其设置在变压器和一次电流变压器处，并且被配置为根据断开信号来使变压器和一次电流变压器断开；以及输出侧开关，其设置在变压器和二次电流变压器处，并且被配置为根据断开信号来使变压器和二次电流变压器彼此断开。所述继电器可被配置为向外部通知判定的结果并且产生断开信号。
在本公开中，可以防止由于用户错误而导致的系统事故。这可以增强系统稳定性。
在本公开中，可以基于内部算法来预先判定变压器的变比是否已经被用户正确地设定等。这可防止继电器在系统运行期间发生故障。
通过如下给出的详细描述，本申请的进一步的应用范围将变得更加清楚。然而，应当理解的是，在描述本发明的优选实施方式时的详细描述和具体的示例仅是示例性说明，因为通过详细描述在本发明的主旨和范围内的各种变化和改进对于所属领域的技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
附图被包含以提供对本发明的更深入理解并且被并入且构成本说明书的一部分，附图图示了示例性实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是用于解释根据本公开的变压器保护系统的图；
图2和图3是用于解释根据本公开的变压器保护用继电器的操作的图；
图4是示意性地示出根据本公开的变压器保护系统的构造的框图；以及
图5和图6是示意性地示出根据本公开的变压器保护方法的图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述示例性实施例。为了参照附图进行简要描述，相同或等同的部件将采用相同的附图标记，并且不重复对这些部件的描述。
如下，将参照附图更加详细地解释用于保护变压器的继电器和方法，以及具有所述继电器的变压器保护系统。
参照图1，一种根据本公开的变压器保护系统包括：变压器10，其具有预定的电压比，并且被配置为转换输入侧供电单元的电压并且将经转换的电压提供给输出侧供电单元；分别与变压器的输入侧和输出侧连接的一次电流变压器20和二次电流变压器30；用户设定接收单元(未示出)，其被配置为接收变压器的电压比以及一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及继电器60，其被配置为基于电压比和电流比来判定变压器是否已经被用户正确地设定。
变压器保护系统可进一步包括输入侧开关40，所述输入侧开关设置在变压器10和一次电流变压器20处，并且被配置为根据断开信号来使变压器10和一次电流变压器20彼此断开。
变压器保护系统可进一步包括输出侧开关50，所述输出侧开关设置在变压器10和二次电流变压器30处，并且被配置为根据断开信号来使变压器10和二次电流变压器30彼此断开。
继电器60可被配置为向外部通知判定的结果并且产生断开信号。
在变压器10发生错误时，继电器60向输入侧开关40和输出侧开关50产生断开信号。例如，如果变压器已经发生接地故障，则变压器的两端的电流值变得彼此大不相同。这会引起继电器60的输入电流和输出电流之间的电流差，或者继电器60的输入电流和输出电流之间的相位差。一旦出现电流差或相位差，继电器60判定出已经发生错误，并且将断开信号传送给输入侧开关40和输出侧开关50。
参照图4，变压器保护用继电器60包括：输入模块61，其被配置为输入变压器的电压比以及与变压器连接的一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及控制模块63，其被配置为基于电压比和电流比来判定变压器是否已经被正确地设定。
该变压器保护用继电器60可进一步包括输出模块65，该输出模块65被配置为向外部输出判定的结果。
输入模块61可被配置为允许用户直接输入电压比和电流比，或者被配置为通过与变压器10、一次电流变压器20和二次电流变压器30连接来读取由用户设定的变比。
控制模块63被配置为在其中存储内部算法，并且基于内部算法来检验由用户设定的变比等。更具体地，该控制模块63可被配置为基于内部算法来做出如下判定：如果电压比乘以电流比所获得的值在预定范围之外，则该变压器已经被不正确地设定。
变压器10的电量(功率)可优选地通过如下关于一次侧和二次侧的公式1来表达。
[公式1]
V1×I1＝V2×I2
(V1是一次电压，V2是二次电压，I1是一次电流，且I2是二次电流。)
通过公式1可以看出，如果一次电压和二次电压彼此成正比，则一次电流和二次电流彼此成反比。更具体地，在二次电压低于一次电压的降压变压器的情况下，二次电流变高而使得电流比变大。另一方面，在二次电压高于一次电压的升压变压器的情况下，二次电流变低而使得电流比变小。
控制模块63基于如下公式2来计算‘K’的值，并且如果‘K’的值在基于‘1’的预定范围之外则判定出变压器已经被不正确地设定。
[公式2]
V 1 × I 1 V 2 × I 2 = K
(K是常数，V1是一次电压，V2是二次电压，I1是一次电流，且I2是二次电流。)
公式2可以从公式1推导出，并且理论上‘K’的值可以具有值‘1’。可以基于由用户设定的电压比和电流比计算出的‘K’的值来判定变压器是否已经被正确地设定。
参照图2和图3，将解释根据本公开的变压器保护用继电器的操作。
参照图2，假设通过用户的设定，一次电流变压器具有22.9[kV]，二次电流变压器具有3.3[kV]，一次电流变压器具有400[A]，并且二次电流变压器具有3000[A]。
在这种情况下，基于公式2获得的‘K’的值为(22900×400)/(3300×3000)＝0.925。
参照图3，假设通过用户的设定，一次电流变压器具有22.9[kV]，二次电流变压器具有3.3[kV]，一次电流变压器具有3000[A]，并且二次电流变压器具有400[A]。
在这种情况下，基于公式2获得的‘K’的值高达(22900×3000)/(3300×400)＝52.045。
控制模块61预先设定‘K’值的预定范围，例如为0.8～1.2，并且判定计算出的‘K’的值是否在预定范围之内。如果‘K’的值在预定范围之外，则输出模块65通过外部装置通知该变压器已经被不正确地设定并且要求用户重新设定‘K’的值的预定范围。在此，外部装置可以是诸如LED或LCD的视频装置，或者是显示装置，或者是诸如报警器和蜂鸣器的音频装置。该输出模块65以信号的方式向外部装置输出指示该变压器已经被不正确地设定的消息。
参照图5，一种根据本公开的使用变压器保护用继电器的变压器保护方法包括：接收变压器的电压比以及与该变压器连接的一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比的步骤(S10)；以及基于电压比和电流比来判定变压器是否已经被正确地设定的步骤(S20)。
该方法还包括向外部输出判定的结果的步骤(S30)。
参照图6，判定变压器是否已经被正确地设定的步骤(S20)包括：将电压比乘以电流比所获得的值与预定范围进行比较(S23)，如果比较的结果是所述值在预定范围之内，则判定出该变压器已经被正确地设定(S25)，以及如果比较的结果是所述值在预定范围之外，则判定出该变压器已经被不正确地设定(S27)。参照图1至图4来理解装置的配置。
变压器的电量(功率)可以优选地通过关于一次侧和二次侧的公式1来表达。通过公式1可以看出，如果一次电压和二次电压彼此成正比，则一次电流和二次电流彼此成反比。
变压器保护用继电器60基于公式2来计算‘K’的值，并且如果计算出的‘K’的值在基于‘1’的预定范围之外则判定出变压器已经被不正确地设定。公式2可以从公式1推导出，并且理论上‘K’的值可以是值‘1’。可以基于由用户设定的电压比和电流比计算出的‘K’的值来判定变压器是否已经被正确地设定。
变压器保护用继电器60预先设定‘K’的值的预定范围，例如为0.8(K1)～1.2(K2)，并且判定计算出的‘K’的值是否在预定范围之内。如果‘K’的值在预定范围之外，则变压器保护用继电器60通过输出到输出屏幕的警示消息来通知用户。更具体地，如图3所示，假设通过用户的设定，一次电流变压器具有22.9[kV]，二次电流变压器具有3.3[kV]，一次电流变压器具有3000[A]，并且二次电流变压器具有400[A]。在这种情况下，基于公式2获得的‘K’的值高达(22900×3000)/(3300×400)＝52.045。该变压器保护用继电器60可向LED或LCD输出警示消息，或者可通过报警器或蜂鸣器来产生报警声。
如上所述，在本公开中，可以基于内部算法来判定变压器的变比是否已经被正确地设定。如果判定出变比已经被不正确地设定，则可通知用户重新设定变比。这可防止在系统运行期间继电器发生故障，并且可增强系统稳定性。

Claims (14)

1.一种变压器保护用继电器，其特征在于，所述继电器包括：
输入模块，其被配置为输入变压器的电压比以及与所述变压器连接的一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及
控制模块，其被配置为基于所述电压比和所述电流比来判定所述变压器是否已经被正确地设定。
2.如权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述控制模块被配置为如果电压比乘以电流比所获得的值在预定范围之外，则判定出所述变压器已经被不正确地设定。
3.如权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述控制模块被配置为基于如下公式来计算‘K’，
V 1 × I 1 V 2 × I 2 = K
(K是常数，V1是一次电压，V2是二次电压，I1是一次电流，且I2是二次电流)，并且
其特征在于，所述控制模块被配置为如果‘K’的值在基于‘1’的预定范围之外，则判定出所述变压器已经被不正确地设定。
4.如权利要求1所述的继电器，还包括输出模块，所述输出模块被配置为向外部输出判定的结果。
5.一种使用变压器保护用继电器的变压器保护方法，其特征在于，所述方法包括：
接收变压器的电压比以及与所述变压器连接的一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及
基于所述电压比和所述电流比来判定所述变压器是否已经被正确地设定。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，判定所述变压器是否已经被正确地设定的步骤包括：
将电压比乘以电流比所获得的值与预定范围进行比较；
如果比较的结果是所述值在预定范围之内，则判定出所述变压器已经被正确地设定；以及
如果比较的结果是所述值在预定范围之外，则判定出所述变压器已经被不正确地设定。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，判定所述变压器是否已经被正确地设定的步骤包括：
基于如下公式来计算‘K’的值，
V 1 × I 1 V 2 × I 2 = K
(K是常数，V1是一次电压，V2是二次电压，I1是一次电流，且I2是二次电流)；
将‘K’的值与预定范围进行比较；
如果‘K’的值在预定范围之内，则判定出所述变压器已经被正确地设定；以及
如果‘K’的值在预定范围之外，则判定出所述变压器已经被不正确地设定。
8.如权利要求5所述的方法，还包括向外部输出判定的结果。
9.一种变压器保护系统，其特征在于，所述系统包括：
变压器，其具有预定的电压比，并且被配置为转换输入侧供电单元的电压且将经转换的电压提供给输出侧供电单元；
分别与变压器的输入侧和输出侧连接的一次电流变压器和二次电流变压器；
用户设定接收单元，其被配置为接收变压器的电压比以及一次电流变压器和二次电流变压器之间的电流比；以及
继电器，其被配置为基于所述电压比和所述电流比来判定所述变压器是否已经被用户正确地设定。
10.如权利要求9所述的变压器保护系统，其特征在于，所述继电器基于如下公式来计算‘K’的值，
V 1 × I 1 V 2 × I 2 = K
(K是常数，V1是一次电压，V2是二次电压，I1是一次电流，且I2是二次电流)，并且
其特征在于，如果‘K’的值在基于‘1’的预定范围之外，则所述继电器判定出所述变压器已经被不正确地设定。
11.如权利要求9或10所述的变压器保护系统，还包括输入侧开关，所述输入侧开关设置在所述变压器和所述一次电流变压器处，并且被配置为根据断开信号来使所述变压器和所述一次电流变压器彼此断开。
12.如权利要求11所述的变压器保护系统，还包括输出侧开关，所述输出侧开关设置在所述变压器和所述二次电流变压器处，并且被配置为根据断开信号来使所述变压器和所述二次电流变压器彼此断开。
13.如权利要求12所述的变压器保护系统，其特征在于，所述继电器被配置为产生断开信号。
14.如权利要求9所述的变压器保护系统，其特征在于，所述继电器被配置为向外部通知判定的结果。
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