CN106990318B - 三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法及其装置 - Google Patents
三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法及其装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法及其装置，解决了配置三相三绕组变压器的110kV变电站中压侧35kV系统如何正确判断所出现的接地告警性质的技术难题。取得35kV供电线路母线接地告警信号的零序电压整定值3U0ZD和35kV供电线路母线低电压整定值UdZD；取得35kV母线所连接接N回供电线路零序电流的整定值3I0Izd、3I0IIzd、…3I0Nzd；计算得到母线电压互感器的A相、B相、C相以及开口三角的二次基波电压值UA、UB、UC和3UO；计算出35kV母线所连接N回供电线路的零序电流3I0I、3I0II…3I0N；将3UO与3U0ZD进行比较，将min(UA UB UC)与UdZD进行比较，将3I0与3I0zd进行比较。特别适合现场维护人员操作使用，很好地保障了变电站的正常工作秩序。
Description
技术领域
本发明涉及一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警的判别方法，适用于110kV变电站中三相三绕组变压器中压侧小电流接地系统接地故障的告警判别。
背景技术
在配置了三相三绕组变压器的110kV变电站中，三相变压器将高压侧的110kV三相交流电压分别变压为中压侧的35kV和低压侧的10kV三相交流电压，经变压后的35kV和10kV供电系统均为小电流接地系统。在配置三相三绕组变压器的110kV变电站的变压器运行过程中，中、低侧经常会发生单相接地故障，因此，在中压侧的35kV母线和低压侧的10kV母线分别设置有各自的接地告警装置，以指示本侧系统是否出现了单相接地故障，提醒运维人员在1-2小时内排除本侧的接地故障，避免因绝缘击穿造成事故扩大。中、低压侧的接地告警装置的工作原理都是基于本侧供电母线是否出现零序电压，当本侧接地告警装置检测到本母线出现零序电压且超过零序电压的整定值，即发出告警信号。
在配置三相三绕组变压器的110kV变电站的实际运行中，经常会出现10kV侧供电线路带负荷运行，而35kV侧供电线路空载运行状态。若10kV侧供电线路中的某一供电线路发生单相接地故障，由于该线路的接地相电压为零，而非接地相对地电压会升高到线电压，有可能会致使35kV侧中性点偏移，造成35kV侧供电母线出现零序电压，当该零序电压超过零序电压的整定值时，中压35kV侧接地告警装置就会发出接地告警信号，这种虚假的接地告警严重影响到正常生产秩序；如何正确判断35kV系统所出现的接地告警性质，成为配置三相三绕组变压器的110kV变电站现场急需要解决的难题。
发明内容
本发明提供了一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法，解决了配置三相三绕组变压器的110kV变电站中压侧35kV系统如何正确判断所出现的接地告警性质的技术难题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法，配置有三相三绕组变压器的110kV变电站，其中压35kV系统出现接地故障告警的判别方法包括以下步骤：
第一步、取得35kV供电线路母线接地告警信号的零序电压整定值3U0ZD；取得35kV供电线路母线低电压整定值UdZD；
第二步、将35kV母线所联接的N回供电线路进行排序，将第一回供电线路用下标I表示；将第二回供电线路用下标II表示；以此类推，第N回供电线路用下标N表示；
第三步、取得35kV的N回供电线路零序电流的整定值3I0Izd、3I0IIzd、…3I0Nzd；
第四步、对变电站的三相三绕组变压器35kV侧母线电压互感器的A相、B相、C相和开口三角的二次电压进行采样，得到电压瞬时值，根据得到的电压瞬时值，计算得到母线电压互感器的A相、B相、C相以及开口三角的二次基波电压值UA、UB、UC和3UO；
第五步、对变压器35kV侧母线上连接的I、II…N回供电线路保护安装处的电流互感器A相二次电流进行采样，得到A相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIA、IIIA…INA和相角θIA、θIIA…θNA；对变压器35kV侧母线上连接的I、II…N回供电线路保护安装处的电流互感器B相二次电流进行采样，得到B相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIB、IIIB…INB和相角θIB、θIIB…θNB；对变压器35kV侧母线上连接的I、II…N回供电线路保护安装处的电流互感器C相二次电流进行采样，得到C相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIC、IIIC…INC和相角θIC、θIIC…θNC；
第六步、根据基波电流幅值IIA、IIB、IIC、IIIA、IIIB、IIIC…INA、INB、INC和相角θIA、θIB、θIC、θIIA、θIIB、θIIC…θNA、θNB、θNC，计算出I、II…N回供电线路的零序电流3I0I、3I0II…3I0N；
第七步、将第四步计算所得的母线电压互感器开口三角的二次基波电压值3UO与第一步的零序电压的整定值3U0ZD进行比较，将第四步计算出的母线电压互感器三相电压UA、UB、UC中的最小值与母线低电压整定值UdZD进行比较：
当3UO≥3U0ZD，且min(UA UB UC)≤UdZD时，表明变压器35kV侧发生单相接地故障，发出接地告警信号；
当3UO≥3U0ZD，且min(UA UB UC)>UdZD时，将第六步计算出的I回供电线路的零序电流3I0I与第三步的I回供电线路零序电流的整定值3I0Izd进行比较：
当3UO≥3U0ZD，且3I0I≥3I0Izd时，表明变压器35kV侧母线上连接的I回供电线路发生单相接地故障，发出接地告警信号；
当3UO≥3U0ZD，且3I0I<3I0Izd时，则对变压器35kV侧母线上连接的II回供电线路进行判别；
当3I0II≥3I0IIzd时，表明变压器35kV侧母线上连接的II回供电线路发生单相接地故障，发出接地告警信号；
3I0II<3I0IIzd时，则对变压器35kV侧母线上连接的III回供电线路进行判别；
以此类推，若m回供电线路在3UO≥3U0ZD，且3I0m≥3I0mzd时，发出m回供电线路接地告警信号；否则判断m+1回供电线路；直到对N回供电线路全部判别完毕，如全部N回供电线路均没有发出接地告警信号，则本侧没有发生接地故障。
35kV供电线路母线上的零序电压的整定值3U0ZD和低电压定值UdZD以及35kV供电线路零序电流的整定值3I0zd，是根据以下公式计算取得的：
3U0ZD＝(0.1-0.3)Un；
UdZD＝(0.1-0.3)Un；
3I0zd＝(0.01-0.03)IN；
其中，Un为35kV供电线路的母线上的电压互感器的二次额定电压；IN为35kV供电线路电流互感器的二次额定电流。
先设定35kV侧母线电压互感器开口三角的二次电压每周波的采样点数为N，则35kV侧母线电压互感器开口三角的二次电压采样点的电压采样值为u(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；代入傅立叶变换公式，计算得到母线电压互感器开口三角的二次基波电压值3UO，代入的傅立叶变换公式如下：
其中：
ω—35kV侧母线电压互感器开口三角的二次电压周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
电压基波幅值为：
先设定35kV侧母线电压互感器的A相二次电压每周波的采样点数为N，则35kV侧母线电压互感器的A相二次电压采样点的电压采样值为uA(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；代入傅立叶变换公式，计算得到母线电压互感器的A相二次基波电压幅值UA，代入的傅立叶变换公式如下：
其中：
ω—35kV侧母线电压互感器的A相二次电压周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
电压基波幅值为：
同理可计算出：UB和UC。
先设定变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流每周波的采样点数为N，则二次电流采样点的电流采样值为iA(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；代入傅立叶变换公式计算得到A相基波电流IA和θA，其傅立叶变换公式为：
其中：
ω—变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流每周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流基波幅值为：
变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流基波相角为：
同理可计算出：IB、θB和IC、θC；
利用IA、θA、IB、θB和IC、θC，带入下式即可计算出零序电流3I0：
其中：a＝ej120°为矢量运算因子。
一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别装置，包括处理器和存储器，存储器用于存储上述三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法所对应的计算机指令，处理器用于读取存储器中的计算机指令并执行。
本发明对配置三相三绕组变压器的110kV变电站中的35kV中压侧接地告警提供了一种简单有效地判别方法，特别适合现场维护人员操作使用，很好地保障了变电站的正常工作秩序。
附图说明
图1是本发明在110kV变电站系统中的接线示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细说明：
一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法，配置有三相三绕组变压器的110kV变电站，其中压35kV系统出现接地故障告警的判别方法包括以下步骤：
第一步、取得35kV供电线路母线接地告警信号的零序电压整定值3U0ZD；取得35kV供电线路母线低电压整定值UdZD；
第二步、将35kV母线所联接的N回供电线路进行排序，将第一回供电线路用下标I表示；将第二回供电线路用下标II表示；以此类推，第N回供电线路用下标N表示；
第三步、取得35kV的N回供电线路零序电流的整定值3I0Izd、3I0IIzd、…3I0Nzd；
第四步、对变电站的三相三绕组变压器35kV侧母线电压互感器的A相、B相、C相和开口三角的二次电压进行采样，得到电压瞬时值，根据得到的电压瞬时值，计算得到母线电压互感器的A相、B相、C相以及开口三角的二次基波电压值UA、UB、UC和3UO；
第五步、对变压器35kV侧母线上连接的I、II…N回供电线路保护安装处的电流互感器A相二次电流进行采样，得到A相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIA、IIIA…INA和相角θIA、θIIA…θNA；对变压器35kV侧母线上连接的I、II…N回供电线路保护安装处的电流互感器B相二次电流进行采样，得到B相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIB、IIIB…INB和相角θIB、θIIB…θNB；对变压器35kV侧母线上连接的I、II…N回供电线路保护安装处的电流互感器C相二次电流进行采样，得到C相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIC、IIIC…INC和相角θIC、θIIC…θNC；
第六步、根据基波电流幅值IIA、IIB、IIC、IIIA、IIIB、IIIC…INA、INB、INC和相角θIA、θIB、θIC、θIIA、θIIB、θIIC…θNA、θNB、θNC，计算出I、II…N回供电线路的零序电流3I0I、3I0II…3I0N；
第七步、将第四步计算所得的母线电压互感器开口三角的二次基波电压值3UO与第一步的零序电压的整定值3U0ZD进行比较，将第四步计算出的母线电压互感器三相电压UA、UB、UC中的最小值与母线低电压整定值UdZD进行比较：
当3UO≥3U0ZD，且min(UA UB UC)≤UdZD时，表明变压器35kV侧发生单相接地故障，发出接地告警信号；
当3UO≥3U0ZD，且min(UA UB UC)>UdZD时，将第六步计算出的I回供电线路的零序电流3I0I与第三步的I回供电线路零序电流的整定值3I0Izd进行比较：
当3UO≥3U0ZD，且3I0I≥3I0Izd时，表明变压器35kV侧母线上连接的I回供电线路发生单相接地故障，发出接地告警信号；
当3UO≥3U0ZD，且3I0I<3I0Izd时，则对变压器35kV侧母线上连接的II回供电线路进行判别；
当3I0II≥3I0IIzd时，表明变压器35kV侧母线上连接的II回供电线路发生单相接地故障，发出接地告警信号；
3I0II<3I0IIzd时，则对变压器35kV侧母线上连接的III回供电线路进行判别；
以此类推，若m回供电线路在3UO≥3U0ZD，且3I0m≥3I0mzd时，发出m回供电线路接地告警信号；否则判断m+1回供电线路；直到对N回供电线路全部判别完毕，如全部N回供电线路均没有发出接地告警信号，则本侧没有发生接地故障。
35kV供电线路母线上的零序电压的整定值3U0ZD和低电压定值UdZD以及35kV供电线路零序电流的整定值3I0zd，是根据以下公式计算取得的：
3U0ZD＝(0.1-0.3)Un；
UdZD＝(0.1-0.3)Un；
3I0zd＝(0.01-0.03)IN；
其中，Un为35kV供电线路的母线上的电压互感器的二次额定电压；IN为35kV供电线路电流互感器的二次额定电流。
先设定35kV侧母线电压互感器开口三角的二次电压每周波的采样点数为N，则35kV侧母线电压互感器开口三角的二次电压采样点的电压采样值为u(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；代入傅立叶变换公式，计算得到母线电压互感器开口三角的二次基波电压值3UO，代入的傅立叶变换公式如下：
其中：
ω—35kV侧母线电压互感器开口三角的二次电压周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
电压基波幅值为：
先设定35kV侧母线电压互感器的A相二次电压每周波的采样点数为N，则35kV侧母线电压互感器的A相二次电压采样点的电压采样值为uA(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；代入傅立叶变换公式，计算得到母线电压互感器的A相二次基波电压幅值UA，代入的傅立叶变换公式如下：
其中：
ω—35kV侧母线电压互感器的A相二次电压周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
电压基波幅值为：
同理可计算出：UB和UC。
先设定变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流每周波的采样点数为N，则二次电流采样点的电流采样值为iA(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；代入傅立叶变换公式计算得到A相基波电流IA和θA，其傅立叶变换公式为：
其中：
ω—变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流每周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流基波幅值为：
变压器35kV侧供电线路保护安装处电流互感器的A相二次电流基波相角为：
同理可计算出：IB、θB和IC、θC；
利用IA、θA、IB、θB和IC、θC，带入下式即可计算出零序电流3I0：
其中：a＝ej120°为矢量运算因子；
由于傅立叶变换公式是现场工程应用中的一种常用方法，因此，在本发明中采用本方法。
一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别装置，包括处理器和存储器，存储器用于存储本提案提供的三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法所对应的计算机指令，处理器用于读取存储器中的计算机指令并执行。
Claims (2)
1.一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法，配置有三相三绕组变压器的110kV变电站，其中压35kV系统出现接地故障告警的判别方法包括以下步骤：
第一步、取得35kV供电线路母线接地告警信号的零序电压整定值3U0ZD；取得35kV供电线路母线低电压整定值UdZD；
第二步、将35kV母线所联接的N回供电线路进行排序，将第一回供电线路用下标I表示；将第二回供电线路用下标II表示；以此类推，第N回供电线路用下标N表示；
第三步、取得35kV的N回供电线路零序电流的整定值3I0Izd、3I0IIzd、…3I0Nzd；
第四步、对变电站的三相三绕组变压器35kV侧母线电压互感器的A相、B相、C相和开口三角的二次电压进行采样，得到电压瞬时值，根据得到的电压瞬时值，计算得到母线电压互感器的A相、B相、C相以及开口三角的二次基波电压值UA、UB、UC和3UO；
第五步、对变压器35kV侧母线上连接的I、II…N回供电线路保护安装处的电流互感器A相二次电流进行采样，得到A相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIA到INA和相角θIA到θNA；对变压器35kV侧母线上连接的I到N回供电线路保护安装处的电流互感器B相二次电流进行采样，得到B相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIB到INB和相角θIB到θNB；对变压器35kV侧母线上连接的I到N回供电线路保护安装处的电流互感器C相二次电流进行采样，得到C相二次电流瞬时值，并计算出基波电流幅值IIC到INC和相角θIC到θNC；
第六步、根据基波电流幅值IIA、IIB、IIC、IIIA、IIIB、IIIC…INA、INB、INC和相角θIA、θIB、θIC、θIIA、θIIB、θIIC…θNA、θNB、θNC，计算出I到N回供电线路的零序电流3I0I、3I0II…3I0N；
第七步、将第四步计算所得的母线电压互感器开口三角的二次基波电压值3UO与第一步的零序电压的整定值3U0ZD进行比较，将第四步计算出的母线电压互感器三相电压UA、UB、UC中的最小值与母线低电压整定值UdZD进行比较：
当3UO≥3U0ZD，且min(UA UB UC)≤UdZD时，表明变压器35kV侧发生单相接地故障，发出接地告警信号；
当3UO≥3U0ZD，且min(UA UB UC)>UdZD时，将第六步计算出的I回供电线路的零序电流3I0I与第三步的I回供电线路零序电流的整定值3I0Izd进行比较：
当3UO≥3U0ZD，且3I0I≥3I0Izd时，表明变压器35kV侧母线上连接的I回供电线路发生单相接地故障，发出接地告警信号；
当3UO≥3U0ZD，且3I0I<3I0Izd时，则对变压器35kV侧母线上连接的II回供电线路进行判别；
当3I0II≥3I0IIzd时，表明变压器35kV侧母线上连接的II回供电线路发生单相接地故障，发出接地告警信号；
3I0II<3I0IIzd时，则对变压器35kV侧母线上连接的III回供电线路进行判别；
以此类推，若m回供电线路在3UO≥3U0ZD，且3I0m≥3I0mzd时，发出m回供电线路接地告警信号；否则判断m+1回供电线路；直到对N回供电线路全部判别完毕，如全部N回供电线路均没有发出接地告警信号，则本侧没有发生接地故障。
2.根据权利要求1所述的一种三相三绕组变压器中压侧接地故障告警判别方法，其特征在于，先设定35kV侧母线电压互感器的A相二次电压每周波的采样点数为N，则35kV侧母线电压互感器的A相二次电压采样点的电压采样值为uA(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；代入傅立叶变换公式，计算得到母线电压互感器的A相二次基波电压幅值UA，代入的傅立叶变换公式如下：
其中：
ω—35kV侧母线电压互感器的A相二次电压周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
电压基波幅值为：
同理可计算出：UB和UC。
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