CN105071344A - 一种变压器励磁涌流识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器励磁涌流识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。本发明首先判别差动保护是否启动，在启动差动保护时判别三相差流中二次谐波含量，在三相差流中二次谐波含量均低时开放三相差动保护，否则判断变压器是否为空投，在变压器处于空投时，根据各相电流中综合谐波含量进行差动保护的判断，在变压器处于非空投时，采用三相差流谐波中任两相二次谐波含量小于设定时，固定开放差动保护。本发明不仅弥补了变压空投时由于某相差流谐波含量低导致空投误动，同时也保证了空投变压器于故障以及区外转区内故障恢复性涌流时可以快速开放差动保护，提高了装置的可靠性，增加了电网运行的稳定性。

Description

一种变压器励磁涌流识别方法

技术领域

本发明涉及一种变压器励磁涌流识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着国民经济突飞猛进的发展，高压远距离输电线路的增多，导致电网容量剧增，更多的大容量变压器被投入电网运行。由于空投变压器或故障恢复时产生的励磁涌流对变压器的可靠运行带来巨大隐患。因为励磁涌流受到变压器合闸角、容量、剩磁以及本身生产材料等诸多因素的影响，导致励磁涌流波形中的谐波含量分散性较大，有的相别谐波大于15％，而有的相别小于7.5％，导致变压识别涌流方法大都采用差流谐波或闭锁，但当变压器空投于匝间故障时，或者发生区外到区内的转换性故障时，因为非故障相别的谐波闭锁，又会导致差动保护延时动作甚至拒动，影响电网的正常运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器励磁涌流识别方法，以解决由励磁涌流影响而导致的变压空投误动和空头变压器于故障时延时动作或拒动的问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种变压器励磁涌流识别方法，该识别方法包括以下步骤：

1)差动保护识别，任一相差流大于差动保护启动电流定值和差动基准电流中较小者时启动差动保护；

2)计算三相差流中的二次谐波含量，当某相差流满足差动保护且二次谐波含量大于定值时判该相二次谐波含量高，否则，判断该相二次谐波含量低，当三相差流中二次谐波含量都低时，开放三相差动保护，否则判断变压器是否处于空投；

3)变压器某侧空投判别，当变压器某侧任一相有流且变压器其它侧各相均无流时，说明变压器该侧为空投，否则，判别为非空投，即恢复性涌流；

4)当变压器为空投时，对空投侧各相电流综合谐波含量进行判别，若各相电流综合谐波含量均大于门槛值，则闭锁三相差动保护，否则开启对应相的差动保护；

5)当变压器判别为非空投时，采用差流谐波含量低三取二判据来闭锁差动保护。

所述步骤1)中差动保护的判别方程为：

I_op＞min{0.8I_op.0,0.2I_e}

其中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，I_e为差动保护高压侧基准电流。

所述步骤3)中空投的判别公式为：

其中max{I_Ha,I_Hb,I_Hc}表示某侧各相电流的最大值，max{I_Ma,I_Mb,I_Mc}和max{I_La,I_Lb,I_Lc}分别表示其他两侧各相电流的最大值，α为无流门槛，二次额定值5A规格时α＝0.05，二次额定值1A规格时α＝0.03。

所述谐波含量高低的判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{d2}>k_{xb2}{I}_{d1}\\ I_{d1}>0.8\min \{I_{op.0},0.2I_e\}\end{array}\right.$

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。

所述步骤4)中各相电流综合谐波含量判别方程为：

I_Φz＝∮I_Φ′-I_Φ1

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{\&Phi;}z}<k_z{I}_{\mathrm{\&Phi;}1}\\ k_p*I_{\mathrm{\&Phi;}1}>I_{op.0}\end{array}\right.$

上式中I_Φ1为相电流基波幅值；I_Φ′为原始相电流采样点值；I_Φz为相电流综合谐波幅值；k_z为综合谐波开放系数；k_p为变压器本侧平衡系数。

所述当步骤1)中差动保护未启动时，直接闭锁三相差动保护，不再进行后续判断。

所述二次谐波制动系数k_xb2为0.15。

所述综合谐波开放系数k_z为0.15。

本发明的有益效果是：本发明首先判别差动保护是否启动，在启动差动保护时判别三相差流中二次谐波含量，在三相差流中二次谐波含量均低时开放三相差动保护，否则判断变压器是否为空投，在变压器处于空投时，根据各相电流中综合谐波含量进行差动保护的判断，在变压器处于非空投时，采用三相差流谐波中任两相二次谐波含量小于设定时，固定开放差动保护。本发明采用三相差流二次谐波含量高或闭锁，其按相综合谐波开放差动保护，提高了差动保护动作的可靠性。本发明不仅弥补了变压空投时由于某相差流谐波含量低导致空投误动，同时也保证了空投变压器于故障以及区外转区内故障恢复性涌流时可以快速开放差动保护，提高了装置的可靠性，增加了电网运行的稳定性。

附图说明

图1是变压器本体内部结构示意图；

图2是本发明变压器励磁涌流识别方法的流程图；

图3是变压器空投的波形图；

图4是变压器空投于故障的波形图；

图5是变压器区外转区内恢复性涌流故障的波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

下面以两圈变为例说明，高压侧三相电流分别取自：TA1，TA2，TA3；低压侧三相电流分别取自：TA4，TA5，TA6，且差流由六个CT构成的变压器结构图如图1所示。

变压器励磁涌流识别方法的具体实施步骤如下：

1.差动保护启动判别

任一相差流大于0.8倍差动保护启动电流定值和0.2倍差动基准电流中较小者时启动差动保护，判别方程为：

I_op＞min{0.8I_op.0,0.2I_e}

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，I_e为差动保护高压侧基准电流，当差动保护未启动时，直接闭锁三相差动保护，不再进行后续步骤的判别。

2.计算A、B、C三相差流中的二次谐波含量，当某相差流大于0.8min{I_op.0,0.2I_e}且二次谐波含量大于定值时判为该相二次谐波含量高，否则判为该相二次谐波含量低，判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{d2}>k_{xb2}{I}_{d1}\\ I_{d1}>0.8\min \{I_{op.0},0.2I_e\}\end{array}\right.$

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，一般取0.15。

某相差流满足差动保护且二次谐波含量大于定值时判该相二次谐波含量高，否则，判断该相二次谐波含量低，当三相差流中二次谐波含量都低时，开放三相差动保护，否则判断变压器是否处于空投。

3.变压器某侧空投判别

当变压器某侧任一相有流且变压器其它侧各相均无流时，说明变压器该侧为空投，采用按相电流综合谐波含量低判据来开放差动保护；否则，判别为恢复性涌流，为防止恢复性涌流引起差动保护误动，采用差流谐波含量低三取二判据来闭锁差动保护。

例如高压侧任一相有流且中压侧、低压侧均无流判别为高压侧空投，判别方程为：

上式中max{I_Ha,I_Hb,I_Hc}表示高压侧有流；max{I_Ma,I_Mb,I_Mc}表示中压侧无流，max{I_La,I_Lb,I_Lc}表示低压侧无流；α为无流门槛：二次额定值5A规格时α＝0.05、二次额定值1A规格时α＝0.03。当判别为变压器非空投，即恢复性涌流时，不再对相电流综合谐波进行判别，直接进行相差流二次谐波含量低三取二判别，以有效的避免恢复性涌流时故障的影响。

4.变压器某侧综合谐波含量判别

当本侧差流大于差动最小动作定值时启动判别，相电流综合谐波幅值＝原始相电流采样点积分幅值-相电流基波幅值，且该相电流综合谐波含量小于门槛值判为该相电流综合谐波开放，判别方程为：

I_Φz＝∮I_Φ′-I_Φ1

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{\&Phi;}z}<k_z{I}_{\mathrm{\&Phi;}1}\\ k_p*I_{\mathrm{\&Phi;}1}>I_{op.0}\end{array}\right.$

上式中I_Φ1为相电流基波幅值；为原始相电流采样点值；为相电流综合谐波幅值；k_z为综合谐波开放系数，一般取值0.15；k_p为变压器本侧平衡系数。

5.若变压器判别为空投，则对空投侧的A、B、C相电流综合谐波含量进行判别，若A相电流综合谐波I_Φz＞k_z*I_Φ1，继续判别B、C相综合谐波含量，若A、B、C相电流综合谐波均大于门槛值，闭锁三相差动保护；否则，开放对应相差动保护。

6.若变压器判别为非空投，启动变压器A、B、C相差动电流的二次谐波低三取二判别，若A相差流二次谐波含量低，且B、C相任一相差流谐波相含量低，则开放A相差动保护；否则，闭锁三相差动保护。

下面通过变压器空投及空投于故障的波形RTDS回放来验证本发明方法的有效性，变压器空投波形如图3所示；变压器空投于故障波形，如图4所示；恢复性涌流时区内故障波形，如图5所示。

本发明采用三相差流二次谐波含量高或闭锁，且按相综合谐波开放差动保护，继承了差流二次谐波三相或闭锁在变压器空投中的优点，同时也改进了或闭锁方案在变压器空投于故障及发生区外转区内的转换性故障时非故障相恢复性涌流带来的差动保护延时甚至拒动的缺点，提高了差动保护动作的可靠性。且该方法适用于所有电压等级变压器需要识别励磁涌流的差动保护，如主变纵差保护、主变分相差动保护、调压补偿变差动保护。

Claims (8)

1.一种变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，该识别方法包括以下步骤：

1)差动保护识别，任一相差流大于差动保护启动电流定值和差动基准电流中较小者时启动差动保护；

2)计算三相差流中的二次谐波含量，当某相差流满足差动保护且二次谐波含量大于定值时判该相二次谐波含量高，否则，判断该相二次谐波含量低，当三相差流中二次谐波含量都低时，开放三相差动保护，否则判断变压器是否处于空投；

3)变压器某侧空投判别，当变压器某侧任一相有流且变压器其它侧各相均无流时，说明变压器该侧为空投，否则，判别为非空投，即恢复性涌流；

4)当变压器为空投时，对空投侧各相电流综合谐波含量进行判别，若各相电流综合谐波含量均大于门槛值，则闭锁三相差动保护，否则开启对应相的差动保护；

5)当变压器判别为非空投时，采用差流谐波含量低三取二判据来闭锁差动保护。

2.根据权利要求1所述的变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，所述步骤1)中差动保护的判别方程为：

I_op＞min{0.8I_op.0,0.2I_e}

其中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，I_e为差动保护高压侧基准电流。

3.根据权利要求2所述的变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，所述步骤3)中空投的判别公式为：

其中max{I_Ha,I_Hb,I_Hc}表示某侧各相电流的最大值，max{I_Ma,I_Mb,I_Mc}和max{I_La,I_Lb,I_Lc}分别表示其他两侧各相电流的最大值，α为无流门槛，二次额定值5A规格时α＝0.05，二次额定值1A规格时α＝0.03。

4.根据权利要求3所述的变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，所述谐波含量高低的判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{d2}>k_{xb2}{I}_{d1}\\ I_{d1}>0.8\min \{I_{op.0},0.2I_e\}\end{array}\right.$

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。

5.根据权利要求4所述的变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，所述步骤4)中各相电流综合谐波含量判别方程为：

I_Φz＝∮I_Φ′-I_Φ1

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{\&Phi;}z}<k_z-I_{\mathrm{\&Phi;}1}\\ k_p*I_{\mathrm{\&Phi;}1}>I_{op.0}\end{array}\right.$

上式中I_Φ1为相电流基波幅值；I_Φ′为原始相电流采样点值；I_Φz为相电流综合谐波幅值；k_z为综合谐波开放系数；k_p为变压器本侧平衡系数。

6.根据权利要求5所述的变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，所述当步骤1)中差动保护未启动时，直接闭锁三相差动保护，不再进行后续判断。

7.根据权利要求4所述的变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，所述二次谐波制动系数k_xb2为0.15。

8.根据权利要求5所述的变压器励磁涌流识别方法，其特征在于，所述综合谐波开放系数k_z为0.15。