CN107123968A - 一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，具体步骤包括：实时采集变压器一次侧、二次侧各绕组电流；通过移相合成算法实现变压器二次侧多绕组任意角度电流到一次侧电流的归算；根据归算后的电流与一次侧电流计算电流差动量与制动量；结合电流差动量与制动量，判断是否满足动作条件，若满足动作条件，且差动保护逻辑闭锁标志无效，则差动保护有效，通过跳闸切除被保护变压器。本发明适用于多绕组、任意移相角度的移相变压器差动保护，同时兼容普通变压器差动保护，通用性强，其中提出的移相合成算法为变压器二次侧多绕组任意角度的电流到一次侧绕组的归算提供了一种新的解决思路。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程中微机继电保护技术领域，特别涉及一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法。
背景技术
高压大功率变频器是工业上对大功率电机进行控制、调速以及软启动的重要设备。主流方案采用功率单元串联多电平方案，其输入端需要配置多绕组移相变压器，起到整流消除谐波、实现与电网的电气隔离以及为功率单元提供匹配输入电压等作用。随着国家在节能减排方面投入力度的加大，高压大功率变频器在电力、冶金、石油化工、供水、水泥以及采矿等高耗能行业得到了越来越广泛的应用。其应用场合越来越关键，尤其应用于国家重大项目的动力设备，设备一旦异常停机将会带来重大影响。
根据继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14285-2006的规定，大功率变压器需要配置差动保护作为其主保护。与普通变压器相比，多绕组移相变压器电气结构特殊，具有过多数量的二次侧绕组，且绕组间具有非整钟点数的相移，适用于普通变压器的差动保护方案不能满足多绕组移相变压器的差动保护要求。仍采用传统的差动保护方案，将导致计算的电流差动量与制动量误差过大，降低了保护的灵敏度与可靠性，易造成保护的误动或拒动。
针对上述问题，根据多绕组移相变压器的特点并结合传统差动保护方案，提出了一种基于移相合成算法的多绕组移相变压器的差动保护方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，采用移相合成算法实现绕组电流归算，能够准确计算电流差动量与制动量，并结合差动保护逻辑闭锁条件，提高多绕组移相变压器的差动保护灵敏度和可靠性。本发明适用于多绕组、任意移相角度的移相变压器差动保护，同时兼容普通变压器差动保护，通用性强，其中提出的移相合成算法为变压器二次侧多绕组任意角度的电流到一次侧绕组的归算提供了一种新的解决思路。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，包括以下步骤：
步骤一、读取变压器一次侧与二次侧各绕组移相角度、CT变比以及电压等初始参数信息；
步骤二、实时采集变压器一次侧、二次侧各绕组电流；
步骤三、通过移相合成算法实现变压器二次侧多绕组任意角度的电流到一次侧绕组的归算；
步骤四、根据归算后的电流与一次侧电流计算电流差动量与制动量；
步骤五、结合电流差动量与制动量，判断是否满足动作条件，若满足动作条件，且差动保护逻辑闭锁标志无效，则差动保护有效，通过跳闸切除被保护变压器。
步骤一所述的读取变压器初始参数信息如下：变压器二次侧第i绕组相对于一次侧绕组移相角度为θi，变压器一次侧绕组CT变比、电压分别为C1、V1，变压器二次侧第i绕组CT变比、电压分别为C2i、V2i，其中i＝1,2,...,n。
步骤二所述的实时采集变压器一次侧、二次侧各绕组电流，变压器一次侧绕组电流I1A、I1B、I1C，二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic，其中i＝1,2,...,n。
步骤三所述的通过移相合成算法实现变压器一次侧与二次侧电流归算，具体包括：
对变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic进行克拉克(Clark)变换，可得：
其中I2iα、I2iβ为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic经过克拉克(Clark)变换得到的电流量，然后对电流量I2iα、I2iβ进行帕克(Park)变换，可得：
其中I2iα_shift、I2iβ_shift为电流量I2iα、I2iβ经过帕克(Park)变换得到的电流量，再次对电流量I2iα_shift、I2iβ_shift进行克拉克(Clark)反变换，可得：
其中I2ia_shift、I2ib_shift、I2ic_shift为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic经过相位归算后的电流量；
考虑压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic幅值归算系数：
经过相位归算后的电流量I2ia_shift、I2ib_shift、I2ic_shift再经过幅值归算后可得到变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic归算到一次侧之后的电流量I'2ia、I'2ib、I'2ic，如下：
结合式(1)～(5)可得：
以上即为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic归算到变压器一次侧的移相合成算法公式，变压器二次侧其它绕组归算方法同理可得。
步骤四所述的根据归算后变压器一次侧与二次侧电流进行电流差动量与制动量计算，具体包括：
通过移相合成算法完成变压器二次侧电流向一次侧归算，即实现相位与幅值的归算，电流差动量与制动量计算如下：
变压器一次侧与二次侧绕组电流差动量IdU、IdV、IdW，即
变压器一次侧与二次侧绕组电流制动量IrU、IrV、IrW，即
步骤五所述差动保护有效性判断具体包括：
根据步骤四所计算的变压器电流差动量与制动量的大小关系，确定是否满足动作条件；
若满足动作条件，进行差动保护逻辑闭锁判断，逻辑闭锁包括：涌流闭锁、CT饱和闭锁以及CT断线闭锁中的任意一种；
若无差动保护逻辑闭锁，即差动保护逻辑闭锁标志无效；
满足动作条件且差动保护逻辑闭锁标志无效，则差动保护有效，通过跳闸切除被保护变压器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，根据多绕组移相变压器的特点并结合传统差动保护方案，提出了一种基于移相合成算法的多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法。能够完成电流差动量与制动量的准确计算，并结合差动保护逻辑闭锁条件，在提高差动保护灵敏度的同时提高了保护的可靠性，实现了多绕组任意移相角移相变压器差动保护的工程应用。
2、本发明适用于多绕组、任意移相角度的移相变压器差动保护，同时兼容普通变压器差动保护，通用性强。
3、本发明提出的提出的移相合成算法为变压器二次侧多绕组任意角度的电流到一次侧绕组的归算提供了一种新的解决思路。
附图说明
图1是本发明的一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法流程图；
图2是本发明的变压器二次侧绕组电流向一次侧绕组归算的移相合成算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、读取变压器一次侧与二次侧各绕组移相角度、CT变比以及电压等初始参数信息；
步骤二、实时采集变压器一次侧、二次侧各绕组电流；
步骤三、通过移相合成算法实现变压器二次侧多绕组任意角度的电流到一次侧绕组的归算；
步骤四、根据归算后的电流与一次侧电流计算电流差动量与制动量；
步骤五、结合电流差动量与制动量，判断是否满足动作条件，若满足动作条件，且差动保护逻辑闭锁标志无效，则差动保护有效，通过跳闸切除被保护变压器。
步骤一所述的读取变压器初始参数信息如下：变压器二次侧第i绕组相对于一次侧绕组移相角度为θi，变压器一次侧绕组CT变比、电压分别为C1、V1，变压器二次侧第i绕组CT变比、电压分别为C2i、V2i，其中i＝1,2,...,n。
步骤二所述的实时采集变压器一次侧、二次侧各绕组电流，变压器一次侧绕组电流I1A、I1B、I1C，二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic，其中i＝1,2,...,n。
如图2所示，步骤三所述的通过移相合成算法实现变压器一次侧与二次侧电流归算，具体包括：
对变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic进行克拉克(Clark)变换，可得：
其中I2iα、I2iβ为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic经过克拉克(Clark)变换得到的电流量，然后对电流量I2iα、I2iβ进行帕克(Park)变换，可得：
其中I2iα_shift、I2iβ_shift为电流量I2iα、I2iβ经过帕克(Park)变换得到的电流量，再次对电流量I2iα_shift、I2iβ_shift进行克拉克(Clark)反变换，可得：
其中I2ia_shift、I2ib_shift、I2ic_shift为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic经过相位归算后的电流量；
考虑压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic幅值归算系数：
经过相位归算后的电流量I2ia_shift、I2ib_shift、I2ic_shift再经过幅值归算后可得到变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic归算到一次侧之后的电流量I'2ia、I'2ib、I'2ic，如下：
结合式(1)～(5)可得：
以上即为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic归算到变压器一次侧的移相合成算法公式，变压器二次侧其它绕组归算方法同理可得。
步骤四所述的根据归算后变压器一次侧与二次侧电流进行电流差动量与制动量计算，具体包括：
通过移相合成算法完成变压器二次侧电流向一次侧归算，即实现相位与幅值的归算，电流差动量与制动量计算如下：
变压器一次侧与二次侧绕组电流差动量IdU、IdV、IdW，即
变压器一次侧与二次侧绕组电流制动量IrU、IrV、IrW，即
步骤五所述差动保护有效性判断具体包括：
根据步骤四所计算的变压器电流差动量与制动量的大小关系，确定是否满足动作条件；
若满足动作条件，进行差动保护逻辑闭锁判断，逻辑闭锁包括：涌流闭锁、CT饱和闭锁以及CT断线闭锁中的任意一种；
若无差动保护逻辑闭锁，即差动保护逻辑闭锁标志无效；
满足动作条件且差动保护逻辑闭锁标志无效，则差动保护有效，通过跳闸切除被保护变压器。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (5)
1.一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、读取变压器一次侧与二次侧各绕组移相角度、CT变比以及电压等初始参数信息；
步骤二、实时采集变压器一次侧、二次侧各绕组电流；
步骤三、通过移相合成算法实现变压器二次侧多绕组任意角度的电流到一次侧绕组的归算；
步骤四、根据归算后的电流与一次侧电流计算电流差动量与制动量；
步骤五、结合电流差动量与制动量，判断是否满足动作条件，若满足动作条件，且差动保护逻辑闭锁标志无效，则差动保护有效，通过跳闸切除被保护变压器；
步骤三所述的通过移相合成算法实现变压器一次侧与二次侧电流归算，具体包括：
对变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic进行克拉克(Clark)变换，可得：
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其中I2iα、I2iβ为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic经过克拉克(Clark)变换得到的电流量，然后对电流量I2iα、I2iβ进行帕克(Park)变换，可得：
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其中I2iα_shift、I2iβ_shift为电流量I2iα、I2iβ经过帕克(Park)变换得到的电流量，再次对电流量I2iα_shift、I2iβ_shift进行克拉克(Clark)反变换，可得：
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其中I2ia_shift、I2ib_shift、I2ic_shift为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic经过相位归算后的电流量；
考虑压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic幅值归算系数：
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经过相位归算后的电流量I2ia_shift、I2ib_shift、I2ic_shift再经过幅值归算后可得到变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic归算到一次侧之后的电流量I'2ia、I'2ib、I'2ic，如下：
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结合式(1)～(5)可得：
以上即为变压器二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic归算到变压器一次侧的移相合成算法公式，变压器二次侧其它绕组归算方法同理可得。
2.根据权利要求1所述的一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，其特征在于，步骤一所述的读取变压器初始参数信息如下：变压器二次侧第i绕组相对于一次侧绕组移相角度为θi，变压器一次侧绕组CT变比、电压分别为C1、V1，变压器二次侧第i绕组CT变比、电压分别为C2i、V2i，其中i＝1,2,...,n。
3.根据权利要求1所述的一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，其特征在于，步骤二所述的实时采集变压器一次侧、二次侧各绕组电流，变压器一次侧绕组电流I1A、I1B、I1C，二次侧第i绕组电流I2ia、I2ib、I2ic，其中i＝1,2,...,n。
4.根据权利要求1所述的一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，其特征在于，步骤四所述的根据归算后变压器一次侧与二次侧电流进行电流差动量与制动量计算，具体包括：
通过移相合成算法完成变压器二次侧电流向一次侧归算，即实现相位与幅值的归算，电流差动量与制动量计算如下：
变压器一次侧与二次侧绕组电流差动量IdU、IdV、IdW，即
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5.根据权利要求1所述的一种多绕组任意移相角移相变压器的差动保护方法，其特征在于，步骤五所述差动保护有效性判断具体包括：
根据步骤四所计算的变压器电流差动量与制动量的大小关系，确定是否满足动作条件；
若满足动作条件，进行差动保护逻辑闭锁判断，逻辑闭锁包括：涌流闭锁、CT饱和闭锁以及CT断线闭锁中的任意一种；
若无差动保护逻辑闭锁，即差动保护逻辑闭锁标志无效；
满足动作条件且差动保护逻辑闭锁标志无效，则差动保护有效，通过跳闸切除被保护变压器。
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