CN103560487B - 多分接头特种变压器差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多分接头的特种变压器差动保护方法，其特点是，包括如下步骤：（1）基于标幺值的变压器差动保护定值计算；（2）获取并检验多分接头特种变压器分接头档位信息；（3）获取变压器各侧电流信息，根据变压器铭牌参数计算各侧电流的标幺值；（4）利用标幺值电流计算并判断保护动作情况。该方法适用于多分接头有载调压的特种变压器，针对多分接头特种变压器的结构特点，推导了基于标幺值的变压器差动保护算法，变压器标幺值差动保护算法根据电流数据标幺值进行保护定值计算，在实际应用中，采用多分接头档位信息处理方法，综合变压器档位信息和变压器原副边电流信息，计算差动保护标幺值动作方程、制动方程等信息。

Description

多分接头特种变压器差动保护方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及一种多分接头特种变压器变压器差动保护，尤其适合于整流变压器中多分接头有载调压变压器差动保护。

背景技术

差动保护一直是电力变压器的主保护，它基于基尔霍夫电流定律，具有原理简单、灵敏度高、选择性好的特点。但是多分接头的特种变压器由于其与传统电力变压器结构上的差异，并不装置差动保护，以整流变压器为例，整流变压器使用非电量保护作为变压器的主保护，仅使用过电流保护作为整流变压器的后备保护。传统变压器分接头档位较少，电流变化范围小，可以通过整定差动保护定值的方法躲过分接头调节中的电流变化，而多分接头特种变压器，其分接头档位众多，调压范围广，二次电流变化范围大，以铝电解工业为例，其调压变压器的调压范围通常是5%-105%，必须对不同的分接头档位进行单独的整定与计算，需要在传统电力变压器差动保护基础上引入分接头信息，设计针对多分接头的特种变压器差动保护方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种多分接头特种变压器差动保护方法，能够简化调压变压器差动保护算法，减少人为操作误差带来的参数错误，确保调压变压器分接头档位信息正确的情况下，保护变压器。

一种多分接头特种变压器差动保护方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

（1）基于标幺值的变压器差动保护定值计算；

（2）获取并检验多分接头特种变压器分接头档位信息；

（3）获取变压器各侧电流信息，根据变压器铭牌参数计算各侧电流的标幺值；

（4）利用标幺值电流计算并判断保护动作情况。

其中步骤（1）具体是指：采用DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》中规定的变压器纵差保护整定计算方法，只是将整定计算中变压器额定电流选取为标幺值单位1。

其中步骤（2）具体是指：根据获取的变压器分接头档位信息，按照如下步骤检验分接头信息的正确性：

①档位信息变化连续，不超界，三相档位差不大于3档，则确认档位信息正确；

②档位信息变化不连续时，告警，直至档位信息变化稳定；

③档位超界，档位信息大于最大档位值或等于0时，告警，并闭锁保护；

④三相档位差大于3时，告警，并闭锁保护。

其中步骤（3）具体是指：根据变压器铭牌参数对应的各个分接头下的额定电流为基准，计算采集到的变压器各侧实际电流数值对应的标幺值电流，计算公式为：其中I'为经过归算后的电流标幺值，I为互感器采集到的一次电流数据，I_b为对应的各侧电流在其对应分接头位置下的额定电流。

其中步骤（4）具体是指：将计算得到的标幺值电流数据带入到变压器差动保护判别方案中，判断是否发生区内故障。

其中判别方案采用比率制动或标幺值制动保护方案。

本发明公开了一种多分接头的特种变压器差动保护方法，该方法适用于多分接头有载调压的特种变压器，包括变压器标幺值差动保护算法和调压变压器档位信息处理方法两部分，变压器标幺值差动保护算法综合调压变压器档位信息和变压器原副边电流信息，将变压器各侧电流有名值计算差动保护动作情况改为计算电流标幺值启动电流与制动电流，该方法避免了调压变压器多档位电压下需要多次整定的问题，简化调压变压器差动保护算法；调压变压器档位信息处理方法对多分接头的特种变压器差动保护中引入的分接头信息进行分析处理，利用分接头档位信息变化连续、各分相分接头档位信息相同且不越界等条件确保调压变压器分接头档位信息正确。

附图说明

附图1为本发明方法的应用流程图。

具体实施方式

对于有载调压变压器，其变压器的一二次电压电流的传变特性是根据分接头的位置信息而定的，改变分接头就是改变了变压器的变比，传统的变压器差动保护是将分接头的整个动作范围带来的变压器变比变化所引起的电流变化整定为差动保护启动的不平衡电流，通过改变差动保护的最小启动电流（根据最大不平衡电流整定）这样在整个变压器的分接头调节过程中差动保护不需要改变定值，但是这样在满足保护的可靠性的同时，损失了变压器差动保护的灵敏度。

对于电压调节范围广的多分接头有载调压变压器，其电流变化范围极大，导致变压器的调节范围是无法通过不平衡电流整定来躲过，如不根据分接头信息对差动保护中调压变变比信息进行自适应调整，必定导致差动保护的误动作，所以多分接头的特种变压器差动保护算法必须针对有载调压变压器的分接头位置进行详细整定。变压器的分接头信息中包含变压器的变比信息，所以，可以通过获取分接头档位信息，获取变压器变比参数，改变差动保护内部的变比参数，实时计算两侧电流差值，确保差动保护可以正确动作。

由于多分接头特种变压器分接头数目众多，如采用与传统变压器相同的整定方法，势必需要针对所有分接头位置进行变压器参数整定，这对用户及保护生产厂家都是极大的负担，并且在由于复杂的操作及参数设定，很有可能由于工作人员的误操作导致差动保护定值设定错误，进而有可能引起保护误动或据动等故障，给电力系统带来损失。为了避免这种事故的发生，简化多分接头的特种变压器差动保护算法，改进原有基于有名值的变压器差动保护算法，推导了基于标幺值的差动保护算法，在原有实测电流的基础上，在计算差动电流的过程中将采集到的电流数据同时除以对应的标准电流计算电流标幺值之后再按照差动保护的判据进行计算，同时差动保护的整定值也是根据选取标准电流之后计算得到的标幺值进行计算。根据公式，可将基于标幺值的差动保护差动电流计算公式可以写成下式：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Id}}_1\\ {\mathrm{Id}}_2\\ {\mathrm{Id}}_3\end{array}\right]=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{{\mathrm{Ib}}_{\mathrm{wi}}}\·\left[\begin{array}{c}{I}_{1\mathrm{wi}}\\ I_{2\mathrm{wi}}\\ I_{3\mathrm{wi}}\end{array}\right]$

其中下标i表示变压器各侧绕组，即双绕组变压器i依次为1、2，绕组变压器，i依次为1、2、3；Id为差动保护动作电流，I_w为变压器两端电流的实测值，Ib_w为对应变压器出线侧的基准电流，按照变压器铭牌参数，选择变压器对应分接头的额定电流。

基于标幺值的差动保护算法与算法的与传统基于有名值的差动保护算法相比有以下优势：

1）在调节分接头的过程中，保护的动作曲线一致，减少保护内部内存错误出现误动作的概率。

2）避免多次整定变压器差动保护定值，减少人为操作误差带来的参数错误。

3）在多级保护配合使用的过程中，可以将各自保护计算的标幺值电流直接进行计算，不需要根据变比参数进行多次计算。

4）对于相同类型的故障其动作曲线一致，方便厂家和研究人员后续研究工作。

多分接头的特种变压器差动保护中引入变压器分接头信息，即在原有的传统变压器差动保护中引入新的参数，其准确性将决定变压器差动保护能否正确动作，错误的分接头信息很有可能引起差动保护的据动、误动作甚至烧毁设备等严重故障，所以必须采用相应的检测方法，确保分接头档位信息的正确性，当分接头档位信息不正确时应提出报警，严重时应闭锁保护。

本发明方法需要同时获取变压器各侧电流数据和变压器分接头档位信息，结合变压器铭牌参数计算变压器各侧电流标幺值，除了引入了变压器分接头信息之外，多分接头特种变压器差动保护方法与传统变压器差动保护算法类似，均需要变压器励磁涌流判别，其励磁涌流判别方法也与传统变压器差动保护判别方式一致。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

具体步骤如下：

1）多分接头特种变压器差动保护算法，采用DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》中规定的变压器纵差保护整定计算方法，只是将整定计算中变压器额定电流选取为标幺值单位1。

2）在保护投入之后，为了确保获取的变压器分接头档位信息正确，可按照如下步骤检验分接头信息的正确性：

①档位信息变化连续，不超界，三相档位差不大于3档，则确认档位信息正确；

②档位信息变化不连续时，告警，直至档位信息变化稳定；

③档位超界，档位信息大于最大档位值或等于0时，告警，并闭锁保护；

④三相档位差大于3时，告警，并闭锁保护。

3）确定变压器分接头信息正确之后，根据变压器铭牌参数对应的各个分接头下的额定电流为基准，计算采集到的变压器各侧实际电流数值对应的标幺值电流。

4）采用比率制动、标幺值制动等保护方案，判断是否发生区内故障。

本发明通过对多分接头特种变压器差动保护方法，在传统电力变压器差动保护基础上引入了调压变压器分接头信息，利用分接头信息获取变压器的基准电流，进而计算出各侧电流的标幺值，通过变压器标幺值差动保护算法判断保护是否动作。为了确保分接头信息获取正确还引入了档位信息自检准则。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.一种多分接头特种变压器差动保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基于标幺值的变压器差动保护定值计算；

(2)获取并检验多分接头特种变压器分接头档位信息；

(3)获取变压器各侧电流信息，根据变压器铭牌参数计算各侧电流的标幺值；

(4)利用标幺值电流计算并判断保护动作情况；

其中步骤(2)具体是指：

根据获取的变压器分接头档位信息，按照如下步骤检验分接头信息的正确性：

①档位信息变化连续，不超界，三相档位差不大于3，则确认档位信息正确；

②档位信息变化不连续时，告警，直至档位信息变化稳定；

③档位超界，档位信息大于最大档位值或等于0时，告警，并闭锁保护；

④三相档位差大于3时，告警，并闭锁保护。

2.如权利要求1所述的多分接头特种变压器差动保护方法，其特征在于：其中步骤(1)具体是指：

采用DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》中规定的变压器纵差保护整定计算方法，只是将整定计算中变压器额定电流选取为标幺值单位1。

3.如权利要求1所述的多分接头特种变压器差动保护方法，其特征在于：其中步骤(3)具体是指：

根据变压器铭牌参数对应的各个分接头下的额定电流为基准，计算采集到的变压器各侧实际电流数值对应的标幺值电流，计算公式为：其中I'为经过归算后的电流标幺值，I为互感器采集到的一次电流数据，I_b为对应的各侧电流在其对应分接头位置下的额定电流。

4.如权利要求1所述的多分接头特种变压器差动保护方法，其特征在于：其中步骤(4)具体是指：

将计算得到的标幺值电流数据带入到变压器差动保护判别方案中，判断是否发生区内故障。

5.如权利要求4所述的多分接头特种变压器差动保护方法，其特征在于：其中判别方案采用比率制动或标幺值制动保护方案。