CN107086543B - 一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，包括整定值输入电路、转换解码电路、弧光保护信号输入电路、处理器和输出电路；整定值输入电路、转换解码电路以及弧光保护信号输入电路的输出端均与处理器的输入端连接，处理器输出端与输出电路的输入端连接，输出电路输出端输出保护开出量。同时也公开了该系统的方法。本发明能够有效缩减复压闭锁电流保护动作时间，减少此故障状态下变压器所受短路冲击，减少短路故障对变压器的损害。
Description
技术领域
本发明涉及一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统及方法，属于变压器保护技术领域。
背景技术
变压器是电网的关键设备，承担着变换电压、传输电能的重要任务，是变电站中不可或缺、造价昂贵的资产。一旦变电站中变压器发生故障或损害时，轻则造成损失部分负荷、备用变压器承受重负荷运行，增加设备损耗和折旧，重则使整个变电站瘫痪无法运行。尤其对于220kV及以上电压等级的变压器，由于设备体积巨大，运输不便，使得变压器大修和更换的周期较长，一旦发生故障或损害会造成巨大经济损失。
中低压侧母线短路产生的电流冲击是造成变压器损害的主要原因之一。由于短路点距离变压器较近，中低压侧母线短路时产生的巨大冲击电流带来的巨大电动力，可能造成变压器绕组变形，从而导致变压器损坏。弧光保护是近年来迅速发展应用的新型保护系统，主要用于中低压侧母线保护，当中低压侧母线发生弧光短路故障后，能够根据弧光信号以及电流判据迅速切除中低压母线侧故障，保护变压器。
中低压侧母线故障需要靠本侧的断路器进行切除，当本侧断路器发生故障无法切除故障时，只能靠变压器复压闭锁过流保护启动，发跳闸信号使高、中压侧的断路器动作，跳开变压器各侧开关，切除故障。然而，目前变压器负压闭锁过流保护作为变压器后备保护，需要与出线的过流第三段保护配合，实际配置时配置三段式保护，每段一个时限。第一段保护动作跳本侧分段断路器，第二段保护动作跳本侧断路器，第三段保护动作跳各侧断路器。其第一段保护动作时间应大于所有中低压侧出线保护的最长时间，第二、第三段保护每段之间增加时限Δt(一般取0.3s～0.5s)。其第一、第二段的保护信号与弧光保护发出的信号重复，在这种情况下，第一、第二段保护配置并无意义，且延长了第三段各侧断路器跳开保护信号的发出时间，使变压器承受较长时间大电流的冲击，可能加重变压器的受损程度。此外，一般情况下复压闭锁过流保护为与第三段保护配合，其时限整定在1.5s左右，若增加第一、第二段保护的时限，有可能超过“变压器外部短路故障，短路电流大于任一侧绕组热稳定电流，变压器过电流保护动作时间不应超过2s”的要求。
总之，现有配置弧光保护和复压闭锁过流保护的变压器，在中低压侧断路器故障，不能正常跳闸时，现有保护系统切除故障时间较长，难以满足变压器保护动作时间的要求，不能对变压器起到很好的保护作用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统及方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，包括整定值输入电路、转换解码电路、弧光保护信号输入电路、处理器和输出电路；
所述整定值输入电路的输入端输入低压整定值、过流保护整定值、弧光保护系统的动作时间t弧、变压器复压闭锁过流第一段保护时限整定值tI、变压器复压闭锁过流第二段保护时限整定值tII、变压器复压闭锁过流第三段保护时限整定值tIII和断路器失灵保护时限整定值tX，所述转换解码电路的输入端输入变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号，所述弧光保护信号输入电路输入端外接弧光保护系统，输入弧光保护信号，所述整定值输入电路、转换解码电路以及弧光保护信号输入电路的输出端均与处理器的输入端连接，所述处理器输出端与输出电路的输入端连接，所述输出电路输出端输出保护开出量。
转换解码电路包括第一光电转换电路和解码电路；所述第一光电转换电路的输入端输入变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号，所述第一光电转换电路的输出端与解码电路的输入端连接，所述解码电路将变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号中的数据提取出来，所述解码电路的输出端与处理器的输入端连接。
所述弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统还包括显示屏，所述显示屏与处理器的输出端连接。
所述弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统还包括电源模块，所述电源模块为各部件供电。
弧光保护信号输入电路包括弧光保护信号输入端口和第二光电转换电路，通过弧光保护信号输入端口接入弧光保护信号，弧光保护信号通过第二光电转换电路转换后输入处理器。
整定值输入电路为整定值输入端口。
检测到中低压侧母线发生短路故障，且变压器中低压侧断路器失灵时，外接的弧光保护系统启动弧光保护，弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统接收到弧光保护信号，在时间段[0,t弧]输出跳分段断路器和跳本侧断路器的保护信号；在t弧时刻之后，如果根据开关量信号判断出分段断路器或本侧断路器处于“合闸”状态，即故障未切除，则启动变压器复合电压闭锁过流保护，在tI、tII和tIII时刻分别输出跳分段断路器、跳本侧断路器和跳各侧断路器的保护信号；在接收到弧光保护信号并经tX后，如果根据开关量信号判断出分段断路器或本侧断路器处于“合闸”状态，则退出变压器复合电压闭锁过流保护，启动弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护，在tIV时刻输出跳各侧断路器的保护信号，tX为断路器失灵保护时限整定值。
t0V＝tX+t弧，tI＜tIV＜tII。
本发明所达到的有益效果：1、本发明利用数字化变电站数字信号传输开关量及状态量的便捷优势，将开关量和弧光保护信号引入判据，能够更针对中低压侧母线发生短路故障，且变压器中低压侧断路器失灵的故障，改善保护逻辑，加速保护动作时限；2、本发明能够有效缩减复压闭锁电流保护动作时间，减少此故障状态下变压器所受短路冲击，减少短路故障对变压器的损害。
附图说明
图1为系统的结构框图；
图2为光电转换电路图；
图3为系统保护方法的原理图；
图4为输出时序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，包括整定值输入电路、转换解码电路、弧光保护信号输入电路、显示屏、电源模块、处理器和输出电路。
整定值输入电路的输入端输入低压整定值、过流保护整定值、弧光保护系统的动作时间t弧、变压器复压闭锁过流第一段保护时限整定值tI、变压器复压闭锁过流第二段保护时限整定值tII、变压器复压闭锁过流第三段保护时限整定值tIII和断路器失灵保护时限整定值tX，转换解码电路的输入端输入变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号，弧光保护信号输入电路输入端外接弧光保护系统，输入弧光保护信号，整定值输入电路、转换解码电路以及弧光保护信号输入电路的输出端均与处理器的输入端连接，处理器输出端分别与显示屏和输出电路的输入端连接，输出电路输出端输出保护开出量，电源模块为各部件供电。
转换解码电路包括第一光电转换电路和解码电路；第一光电转换电路的输入端输入变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号，第一光电转换电路的输出端与解码电路的输入端连接，解码电路将变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号中的数据提取出来，解码电路的输出端与处理器的输入端连接。
弧光保护信号输入电路包括弧光保护信号输入端口和第二光电转换电路，通过弧光保护信号输入端口接入弧光保护信号，弧光保护信号通过第二光电转换电路转换后输入处理器。
其中，第一光电转换电路和第二光电转换电路结构一致，具体如图2所示，其功能为将光信号转换电信号，通过脉冲输出。整定值输入电路为整定值输入端口。解码电路为现有的电路，这里不详细叙述了。输出电路也为现有的电路，具体电路结构不详细叙述，将处理器根据保护逻辑所得的保护动作信号输出保护开出量，输出信号对应：0—不动作；1—跳分段断路器；2—跳本侧断路器；3—跳各侧断路器，并受跳闸投运压板控制。
如图3和4所示，系统的保护方法具体如下：检测到中低压侧母线发生短路故障，且变压器中低压侧断路器失灵时，外接的弧光保护系统启动弧光保护，弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统接收到弧光保护信号，在时间段[0,t弧]输出跳分段断路器和跳本侧断路器的保护信号；在t弧时刻之后，如果根据开关量信号判断出分段断路器或本侧断路器处于“合闸”状态，即故障未切除，则启动变压器复合电压闭锁过流保护，在tI、tII和tIII时刻分别输出跳分段断路器、跳本侧断路器和跳各侧断路器的保护信号；在接收到弧光保护信号并经tX后，如果根据开关量信号判断出分段断路器或本侧断路器处于“合闸”状态，则退出变压器复合电压闭锁过流保护，启动弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护，在tIV时刻输出跳各侧断路器的保护信号，tX为断路器失灵保护时限整定值，tIV＝tX+t弧，tI＜tIV＜tII。
本发明利用数字化变电站数字信号传输开关量及状态量的便捷优势，将开关量和弧光保护信号引入判据，能够更针对中低压侧母线发生短路故障，且变压器中低压侧断路器失灵的故障，改善保护逻辑，加速保护动作时限，有效缩减复压闭锁电流保护动作时间，减少此故障状态下变压器所受短路冲击，减少短路故障对变压器的损害。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，其特征在于：包括整定值输入电路、转换解码电路、弧光保护信号输入电路、处理器和输出电路；
所述整定值输入电路的输入端输入低压整定值、过流保护整定值、弧光保护系统的动作时间t弧、变压器复压闭锁过流第一段保护时限整定值tI、变压器复压闭锁过流第二段保护时限整定值tII、变压器复压闭锁过流第三段保护时限整定值tIII和断路器失灵保护时限整定值tX，所述转换解码电路的输入端输入变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号，所述弧光保护信号输入电路输入端外接弧光保护系统，输入弧光保护信号，所述整定值输入电路、转换解码电路以及弧光保护信号输入电路的输出端均与处理器的输入端连接，所述处理器输出端与输出电路的输入端连接，所述输出电路输出端输出保护开出量。
2.根据权利要求1所述的一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，其特征在于：转换解码电路包括第一光电转换电路和解码电路；所述第一光电转换电路的输入端输入变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号，所述第一光电转换电路的输出端与解码电路的输入端连接，所述解码电路将变压器一次电压信号、变压器一次电流信号和开关量信号中的数据提取出来，所述解码电路的输出端与处理器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，其特征在于：所述弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统还包括显示屏，所述显示屏与处理器的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，其特征在于：所述弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统还包括电源模块，所述电源模块为各部件供电。
5.根据权利要求1所述的一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，其特征在于：弧光保护信号输入电路包括弧光保护信号输入端口和第二光电转换电路，通过弧光保护信号输入端口接入弧光保护信号，弧光保护信号通过第二光电转换电路转换后输入处理器。
6.根据权利要求1所述的一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统，其特征在于：整定值输入电路为整定值输入端口。
7.一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统的保护方法，其特征在于：检测到中低压侧母线发生短路故障，且变压器中低压侧断路器失灵时，外接的弧光保护系统启动弧光保护，弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统接收到弧光保护信号，在时间段[0,t弧]输出跳分段断路器和跳本侧断路器的保护信号，t弧为弧光保护系统的动作时间；在t弧时刻之后，如果根据开关量信号判断出分段断路器或本侧断路器处于“合闸”状态，即故障未切除，则启动变压器复合电压闭锁过流保护，在tI、tII和tIII时刻分别输出跳分段断路器、跳本侧断路器和跳各侧断路器的保护信号，tI为变压器复压闭锁过流第一段保护时限整定值，tII为变压器复压闭锁过流第二段保护时限整定值，tIII为变压器复压闭锁过流第三段保护时限整定值；在接收到弧光保护信号并经tX后，如果根据开关量信号判断出分段断路器或本侧断路器处于“合闸”状态，则退出变压器复合电压闭锁过流保护，启动弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护，在tIV时刻输出跳各侧断路器的保护信号，tX为断路器失灵保护时限整定值，tIV为弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护启动时刻。
8.根据权利要求7所述的一种弧光保护加速变压器复压闭锁过流保护系统的保护方法，其特征在于：tIV＝tX+t弧，tI＜tIV＜tII。
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