CN104049174A - 三相三绕组变压器绕组间短路故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相三绕组变压器绕组间短路故障检测方法。本发明分别计算变压器两组Y侧的零序电压和零序电流并按对应变比折算到变压器△侧，将变压器两组Y侧绕组自漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到变压器△侧，变压器两组Y侧绕组的电阻按变比的平方折算到变压器△侧，然后计算变压器两组Y侧互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧漏电感m′₂₃和变压器△侧与两组Y侧互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧的漏电感m′₁₂、m′₁₃，最后构成变压器绕组间短路故障检测判据。本发明方法实现变压器绕组间短路故障正确可靠检测，动作性能不受变压器励磁电流、过渡电阻和负荷电流的影响，动作性能准确可靠，有效提高变压器继电保护动作可靠性。

Description

三相三绕组变压器绕组间短路故障检测方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种三相三绕组变压器绕组间短路故障检测方法。

背景技术

电力系统广泛应用的220kV变压器通常采用三相三绕组变压器。为了保证相电势接近于正弦波，为三次谐波提供通路，三相三绕组变压器必有一组绕组采用三角形接线，因此其接线方式为△/Y/Y接线。

电流差动保护是变压器的主保护，为使正常运行时电流差动量为零，需将变压器两组Y侧电流换算到△侧或将△侧电流换算到两组Y侧，以消除不平衡电流。为了消除不平衡电流，目前主要采用将两组Y侧电流换算到△侧的电流补偿方式和将△侧电流换算到两组Y侧的电流补偿方式，但这两种变换方式变换后的电流差动量都不能正确反应变压器励磁电流的影响，造成作为变压器主保护的电流差动保护动作可靠性受影响，也使得利用二次谐波判别励磁涌流和短路故障的方法可靠性不高，严重威胁着电网的安全稳定运行。

发明内容

为了实现三相三绕组变压器绕组间短路故障正确可靠检测，提高变压器继电保护动作可靠性，确保电网安全稳定运行，本发明提供一种动作性能不受励磁电流、过渡电阻和负荷电流影响的三相三绕组变压器绕组间短路故障检测方法。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

三相三绕组变压器绕组间短路故障检测方法，它包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量变压器两组Y侧的三相绕组电压u_a2、u_b2、u_c2和u_a3、u_b3、u_c3，测量变压器两组Y侧的三相绕组电流i_a2、i_b2、i_c2和i_a3、i_b3、i_c3，测量变压器△侧的环流i_D；

(2)保护装置计算变压器两组Y侧的零序电压 计算变压器两组Y侧的零序电流

(3)保护装置将变压器两组Y侧的零序电压u₀₂、u₀₃按变比折算到△侧的零序电压保护装置将变压器两组Y侧的零序电流i₀₂、i₀₃按变比折算到△侧的零序电流保护装置将变压器两组Y侧绕组自漏磁通对应的漏电感L₂、L₃按变比的平方折算到△侧的漏电感 保护装置将变压器两组Y侧绕组的电阻r₂、r₃按变比的平方折算到△侧的电阻其中，n₁为变压器△侧绕组匝数；n₂、n₃为变压器两组Y侧绕组匝数；

(4)保护装置计算变压器两组Y侧的互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧绕组漏电感m′₂₃和变压器△侧与两组Y侧的互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧的漏电感m′₁₂、m′₁₃：

$\left[\begin{array}{c}{m}_{12}^{\′}\\ m_{23}^{\′}\\ m_{13}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}& -\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ -\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}\\ \frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}& -\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{02}^{\′}{r}_2^{\′}-u_{02}^{\′}-i_D{r}_1-L_1\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}+L_2^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ u_{03}^{\′}-u_{02}^{\′}-i_{03}^{\′}{r}_3^{\′}-r_{02}^{\′}{r}_2^{\′}-L_3^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}+L_2^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ L_3^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}-L_1\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}-u_{03}^{\′}-i_D{r}_1+i_{03}^{\′}{r}_3^{\′}\end{array}\right]$

其中，r₁为变压器△侧的电阻；表示变压器△侧环流i_D的导数；表示i′₀₂的导数；表示i′₀₃的导数；L₁为变压器△侧绕组自漏磁通对应的漏电感；

(5)保护装置判断m′₁₂>m_12set或者m′₂₃>m_23set或者m′₁₃>m_13set是否成立，若成立，则变压器发生绕组间短路故障，保护装置跳开变压器三侧断路器；其中，m_12set为整定门槛值；m_23set为整定门槛值；m_13set为整定门槛值。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明首先测量变压器两组Y侧的三相绕组电压和三相绕组电流，测量变压器△侧的环流，分别计算变压器两组Y侧的零序电压和零序电流，分别将变压器两组Y侧的零序电压和零序电流按对应变比折算到变压器△侧，分别将变压器两组Y侧绕组自漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到变压器△侧，分别将变压器两组Y侧绕组的电阻按变比的平方折算到变压器△侧，然后计算变压器两组Y侧互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧漏电感m′₂₃和变压器△侧与两组Y侧互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧的漏电感m′₁₂、m′₁₃，分别将m′₁₂、m′₁₃、m′₂₃与整定门槛值m_12set、m_13set、m_23set构成逻辑或关系的变压器绕组间短路故障检测判据。本发明方法利用变压器三侧绕组间互漏磁通对应的漏电感的物理特性实现变压器绕组间短路故障正确可靠检测，动作性能不受变压器励磁电流、过渡电阻和负荷电流的影响，动作性能准确可靠，有效提高变压器继电保护动作可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为应用本发明方法的△/Y/Y接线变压器示意图。

具体实施方式

图1为应用本发明方法的△/Y/Y接线变压器示意图。本实施例中，保护装置测量变压器两组Y侧的三相绕组电压u_a2、u_b2、u_c2和u_a3、u_b3、u_c3，测量变压器两组Y侧的三相绕组电流i_a2、i_b2、i_c2和i_a3、i_b3、i_c3，测量变压器△侧的环流iD。

保护装置计算变压器两组Y侧的零序电压

保护装置计算变压器两组Y侧的零序电流

保护装置将变压器两组Y侧的零序电压u₀₂、u₀₃按变比折算到△侧的零序电压其中，n₁为变压器△侧绕组匝数；n₂、n₃为变压器两组Y侧绕组匝数。

保护装置将变压器两组Y侧的零序电流i₀₂、i₀₃按变比折算到△侧的零序电流 $i_{02}^{\′}=\frac{n_2}{n_1}{i}_{02},i_{03}^{\′}=\frac{n_3}{n_1}{i}_{03}.$

保护装置将变压器两组Y侧绕组自漏磁通对应的漏电感L₂、L₃按变比的平方折算到△侧的漏电感 $L_2^{\′}={\left(\frac{n_2}{n_1}\right)}^2{L}_2,L_3^{\′}={\left(\frac{n_3}{n_1}\right)}^2{L}_3.$

保护装置将变压器两组Y侧绕组的电阻r₂、r₃按变比的平方折算到△侧的电阻其中，n₁为变压器△侧绕组匝数；n₂、n₃为变压器两组Y侧绕组匝数。

保护装置计算变压器两组Y侧互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧绕组漏电感m′₂₃和变压器△侧与两组Y侧互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧的漏电感m′₁₂、m′₁₃：

$\left[\begin{array}{c}{m}_{12}^{\′}\\ m_{23}^{\′}\\ m_{13}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}& -\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ -\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}\\ \frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}& -\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{02}^{\′}{r}_2^{\′}-u_{02}^{\′}-i_D{r}_1-L_1\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}+L_2^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ u_{03}^{\′}-u_{02}^{\′}-i_{03}^{\′}{r}_3^{\′}-r_{02}^{\′}{r}_2^{\′}-L_3^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}+L_2^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ L_3^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}-L_1\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}-u_{03}^{\′}-i_D{r}_1+i_{03}^{\′}{r}_3^{\′}\end{array}\right]$

其中，r₁为变压器△侧绕组的电阻；表示变压器△侧环流i_D的导数；表示i′₀₂的导数；表示i′₀₃的导数；L₁为变压器△侧绕组自漏磁通对应的漏电感。

保护装置判断m′₁₂>m_12set或者m′₂₃>m_23set或者m′₁₃>m_13set是否成立，若成立，则变压器发生绕组间短路故障，保护装置跳开变压器三侧断路器；其中，m_12set为整定门槛值；m_23set为整定门槛值；m_13set为整定门槛值。

本发明方法利用变压器三侧绕组间互漏磁通对应的漏电感的物理特性实现变压器绕组间短路故障正确可靠检测，动作性能不受变压器励磁电流、过渡电阻和负荷电流的影响，动作性能准确可靠，有效提高变压器继电保护动作可靠性。

本发明未述部分与现有技术相同。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.三相三绕组变压器绕组间短路故障检测方法，其特征在于：包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量变压器两组Y侧的三相绕组电压u_a2、u_b2、u_c2和u_a3、u_b3、u_c3，测量变压器两组Y侧的三相绕组电流i_a2、i_b2、i_c2和i_a3、i_b3、i_c3，测量变压器△侧的环流i_D；

(2)保护装置计算变压器两组Y侧的零序电压 $u_{03}=\frac{u_{a3}+u_{b3}+u_{c3}}{3},$ 计算变压器两组Y侧的零序电流 $i_{02}=\frac{i_{a2}+i_{b2}+i_{c2}}{3},i_{03}=\frac{i_{a3}+i_{b3}+i_{c3}}{3};$

(3)保护装置将变压器两组Y侧的零序电压u₀₂、u₀₃按变比折算到△侧的零序电压保护装置将变压器两组Y侧的零序电流i₀₂、i₀₃按变比折算到△侧的零序电流保护装置将变压器两组Y侧绕组自漏磁通对应的漏电感L₂、L₃按变比的平方折算到△侧的漏电感 保护装置将变压器两组Y侧绕组的电阻r₂、r₃按变比的平方折算到△侧的电阻其中，n₁为变压器△侧绕组匝数；n₂、n₃为变压器两组Y侧绕组匝数；

(4)保护装置计算变压器两组Y侧的互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧绕组漏电感m′₂₃和变压器△侧与两组Y侧的互漏磁通对应的漏电感按变比的平方折算到△侧的漏电感m′₁₂、m′₁₃：

$\left[\begin{array}{c}{m}_{12}^{\′}\\ m_{23}^{\′}\\ m_{13}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}& -\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ -\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}\\ \frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}& -\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}& \frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}-\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{02}^{\′}{r}_2^{\′}-u_{02}^{\′}-i_D{r}_1-L_1\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}+L_2^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ u_{03}^{\′}-u_{02}^{\′}-i_{03}^{\′}{r}_3^{\′}-r_{02}^{\′}{r}_2^{\′}-L_3^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}+L_2^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{02}^{\′}}{\mathrm{dt}}\\ L_3^{\′}\frac{{\mathrm{di}}_{03}^{\′}}{\mathrm{dt}}-L_1\frac{{\mathrm{di}}_D}{\mathrm{dt}}-u_{03}^{\′}-i_D{r}_1+i_{03}^{\′}{r}_3^{\′}\end{array}\right]$

其中，r₁为变压器△侧的电阻；表示变压器△侧环流i_D的导数；表示i′₀₂的导数；表示i′₀₃的导数；L₁为变压器△侧绕组自漏磁通对应的漏电感；

(5)保护装置判断m′₁₂>m_12set或者m′₂₃>m_23set或者m′₁₃>m_13set是否成立，若成立，则变压器发生绕组间短路故障，保护装置跳开变压器三侧断路器；其中，m_12set为整定门槛值；m_23set为整定门槛值；m_13set为整定门槛值。