CN106771838A - 变压器ct断线判别方法、装置和差动保护方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器CT断线判别方法、装置和差动保护方法、装置，其中的差动保护方法包括：判断是否满足差动保护启动条件；若满足启动条件时，判断变压器各侧PT是否异常；根据变压器各侧PT异常情况，进一步判断变压器各侧是否CT断线；若压器某侧CT断线，闭锁差动保护；否则，开放差动保护。本发明可快速准确判别出是否CT断线，若CT断线，则闭锁差动保护，避免了差动保护误动；若CT未断线，则开放差动保护，避免了差动保护拒动，明显提高了差动保护的准确性。

Description

变压器CT断线判别方法、装置和差动保护方法、装置

技术领域

本发明涉及一种变压器CT断线判别方法、装置和差动保护方法、装置，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

差动电流保护作为元件或线路的主保护，主要是基于流入和流出被保护设备的总电流平衡的原理，动作速度快。随着电力系统对保护功能的选择性、灵敏性、速断性以及可靠性的要求越来越高，差动保护在电力系统中得到了广泛的应用。当发生CT断线或者区内故障，差动保护均会出现较大的不平衡差流，因此需要快速准确地识别出CT断线还是区内故障，从而对差动保护进行相应的闭锁或开放。

公布号为CN102478614A的中国发明专利公开了一种电流互感器断线检测方法，该方法主要通过对预测采样点值与实际采样点值进行比较，来识别CT断线。该方法检测速度较快，但是检测结果受非周期分量和谐波分量以及采样值异常等因素的影响较大，可靠性较差。若CT断线判别结果不准确，当CT实际断线却判定为CT未断线时，则会导致差动保护误动；当CT实际未断线却判定为CT断线时，则会导致差动保护拒动，造成严重的用电事故。

因此，在差动保护中，快速且准确地识别出是否CT断线，为差动保护动作提供可靠依据，以防止差动保护误动或拒动故障，成为电力系统维护中的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器CT断线判别方法及装置，用于解决变压器CT断线判别不准确的问题，本发明还提供一种基于CT断线判别的变压器差动保护方法及装置，用于解决提高变压器差动保护动作可靠性和快速性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种变压器CT断线判别方法，包括以下方案：

CT断线判别方法方案一：包括以下步骤：

步骤1，获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流；

步骤2，计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin；

步骤3，对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件1：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围；

条件2：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件3：最大相差动电流I_opmax小于设定值；

步骤4，若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线。

CT断线判别方法方案二：在CT断线判别方法方案一的基础上，所述N＝2，步骤3中所述条件1的判别公式为：

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_2Tmin表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

本发明还提供了一种变压器CT断线判别装置，包括以下方案：

CT断线判别装置方案一：该装置包括

用于获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流的单元；

用于计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin的单元；

用于对下面的条件进行判断的单元，所述条件为：

条件1：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围；

条件2：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件3：最大相差动电流I_opmax小于设定值；

用于若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线的单元。

CT断线判别装置方案二：在CT断线判别装置方案一的基础上，所述N＝2，

所述条件1的判别公式为：

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_2Tmin表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

本发明还提供了一种基于CT断线判别的变压器差动保护方法，包括以下方案：

差动保护方法方案一：包括以下步骤

步骤1，判断是否满足差动保护启动条件；

步骤2，若满足启动条件时，判断变压器各侧PT是否异常；

步骤3，若变压器各侧PT均异常，判断变压器各侧是否CT断线；

变压器某侧是否CT断线的判断步骤包括：

步骤3-1，获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流；

步骤3-2，计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin；

步骤3-3，对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件(1)：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围；

条件(2)：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件(3)：最大相差动电流I_opmax小于设定值；

步骤3-4，若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线；

步骤4，若压器某侧CT断线，闭锁差动保护；否则，开放差动保护。

差动保护方法方案二：在差动保护方法方案一的基础上，步骤3中若变压器某侧PT无异常，检测变压器某侧是否满足电压判据，若满足电压判据，则判定为区内故障，开放差动保护；若不满足电压判据，则也执行所述CT断线判断；

所述检测变压器某侧是否满足电压判据的步骤包括：

(1)计算所述变压器某侧的当前零序电压的有效值3U₀和当前零序电压相对于M个周波前的零序电压变化量Δ3U₀；

(2)判定3U₀＞U_set或Δ3U₀＞ΔU_set是否成立，若成立，则判定变压器某侧满足电压判据；其中，

差动保护方法方案三：在差动保护方法方案一或二的基础上，所述N＝2，

步骤3-3中所述条件1的判别公式为：

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_2Tmin表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

差动保护方法方案四：在差动保护方法方案一或二的基础上，步骤2中通过识别变压器各侧的电压品质、电压压板状态和PT断线状态来判别变压器某侧PT是否异常，所述PT断线的判定式如下：

U₁≤U_φ1或U₂＞U_φ2

其中，U₁为变压器某侧的正序电压，U₂为变压器某侧的负序电压，U_φ1∈(25V,35V)表示正序电压门槛，U_φ2∈(3V,5V)表示负序电压门槛，V为电压量值单位伏特。

本发明还提供了一种基于CT断线判别的变压器差动保护装置，包括以下方案：

差动保护装置方案一：包括：

用于判断是否满足差动保护启动条件的单元；

用于若满足启动条件时，判断变压器各侧PT是否异常的单元；

用于若变压器各侧PT均异常，判断变压器各侧是否CT断线的单元；

所述判断变压器某侧是否CT断线的单元包括：

用于获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流的模块；

用于计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin的模块；

用于对下面的条件进行判断的模块，所述条件为：

条件(1)：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围；

条件(2)：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件(3)：最大相差动电流I_opmax小于设定值；

用于若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线的模块；

用于若变压器某侧CT断线，闭锁差动保护；否则，开放差动保护的单元。

差动保护装置方案二：在差动保护装置方案一的基础上，还包括用于若变压器某侧PT无异常，检测变压器某侧是否满足电压判据，若满足电压判据，则判定为区内故障，开放差动保护；若不满足电压判据，则也执行所述CT断线判断的单元；

该单元中检测变压器某侧是否满足电压判据的步骤包括：

(1)计算所述变压器某侧的当前零序电压的有效值3U₀和当前零序电压相对于M个周波前的零序电压变化量Δ3U₀；

(2)判定3U₀＞U_set或Δ3U₀＞ΔU_set是否成立，若成立，则判定变压器某侧满足电压判据；其中，

差动保护装置方案三：在差动保护装置方案一或二的基础上，所述N＝2，所述条件1的判别公式为：

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_2Tmin表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

差动保护装置方案四：在差动保护装置方案一或二的基础上，所述用于判断变压器各侧PT是否异常的单元通过识别变压器各侧的电压品质、电压压板状态和PT断线状态来判别变压器某侧PT是否异常，所述PT断线的判定式如下：

U₁≤U_φ1或U₂＞U_φ2

其中，U₁为变压器某侧的正序电压，U₂为变压器某侧的负序电压，U_φ1∈(25V,35V)表示正序电压门槛，U_φ2∈(3V,5V)表示负序电压门槛，V为电压量值单位伏特。

本发明的有益效果是：

本发明的CT断线判别方法，根据变压器当前电流和若干个周波前的电流是否满足一定的条件，能够快速准确地判别出CT断线，为后续差动保护和控制提供准确的信息。

本发明的差动保护方法应用上述CT断线判别方法，并根据变压器各侧PT的异常情况，可快速准确判别出是否CT断线，若CT断线，则闭锁差动保护，避免了差动保护误动；若CT未断线，则开放差动保护，避免了差动保护拒动，明显提高了差动保护的准确性。

本发明的差动保护方法，包括若变压器某侧电压量值正常且满足电压判据，则不再进行电流特征判别，直接判定所述变压器某侧发生故障，开放差动保护；若变压器各侧PT均异常，则直接进行电流特征判别，该差动保护方法可准确识别CT断线还是区内故障得，提高了差动保护动作的可靠性和速动性。

附图说明

图1是220kV变压器差动保护CT分布图；

图2是基于CT断线判别的变压器差动保护方法的流程图；

图3是变压器高压侧CT断线时差动保护过程中的电压、电流变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

变压器CT断线判别方法的实施例：

如图1所示，变压器各侧的电流互感器分别为CT1、CT2、CT3和CT4。以图1中高压侧CT2断线为例，选取变压器中压侧作为基准侧，变压器CT断线判别方法的步骤如下：

步骤A获取变压器高压侧的三相相电流、零序电流和N周波之前的三相相电流。

步骤B计算变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀、当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及变压器高压侧折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin。

步骤C对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件1：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围。

条件2：变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件。

条件3：最大相差动电流I_opmax小于设定值。

步骤D若上面的条件1、2和3全部满足，则判断变压器高压侧CT断线。

具体地，步骤B中变压器高压侧支路电流折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流的计算公式如下：

3I₀(j)＝k_tmp*[I_A(j)+I_B(j)+I_C(j)]

其中，3I₀(j)为变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流采样值，I_A(j)、I_B(j)和I_C(j)分别为变压器高压侧的A、B和C三相的相电流采样值，k_tmp为变压器高压侧的平衡系数，j为每周波电流采样点数。

根据变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流采样值3I₀(j)获得变压器高压侧支路电流折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀。

变压器高压侧电流折算到变压器基准侧的三相相电流的计算公式如下：

其中，I_Atmp(j)、I_Btmp(j)和I_Ctmp(j)分别为变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相的当前电流采样值。

根据变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相的当前电流采样值I_Atmp(j)、I_Btmp(j)和I_Ctmp(j)获得变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp。

N是一个正整数，表示三相相电流当前周波之前的若干个周波的数目，在不影响CT断线判别准确性的情况下，可根据需要进行合适取值。特别地，当取N＝2，则变压器高压侧支路电流折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的计算公式如下：

其中，I_A2T(j)、I_B2T(j)和I_C2T(j)分别为变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相2周波前的相电流采样值，I_A(j-2*N₂)、I_B(j-2*N₂)和I_C(j-2*N₂)分别为变压器高压侧的A、B和C三相2周波前的相电流采样值。

根据变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相2周波前的相电流采样值I_A2T(j)、I_B2T(j)和I_C2T(j)获得变压器高压侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值I_A2T、I_B2T和I_C2T。

在取N＝2的前提条件下，在步骤C中，条件1的判别公式为：

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_2Tmin表示变压器高压侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值I_A2T、I_B2T和I_C2T中的最小值。

条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值。

条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

变压器CT断线判别装置的实施例；

以图1中变压器高压侧CT2断线为例，选取变压器中压侧作为基准侧，所述装置包括：

用于获取变压器高压侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流的单元；

用于计算变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin的单元；

用于对下面的条件进行判断的单元，所述条件为：

条件1：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围；

条件2：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件3：最大相差动电流I_opmax小于设定值；

用于若上面的条件全部满足，则判断为变压器高压侧CT断线的单元。

该变压器CT断线判别装置实际上是基于上述变压器CT断线判别方法的一种软件构架，对于该装置中每个单元的功能实现的具体细节可参照上述变压器CT断线判别方法中的详细介绍，在此不再赘述。

基于CT断线判别的变压器差动保护方法的实施例；

以图1中变压器高压侧CT2断线为例，以变压器中压侧作为基准侧，基于CT断线判别的变压器差动保护方法的流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤A，判断是否满足差动保护启动条件。

步骤B，若满足启动条件时，判断变压器各侧PT是否异常。

步骤C，若变压器各侧PT均异常，判断变压器各侧是否CT断线。

变压器高压侧CT断线的判断步骤包括：

a.获取变压器高压侧三相相电流、零序电流和N周波之前的三相相电流。

b.计算出变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀、当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及变压器高压侧这算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin。

c.对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件1：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围；

条件2：变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件3：最大相差动电流I_opmax小于设定值。

d.若上面的条件全部满足，则判断为变压器高压侧CT断线；

步骤D，若变压器高压侧CT断线，闭锁差动保护；否则，开放差动保护。

其中，在步骤A中，当变压器差动保护差动电流I_op大于差动保护启动门槛I_op.set，令I_op.set＝0.2*I_e，即I_op＞0.2*I_e时，满足差动保护的启动条件，差动保护启动，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流。

在步骤B中，通过识别变压器各侧的电压品质、电压压板状态、PT断线状态或者是现有技术中常见的PT异常判别方法来判别变压器各侧的PT异常情况。以变压器高压侧为例，PT断线的判定式如下：

U₁≤U_φ1或U₂＞U_φ2

其中，U₁为变压器高压侧的正序电压，U₂为变压器高压侧的负序电压，U_φ1∈(25V,35V)表示正序电压门槛，U_φ2∈(3V,5V)表示负序电压门槛，V为电压量值单位伏特。

若变压器高压侧PT无异常，检测变压器高压侧是否满足电压判据，若满足电压判据，则判定为区内故障，开放差动保护；若不满足电压判据，则执行CT断线判断。

检测变压器高压侧是否满足电压判据的步骤包括：

1)计算所述变压器高压侧的当前零序电压的有效值3U₀和当前零序电压相对于M个周波前的零序电压变化量Δ3U₀；

2)判定3U₀＞U_set或Δ3U₀＞ΔU_set是否成立，若成立，则判定变压器高压侧满足电压判据；其中，

其中，M为正整数，在不影响电压判据结果的基础上，M可以取1、2或3等值，具体取M＝1时，则变压器高压侧的当前零序电压的有效值3U₀和当前零序电压相对于一个周波前的零序电压变化量Δ3U₀的计算公式如下：

其中，3U₀(k)和Δ3U₀(k)分别为变压器高压侧的零序电压和零序电压变化量采样值，U_A(k)、U_B(k)和U_C(k)分别为变压器高压侧的A、B和C三相相电压采样值，k为每周波中电压的采样点，N₁为每周波电压采样的总点数。

根据变压器高压侧的零序电压和零序电压变化量采样值3U₀(k)和Δ3U₀(k)获得变压器高压侧的当前零序电压的有效值3U₀和当前零序电压相对于一个周波前的零序电压变化量Δ3U₀。

在CT断线的判断步骤中，变压器高压侧支路电流折算到变压器基准侧即中压侧的当前三相相电流的零序电流的计算公式如下：

3I₀(j)＝k_tmp*[I_A(j)+I_B(j)+I_C(j)]

其中，3I₀(j)为变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流采样值，I_A(j)、I_B(j)和I_C(j)分别为变压器高压侧的A、B和C三相的相电流采样值，k_tmp为变压器高压侧的平衡系数，j为每周波电流采样点数。

根据变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流采样值3I₀(j)获得变压器高压侧支路电流折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀。

变压器高压侧支路电流折算到变压器基准侧的三相相电流的计算公式如下：

其中，I_Atmp(j)、I_Btmp(j)和I_Ctmp(j)分别为变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相的当前电流采样值。

根据变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相的当前电流采样值I_Atmp(j)、I_Btmp(j)和I_Ctmp(j)获得变压器高压侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp。

N是一个正整数，表示三相相电流当前周波之前的若干个周波的数目，目的在于参照N个周波前的电流信息来识别CT断线现象，在不影响CT断线判别准确性的情况下，可根据需要进行取值，比如2、3或4。特别地，当取N＝2，则变压器高压侧支路电流折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的计算公式如下：

其中，I_A2T(j)、I_B2T(j)和I_C2T(j)分别为变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相2周波前的相电流采样值，I_A(j-2*N₂)、I_B(j-2*N₂)和I_C(j-2*N₂)分别为变压器高压侧的A、B和C三相2周波前的相电流采样值。

根据变压器高压侧折算到变压器基准侧的A、B和C三相2周波前的相电流采样值I_A2T(j)、I_B2T(j)和I_C2T(j)获得变压器高压侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值I_A2T、I_B2T和I_C2T。

在步骤c中，条件1的判别公式为：

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，I_e为变压器基准侧的额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_2Tmin表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值。

条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值。

条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

上述变压器差动保护方法按变压器某侧电压和电流量值特征进行判别，可快速识别出CT断线还是区内故障，提高了变压器差动保护动作的可靠性。其中，图3具体给出了变压器高压侧CT断线时，在变压器差动保护过程中，变压器高压侧的电压和电流的变化情况、变压器中压侧的电压和电流以及三相差动电流变化的时序图。

另外，上述变压器差动保护方法是基于电力系统正常运行时CT断线判别的保护方法，不包含故障中发生CT断线的现象。

一种用于基于CT断线判别的变压器差动保护装置的实施例：

所述保护装置包括：

用于判断是否满足差动保护启动条件的单元；

用于若满足启动条件时，判断变压器各侧PT是否异常的单元；

用于若变压器各侧PT均异常，判断变压器各侧是否CT断线的单元；

所述判断变压器某侧是否CT断线的单元包括：

用于获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流的模块；

用于计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_NTmin的模块；

用于对下面的条件进行判断的模块，所述条件为：

条件(1)：3I₀、I_min、I_max和I_NTmin的大小符合各自对应的阈值范围；

条件(2)：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件(3)：最大相差动电流I_opmax小于设定值；

用于若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线的模块；

用于若变压器某侧CT断线，闭锁差动保护；否则，开放差动保护的单元。

基于CT断线判别的变压器差动保护装置，实际上是建立在上述基于CT断线判别的变压器差动保护方法上的一种计算机解决方案，即一种软件构架，该软件可以运行于变压器保护设备中。由于已对上述差动保护方法进行了足够清晰完整的介绍，故对该装置中每个单元不再做详细描述。

Claims (10)

1.一种变压器CT断线判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流；

步骤2，计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_{NT min}；

步骤3，对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件1：3I₀、I_min、I_max和I_{NT min}的大小符合各自对应的阈值范围；

条件2：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件3：最大相差动电流I_{op max}小于设定值；

步骤4：若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线。

2.根据权利要求1所述的变压器CT断线判别方法，其特征在于，所述N＝2，步骤3中所述条件1的判别公式为：

$\left\{\begin{array}{c}3I_0>k_0{I}_e\\ I_{\min }=\min \{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}<k_{min}{I}_n\\ I_{\max }=max\{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}>k_{\max }{I}_e\\ I_{2T\min }=min\{I_{A2T},I_{B2T},I_{C2T}\}>min\{k_0{I}_e,2k_{\min }{I}_n\}\end{array}\right.$

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_{2T min}表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

3.一种变压器CT断线判别装置，其特征在于，包括：

用于获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流的单元；

用于计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_{NT min}的单元；

用于对下面的条件进行判断的单元，所述条件为：

条件1：3I₀、I_min、I_max和I_{NT min}的大小符合各自对应的阈值范围；

条件2：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件3：最大相差动电流I_{op max}小于设定值；

用于若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线的单元。

4.根据权利要求3所述的变压器CT断线判别装置，其特征在于，所述N＝2，所述条件1的判别公式为：

$\left\{\begin{array}{c}3I_0>k_0{I}_e\\ I_{\min }=\min \{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}<k_{min}{I}_n\\ I_{\max }=max\{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}>k_{\max }{I}_e\\ I_{2Tmin}=min\{I_{A2T},I_{B2T},I_{C2T}\}>min\{k_0{I}_e,2k_{\min }{I}_n\}\end{array}\right.$

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_{2T min}表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

5.一种基于CT断线判别的变压器差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，判断是否满足差动保护启动条件；

步骤2，若满足启动条件时，判断变压器各侧PT是否异常；

步骤3，若变压器各侧PT均异常，判断变压器各侧是否CT断线；

变压器某侧是否CT断线的判断步骤包括：

步骤3-1，获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流；

步骤3-2，计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_{NT min}；

步骤3-3，对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件(1)：3I₀、I_min、I_max和I_{NT min}的大小符合各自对应的阈值范围；

条件(2)：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件(3)：最大相差动电流I_{op max}小于设定值；

步骤3-4，若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线；

步骤4，若压器某侧CT断线，闭锁差动保护；否则，开放差动保护。

6.根据权利要求5所述的基于CT断线判别的变压器差动保护方法，其特征在于，步骤3中若变压器某侧PT无异常，检测变压器某侧是否满足电压判据，若满足电压判据，则判定为区内故障，开放差动保护；若不满足电压判据，则也执行所述CT断线判断；

所述检测变压器某侧是否满足电压判据的步骤包括：

(1)计算所述变压器某侧的当前零序电压的有效值3U₀和当前零序电压相对于M个周波前的零序电压变化量Δ3U₀；

(2)判定3U₀＞U_set或Δ3U₀＞ΔU_set是否成立，若成立，则判定变压器某侧满足电压判据；其中，

7.根据权利要求5或6所述的基于CT断线判别的变压器差动保护方法，其特征在于，所述N＝2，步骤3-3中所述条件1的判别公式为：

$\left\{\begin{array}{c}3I_0>k_0{I}_e\\ I_{\min }=\min \{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}<k_{min}{I}_n\\ I_{\max }=max\{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}>k_{\max }{I}_e\\ I_{2Tmin}=min\{I_{A2T},I_{B2T},I_{C2T}\}>min\{k_0{I}_e,2k_{\min }{I}_n\}\end{array}\right.$

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_{2T min}表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_opmax＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。

8.一种基于CT断线判别的变压器差动保护装置，其特征在于，包括：

用于判断是否满足差动保护启动条件的单元；

用于若满足启动条件时，判断变压器各侧PT是否异常的单元；

用于若变压器各侧PT均异常，判断变压器各侧是否CT断线的单元；

所述判断变压器某侧是否CT断线的单元包括：

用于获取变压器某侧三相相电流、零序电流和N个周波前的三相相电流的模块；

用于计算变压器某侧折算到变压器基准侧的当前三相相电流的零序电流3I₀，当前三相相电流的有效值I_Atmp、I_Btmp和I_Ctmp，当前三相相电流有效值的最小值I_min、最大值I_max以及折算到变压器基准侧的N个周波前的三相相电流的有效值I_ANT、I_BNT和I_CNT，N个周波前的三相相电流有效值的最小值I_{NT min}的模块；

用于对下面的条件进行判断的模块，所述条件为：

条件(1)：3I₀、I_min、I_max和I_{NT min}的大小符合各自对应的阈值范围；

条件(2)：折算到变压器基准侧的当前每相相电流的有效值与N个周波前的有效值之比满足设定条件；

条件(3)：最大相差动电流I_{op max}小于设定值；

用于若上面的条件全部满足，则判断为变压器某侧CT断线的模块；

用于若变压器某侧CT断线，闭锁差动保护；否则，开放差动保护的单元。

9.根据权利要求8所述的基于CT断线判别的变压器差动保护装置，其特征在于，还包括用于若变压器某侧PT无异常，检测变压器某侧是否满足电压判据，若满足电压判据，则判定为区内故障，开放差动保护；若不满足电压判据，则也执行所述CT断线判断的单元；

该单元中检测变压器某侧是否满足电压判据的步骤包括：

(1)计算所述变压器某侧的当前零序电压的有效值3U₀和当前零序电压相对于M个周波前的零序电压变化量Δ3U₀；

(2)判定3U₀＞U_set或Δ3U₀＞ΔU_set是否成立，若成立，则判定变压器某侧满足电压判据；其中，

10.根据权利要求8或9所述的基于CT断线判别的变压器差动保护装置，其特征在于，所述N＝2，所述条件1的判别公式为：

$\left\{\begin{array}{c}3I_0>k_0{I}_e\\ I_{\min }=\min \{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}<k_{min}{I}_n\\ I_{\max }=max\{I_{Atmp},I_{Btmp},I_{Ctmp}\}>k_{\max }{I}_e\\ I_{2Tmin}=min\{I_{A2T},I_{B2T},I_{C2T}\}>min\{k_0{I}_e,2k_{\min }{I}_n\}\end{array}\right.$

其中，k₀∈(0.16,0.2)表示零序电流门槛系数，k_min∈(0.02,0.04)表示无电流门槛系数，k_max∈(0.16,0.2)表示有电流门槛系数，其中I_e为变压器差动保护的基准侧额定电流，I_n为变压器CT额定值，I_A2T、I_B2T和I_C2T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流的有效值，I_{2T min}表示变压器某侧折算到变压器基准侧的2个周波前的三相相电流有效值的最小值；

所述条件2的判别公式为：

其中，k_φup∈(0.5,0.9)表示相电流上限门槛系数，k_φdwn∈(1.3,1.5)表示相电流下限门槛系数，I_A0T、I_B0T和I_C0T分别表示变压器某侧折算到变压器基准侧的启动时刻的三相相电流的有效值；

所述条件3的判别公式为：

I_{op max}＜k_eI_e

其中，k_e∈(1.1,1.3)表示最大相差流门槛系数。