CN104319736B - 一种特高压变压器差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特高压变压器差动保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。本发明首先对未启动的差动保护进行闭锁，然后对启动差动保护的差流中的谐波含量进行判别，若三相差流中的谐波含量都低，则直接开放三相差动保护；否则判断公共绕组各相电流幅值是否大于无流门槛，对大于无流门槛的电流进行对称性判断，仅开放满足对称性要求的所属相的差动保护。通过比较特高压变压器公共绕组电流波形的对称性来识别变压器空投和空投故障，使差动保护在正常空投时不误动，空投故障变压器时快速动作，提高保护装置的可靠性。

Description

一种特高压变压器差动保护方法

技术领域

本发明涉及一种特高压变压器差动保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

1000kV特高压交流试验示范工程中特高压变压器的结构与500kV自耦变压器有很大的差异，其调压方式为中性点分体调压而不是中压侧分接头调压方式，这种特殊结构导致特高压变压器的保护配置与传统的变压器保护配置有较大的区别。特高压变压器保护配置中分别针对主变压器和调压补偿变压器配置了各自的差动保护。变压器空投时的励磁涌流是差动保护的不平衡电流，为了防止变压器差动保护误动，通常利用差流中的二次谐波含量来识别励磁涌流。通过对特高压变压器空投时的现场录波数据进行分析，发现空载合闸时调压变压器的励磁涌流较大，且三相差流中的二次谐波含量都小于二次谐波闭锁定值，如果不采取措施将会导致变压器空投时调压变压器差动保护误动作。

发明内容

本发明的目的是提供一种特高压变压器差动保护方法，以解决特高压变压器空投时由于励磁涌流导致差动保护误动的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种特高压变压器差动保护方法，该差动保护方法包括以下步骤：

1)判断特高压变压器的差动电流是否满足差动保护的判别式，若不满足，则闭锁三相差动保护，若满足，执行步骤2)；

2)计算特高压变压器的三相差动电流的二次谐波含量，并判断其二次谐波含量是否都小于设定值，若都小于，则开放三相差动保护，否则进入步骤3)；

3)计算特高压变压器公共绕组三相电流的幅值，分别判断公共绕组三相电流的幅值是否小于无流门槛；

4)对大于无流门槛的公共绕组电流进行对称性判断，仅开放满足对称性要求所属相的差动保护。

所述步骤1)中采用的判别式为：

I_op＞0.8I_op.0

其中I_op为特高压变压器差动电流的幅值，I_op.0为差动保护启动电流定值。

3.根据权利要求2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤2)中的判别公式为：

其中I_d2为差动电流中的二次谐波电流；I_d1为差动电流中的基波电流；k_xb2为二次谐波制动系数；I_op.0为差动保护启动电流定值。

所述步骤3)中的判别公式为：

|I_Φ|＞0.04I_N

其中I_Φ为公共绕组A、B、C任一相电流的幅值，I_N为公共绕组CT的二次额定电流。

所述步骤4)中电流对称性的判别过程如下：

A)对电流波形进行微分；

B)将微分后电流波形的前半周和后半周进行对称性比较；

C)连续比较半个周期的采样点，波形不对称的点数大于设定值时判别该电流波形不对称。

所述步骤A)中采用的微分方程为：

Δi_K＝i_K-i_K-1

其中i_K为当前点采样值、i_K-1为前一点采样值，Δi_K为微分后的电流采样值。

所述步骤B)所采用的波形比较判别公式为：

|I(k)+I(k+π)|/|I(k)-I(k+π)|≥0.5

其中I(k)为前半周上当前点采样值、I(k+π)为后半周上对应的采样值，前半周与后半周差半个周波。

所述步骤3)中若有公共绕组的某相电流的幅值小于无流门槛，则认为该相电流波形不对称。

本发明的有益效果是:本发明首先对未启动的差动保护进行闭锁，然后对启动差动保护的差流中的谐波含量进行判别，若三相差流中的谐波含量都低，则直接开放三相差动保护；否则判断公共绕组各相电流幅值是否大于无流门槛，对大于无流门槛的电流进行对称性判断，仅开放满足对称性要求的所属相的差动保护。通过比较特高压变压器公共绕组电流波形的对称性来识别变压器空投和空投故障，使差动保护在正常空投时不误动，空投故障变压器时快速动作，提高保护装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明所采用的特高压变压器CT布置图；

图2是本发明特高压变压器差动保护方法的流程图；

图3是特高压变压器公共绕组电流对称性判别采样示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明所提供的特高压变压器差动保护方法主要应用于智能电网的特高压继电保护装置中，通过对特高压变压器公共绕组电流波形的对称性实时进行判别，防止变压器空投时励磁涌流导致差动保护误动，以提高保护装置的可靠性。特高压变压器空投时公共绕组侧都会存在励磁电流，且主变保护装置和调压补偿变保护装置都需要引入公共绕组CT，因此可以通过判别公共绕组电流波形的对称性来识别励磁涌流。

特高压变压器CT布置如图1所示。主变纵差保护由TA11、TA12、TA21、TA22、TA31、TA32六侧电流构成，主变分相差动保护由TA11、TA12、TA21、TA22、TA4五侧电流构成，调压变纵差保护由TA5、TA6、TA7三侧电流构成，补偿变纵差保护由TA6、TA8两侧电流构成。

本发明所提供的特高压变压器差动保护方法，作为一个独立的功能模块，分别放置在主变保护装置和调压补偿变保护装置中，该功能模块始终投入。在对公共绕组电流波形的对称性判别时，采用微分后的公共绕组电流波形前半周和后半周的采样数据逐点进行对称性比较，如图3所示。由于主变空投时公共绕组的励磁电流有1/4以上周波以上的点对称性不满足，因此，本发明能可靠识别变压器空投及空投故障。根据识别出的结果，采取相应的差动保护策略。本发明所给出的特高压变压器差动保护方法的流程如图2所示，具体过程如下：

1.计算特高压变压器差动保护电流，判断任一相差动保护电流大于0.8倍差动保护启动电流定值时保护启动，判别方程为：

I_op＞0.8I_op.0 (1)

上式中I_op为差动保护差动电流的幅值，I_op.0为差动保护启动电流定值。若不满足上式，则说明差动保护未启动，此时不再对差流中的谐波含量和公共绕组电流波形对称性进行判别，直接闭锁三相差动保护。

2.计算特高压变压器A、B、C三相差动保护电流中的二次谐波含量，某相差流大于0.8倍差动保护启动电流定值且二次谐波含量大于定值时判为该相二次谐波含量高，判别方程为：

上式中I_d2为差动电流中的二次谐波电流；I_d1为差动电流中的基波电流；k_xb2为二次谐波制动系数。若三相差流中的二次谐波含量都小于定值时，不再对公共绕组电流波形进行后续判别，直接开放三相差动保护。

3.计算公共绕组A、B、C三相电流的幅值，公共绕组相电流幅值大于无流门槛时判为该相有流，判别方程为：

|I_Φ|＞0.04I_N (3)

上式中I_Φ为公共绕组A、B、C任一相电流的幅值，I_N为公共绕组CT的二次额定电流；若公共绕组某相电流幅值小于无流门槛时，也不再对该相电流进行对称性判别，默认该相电流波形不对称。

4.将满足步骤3中判别方程的公共绕组电流波形进行微分，微分方程为：

Δi_K＝i_K-i_K-1 (4)

上式中i_K为当前点采样值、i_K-1为前一点采样值，Δi_K为微分后的电流采样值。

5.将微分后的公共绕组三相电流波形的前半周和后半周进行对称性比较，波形比较判别公式为：

|I(k)+I(k+π)|/|I(k)-I(k+π)|≥0.5 (5)

上式中I(k)为前半周上当前点采样值、I(k+π)为后半周上对应的采样值(前半周与后半周差半个周波)。

6.分别对公共绕组三相电流的波形对称性进行判别。连续比较半个周期的采样点(12点，每周波采样24点)，波形不对称的点数大于5时判别该相电流波形不对称。

本发明的特高压变压器差动保护方法通过对公共绕组电流波形的对称性分相进行判别，任一相电流波形对称时只开放本相差动保护。差动保护未启动时，不再对差流中的谐波含量和公共绕组电流波形对称性进行判别，直接闭锁三相差动保护。三相差流中的二次谐波含量都小于定值时，不再对公共绕组电流波形进行后续判别，直接开放三相差动保护。公共绕组某相电流幅值小于无流门槛时，也不再对该相电流进行对称性判别，默认该相电流波形不对称，公共绕组任一相电流波形对称时只开放本相差动保护。

Claims (8)

1.一种特高压变压器差动保护方法，其特征在于，该差动保护方法包括以下步骤：

1)判断特高压变压器的差动电流是否满足差动保护的判别式，若不满足，则闭锁三相差动保护，若满足，执行步骤2)；

2)计算特高压变压器的三相差动电流的二次谐波含量，并判断其二次谐波含量是否都大于设定值，若都小于，则开放三相差动保护，否则进入步骤3)；

3)计算特高压变压器公共绕组三相电流的幅值，分别判断公共绕组三相电流的幅值是否小于无流门槛；

4)对大于无流门槛的公共绕组电流进行对称性判断，仅开放满足对称性要求所属相的差动保护。

2.根据权利要求1所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤1)中采用的判别式为：

I_op＞0.8I_op.0

其中I_op为特高压变压器差动电流的幅值，I_op.0为差动保护启动电流定值。

3.根据权利要求2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤2)中采用的判别公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{d2}>k_{xb2}{I}_{d1}\\ I_{d1}>0.8I_{op.0}\end{array}\right.$

其中I_d2为差动电流中的二次谐波电流；I_d1为差动电流中的基波电流；k_xb2为二次谐波制动系数；I_op.0为差动保护启动电流定值。

4.根据权利要求3所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤3)中的判别公式为：

|I_Φ|＞0.04I_N

其中I_Φ为公共绕组A、B、C任一相电流的幅值，I_N为公共绕组CT的二次额定电流。

5.根据权利要求4所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤4)中电流对称性的判别过程如下：

A)对电流波形进行微分；

B)将微分后电流波形的前半周和后半周进行对称性比较；

C)连续比较半个周期的采样点，波形不对称的点数大于设定值时判别该电流波形不对称。

6.根据权利要求5所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤A)中采用的微分方程为：

Δi_K＝i_K-i_K-1

其中i_K为当前点采样值、i_K-1为前一点采样值，Δi_K为微分后的电流采样值。

7.根据权利要求6所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤B)所采用的波形比较判别公式为：

|I(k)+I(k+π)|/|I(k)-I(k+π)|≥0.5

其中I(k)为前半周上当前点微分后的电流采样值、I(k+π)为后半周上对应的微分后的电流采样值，前半周与后半周差半个周波。

8.根据权利要求7所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，所述步骤3)中若有公共绕组的某相电流的幅值小于无流门槛，则认为该相电流波形不对称。