CN108493903B - 一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置 - Google Patents

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CN108493903B CN201810105404.5A CN201810105404A CN108493903B CN 108493903 B CN108493903 B CN 108493903B CN 201810105404 A CN201810105404 A CN 201810105404A CN 108493903 B CN108493903 B CN 108493903B
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Abstract

本发明提供了一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置，先根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，然后根据差动保护定值确定差动保护判据，最后根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作，避免了抽能电抗器差动保护误动作，保证抽能电抗器的安全稳定运行。本发明提供的技术方案中无需电压，在电压互感器断线的情况下抽能电抗器差动保护能够可靠动作；且确定的差动保护判据能同时保护抽能电抗器两侧匝间故障及其他有零序电流的所有故障，避免了抽能电抗器差动保护的冗余配置，而且提高了抽能电抗器保护的可靠性和灵敏度。

Description

一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置
技术领域
本发明涉及继电保护技术领域，具体涉及一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置。
背景技术
抽能电抗器为超高压、远距离传输网络提供无功补偿，同时也可以为边远地区、无电力供应的开关站提供安全、稳定和高效的电源。抽能电抗器的工作原理是在高压并联电抗补偿线路容性无功的同时，利用抽能绕组直接从抽能电抗器中抽出一部分能量供开关站照明和其他生活用电，由于抽能绕组所抽取的能量非常小，不会影响抽能电抗器的安全稳定运行。
抽能电抗器包括主电抗绕组和抽能绕组，现有技术中抽能电抗器针对匝间故障分别配置主电抗绕组匝间保护和抽能绕组匝间保护，单独对主电抗绕组实现匝间保护或单独对抽能绕组实现匝间保护，没有同时利用主电抗绕组电流与抽能绕组电流构成的差动保护，且现有的主电抗绕组匝间保护和抽能绕组匝间保护均需接入电压，在电压互感器断线的情况下不能准确动作。
抽能绕组匝间保护采用抽能绕组的零序过流判据配合区外闭锁判据经延时动作，跳开抽能电抗器所连线路侧断路器。在抽能电抗器区外发生接地短路故障情况下，若区外闭锁判据不能可靠闭锁区外故障，且抽能绕组的零序电流大于预设的零序电流整定值，持续时间超过抽能绕组匝间保护时间定值，造成抽能绕组匝间保护误动作，导致抽能电抗器不能安全稳定运行。为了能够快速的切除抽能绕组匝间故障，避免抽能绕组匝间故障发展损坏整个抽能电抗器，保证抽能电抗器安全运行，必须配置可靠的抽能绕组匝间保护予以补充。
发明内容
为了克服上述现有技术中抽能电抗器不能安全稳定运行的不足，本发明提供一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置，先根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，然后根据差动保护定值确定差动保护判据，最后根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作，能够对抽能电抗器整体进行差动保护，避免了抽能电抗器差动保护的冗余配置，而且提高了抽能电抗器保护的可靠性和灵敏度，保证抽能电抗器的安全稳定运行。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一方面，本发明提供一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法，所述抽能电抗器包括主电抗绕组和抽能绕组，所述方法包括：
根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值；
根据差动保护定值确定差动保护判据；
根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作。
所述根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值之前，包括：
按下式计算主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流：
Figure BDA0001567643040000021
Figure BDA0001567643040000022
其中，
Figure BDA0001567643040000023
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA0001567643040000024
表示抽能绕组的零序电流；
Figure BDA0001567643040000025
表示主电抗绕组的三相电流相量值，由主电抗绕组的三相电流采样值确定；
Figure BDA0001567643040000026
表示抽能绕组的三相电流相量值，由抽能绕组的三相电流采样值确定。
所述根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，包括：
判断主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流是否满足以下定值切换判据，若满足，所述差动保护定值取预设的差动保护高定值，否则所述差动保护定值取预设的差动保护低定值：
Figure BDA0001567643040000027
其中，
Figure BDA0001567643040000028
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA0001567643040000029
表示抽能绕组的零序电流，Kf表示制动系数，且
Figure BDA00015676430400000210
XM表示抽能电抗器的励磁阻抗，X2表示抽能绕组的漏抗。
根据所述差动保护定值确定如下式的差动保护判据：
Figure BDA00015676430400000211
其中，Iset表示差动保护定值；
Figure BDA00015676430400000212
为中间量，且
Figure BDA00015676430400000213
所述根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作，包括：
若主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护动作，否则抽能电抗器差动保护不动作。
另一方面，本发明还提供一种无需电压的抽能电抗器差动保护装置，所述抽能电抗器包括主电抗绕组和抽能绕组，所述装置包括：
差动保护定值确定模块，用于根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值；
差动保护判据确定模块，用于根据差动保护定值确定差动保护判据；
判断模块，用于根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作。
所述装置还包括计算模块，用于按下式计算主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流：
Figure BDA0001567643040000031
Figure BDA0001567643040000032
其中，
Figure BDA0001567643040000033
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA0001567643040000034
表示抽能绕组的零序电流；
Figure BDA0001567643040000035
表示主电抗绕组的三相电流相量值，由主电抗绕组的三相电流采样值确定；
Figure BDA0001567643040000036
表示抽能绕组的三相电流相量值，由抽能绕组的三相电流采样值确定。
所述差动保护定值确定模块具体用于：
判断主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流是否满足以下定值切换判据，若满足，所述差动保护定值取预设的差动保护高定值，否则所述差动保护定值取预设的差动保护低定值：
Figure BDA0001567643040000037
其中，
Figure BDA0001567643040000038
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA0001567643040000039
表示抽能绕组的零序电流，Kf表示制动系数，且
Figure BDA00015676430400000310
XM表示抽能电抗器的励磁阻抗，X2表示抽能绕组的漏抗。
所述差动保护判据确定模块具体用于：
确定如下式的差动保护判据：
Figure BDA00015676430400000311
其中，Iset表示差动保护定值；
Figure BDA00015676430400000312
为中间量，且
Figure BDA00015676430400000313
所述判断模块具体用于：
若主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护动作，否则抽能电抗器差动保护不动作。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的无需电压的抽能电抗器差动保护方法中，先根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，然后根据差动保护定值确定差动保护判据，最后根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作，能够对抽能电抗器整体进行差动保护，避免了抽能电抗器差动保护的冗余配置，而且提高了抽能电抗器保护的可靠性和灵敏度，保证抽能电抗器的安全稳定运行；
本发明提供的无需电压的抽能电抗器差动保护装置包括差动保护定值确定模块、差动保护判据确定模块和判断模块，差动保护定值确定模块用于根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，差动保护判据确定模块用于根据差动保护定值确定差动保护判据，判断模块用于根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作，能够对抽能电抗器整体进行差动保护，避免了抽能电抗器差动保护的冗余配置，而且提高了抽能电抗器保护的可靠性和灵敏度，保证抽能电抗器的安全稳定运行；
本发明提供的技术方案中无需电压，在电压互感器断线的情况下抽能电抗器差动保护能够可靠动作；
本发明提供的技术方案中确定的差动保护判据能同时保护抽能电抗器两侧匝间故障及其他有零序电流的所有故障，避免了抽能电抗器保护的冗余配置，而且提高了抽能电抗器保护的可靠性；
本发明提供的技术方案中区内故障动作定值无需与区外故障闭锁条件配合，解决了抽能电抗器抽能绕组保护定值整定困难的问题；
本发明提供的技术方案中设置预设的差动保护高定值和预设的差动保护低定值，并根据差动保护定值切换判据确定差动保护定值，提高了抽能电抗器差动保护的灵敏度。
附图说明
图1是本发明实施例1中无需电压的抽能电抗器差动保护方法流程图；
图2是本发明实施例1中抽能电抗器等效电路示意图；
图3是本发明实施例2中不满足定值切换判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图；
图4是本发明实施例2中不满足差动保护判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图；图5是本发明实施例3中不满足定值切换判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图；
图6是本发明实施例3中满足差动保护判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图；图7是本发明实施例4中满足定值切换判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图；
图8是本发明实施例4中满足差动保护判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法，其中的抽能电抗器包括主电抗绕组和抽能绕组，抽能电抗器等效电路示意图如图2所示，其中的XM表示抽能电抗器的励磁阻抗，X1表示主电抗绕组的漏抗，X2表示抽能绕组的漏抗。本发明实施例1提供的抽能电抗器差动保护方法具体流程图如1所示，具体过程如下：
S101：根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值；
S102：根据S101确定的差动保护定值确定差动保护判据；
S103：根据S102确定的差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作。
上述S101的根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值之前，按下式计算主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流：
Figure BDA0001567643040000051
Figure BDA0001567643040000052
其中，
Figure BDA0001567643040000053
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA0001567643040000054
表示抽能绕组的零序电流；
Figure BDA0001567643040000055
表示主电抗绕组的三相电流相量值，由主电抗绕组的三相电流采样值确定；
Figure BDA0001567643040000056
表示抽能绕组的三相电流相量值，由抽能绕组的三相电流采样值确定。
上述S101中，根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，具体过程如下：
判断主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流是否满足定值切换判据，若满足，差动保护定值取预设的差动保护高定值，否则差动保护定值取预设的差动保护低定值，定值切换判据如下式：
Figure BDA0001567643040000057
其中，
Figure BDA0001567643040000061
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA0001567643040000062
表示抽能绕组的零序电流，Kf表示制动系数，且
Figure BDA0001567643040000063
XM表示抽能电抗器的励磁阻抗，X2表示抽能绕组的漏抗。
上述S102中，根据S101确定的差动保护定值确定的差动保护判据如下式：
Figure BDA0001567643040000064
其中，Iset表示差动保护定值；
Figure BDA0001567643040000065
为中间量，且
Figure BDA0001567643040000066
上述S013中，根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作的具体过程如下：
若主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护动作，否则抽能电抗器差动保护不动作。
基于同一发明构思，本发明实施例1还提供一种无需电压的抽能电抗器差动保护装置，其中的抽能电抗器包括主电抗绕组和抽能绕组，本发明实施例1提供的抽能电抗器差动保护装置包括差动保护定值确定模块、差动保护判据确定模块和判断模块，下面分别对这三个模块的功能进行相详细介绍：
其中的差动保护定值确定模块，用于根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值；
其中的差动保护判据确定模块，用于根据差动保护定值确定差动保护判据；
其中的判断模块，用于根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作。
除了上述差动保护定值确定模块、差动保护判据确定模块和判断模块，本发明实施例1提供的抽能电抗器差动保护装置还包括计算模块，该计算模块用于按下式计算主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流：
Figure BDA0001567643040000067
Figure BDA0001567643040000068
其中，
Figure BDA0001567643040000069
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA00015676430400000610
表示抽能绕组的零序电流；
Figure BDA00015676430400000611
表示主电抗绕组的三相电流相量值，由主电抗绕组的三相电流采样值确定；
Figure BDA00015676430400000612
表示抽能绕组的三相电流相量值，由抽能绕组的三相电流采样值确定。
上述的差动保护定值确定模块根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，具体过程如下：
判断主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流是否满足定值切换判据，若满足，差动保护定值取预设的差动保护高定值，否则差动保护定值取预设的差动保护低定值，定值切换判据如下式：
Figure BDA0001567643040000071
其中，
Figure BDA0001567643040000072
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure BDA0001567643040000073
表示抽能绕组的零序电流，Kf表示制动系数，且
Figure BDA0001567643040000074
XM表示抽能电抗器的励磁阻抗，X2表示抽能绕组的漏抗。
上述的差动保护判据确定模块根据差动保护定值确定的差动保护判据如下式：
Figure BDA0001567643040000075
其中，Iset表示差动保护定值；
Figure BDA0001567643040000076
为中间量，且
Figure BDA0001567643040000077
上述的判断模块根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作，具体过程如下：
若主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流满足差动保护判据，表明发生区内故障，抽能电抗器差动保护动作；若主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流不满足差动保护判据，表明发生区外故障，抽能电抗器差动保护不动作。
实施例2
设预设的差动保护高定值Iset.H＝120A，预设的差动保护低定值Iset,L＝15A。抽能电抗器发生区外母线A相金属性接地故障，不满足定值切换判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图如图3所示，不满足差动保护判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图如图4所示，
Figure BDA0001567643040000078
不满足定值切换判据，差动保护定值Iset取预设的差动保护高定值120A，但
Figure BDA0001567643040000079
且
Figure BDA00015676430400000710
不满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护不动作。
实施例3
设预设的差动保护高定值Iset.H＝120A，预设的差动保护低定值Iset,L＝15A。抽能电抗器发生主电抗侧A相1％匝间故障，不满足定值切换判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图如图5所示，满足差动保护判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图如图6所示，
Figure BDA00015676430400000711
即不满足定值切换判据，差动保护定值Iset取预设的差动保护高定值120A，
Figure BDA0001567643040000081
且
Figure BDA0001567643040000082
满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护不动作。
实施例4
设预设的差动保护高定值Iset.H＝120A，预设的差动保护低定值Iset,L＝15A。抽能电抗器发生抽能侧A相3％匝间故障，满足定值切换判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图如图7所示，满足差动保护判据时抽能电抗器差动保护动作结果示意图如图8所示，
Figure BDA0001567643040000083
即满足定值切换判据，差动保护定值Iset取预设的差动保护低定值15A，
Figure BDA0001567643040000084
且
Figure BDA0001567643040000085
满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护动作。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法，所述抽能电抗器包括主电抗绕组和抽能绕组，其特征在于，所述方法包括：
根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值；
根据差动保护定值确定差动保护判据；
根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作；
所述根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值之前，包括：
按下式计算主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流：
Figure FDA0003660293600000011
Figure FDA0003660293600000012
其中，
Figure FDA0003660293600000013
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure FDA0003660293600000014
表示抽能绕组的零序电流；
Figure FDA0003660293600000015
Figure FDA0003660293600000016
表示主电抗绕组的三相电流相量值，由主电抗绕组的三相电流采样值确定；
Figure FDA0003660293600000017
表示抽能绕组的三相电流相量值，由抽能绕组的三相电流采样值确定；
所述根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值，
包括：
判断主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流是否满足以下定值切换判据，若满足，所述差动保护定值取预设的差动保护高定值，否则所述差动保护定值取预设的差动保护低定值：
Figure FDA0003660293600000018
其中，
Figure FDA0003660293600000019
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure FDA00036602936000000110
表示抽能绕组的零序电流，Kf表示制动系数，且
Figure FDA00036602936000000111
XM表示抽能电抗器的励磁阻抗，X2表示抽能绕组的漏抗。
2.根据权利要求1所述的无需电压的抽能电抗器差动保护方法，其特征在于，根据所述差动保护定值确定如下式的差动保护判据：
Figure FDA0003660293600000021
其中，Iset表示差动保护定值；
Figure FDA0003660293600000022
为中间量，且
Figure FDA0003660293600000023
3.根据权利要求1所述的无需电压的抽能电抗器差动保护方法，其特征在于，所述根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作，包括：
若主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护动作，否则抽能电抗器差动保护不动作。
4.一种无需电压的抽能电抗器差动保护装置，所述抽能电抗器包括主电抗绕组和抽能绕组，其特征在于，所述装置包括：
差动保护定值确定模块，用于根据主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流确定差动保护定值；
差动保护判据确定模块，用于根据差动保护定值确定差动保护判据；
判断模块，用于根据差动保护判据判断抽能电抗器差动保护是否动作；
所述装置还包括计算模块，用于按下式计算主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流：
Figure FDA0003660293600000024
Figure FDA0003660293600000025
其中，
Figure FDA0003660293600000026
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure FDA0003660293600000027
表示抽能绕组的零序电流；
Figure FDA0003660293600000028
Figure FDA0003660293600000029
表示主电抗绕组的三相电流相量值，由主电抗绕组的三相电流采样值确定；
Figure FDA00036602936000000210
表示抽能绕组的三相电流相量值，由抽能绕组的三相电流采样值确定；
所述差动保护定值确定模块具体用于：
判断主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流是否满足以下定值切换判据，若满足，所述差动保护定值取预设的差动保护高定值，否则所述差动保护定值取预设的差动保护低定值：
Figure FDA00036602936000000211
其中，
Figure FDA0003660293600000031
表示主电抗绕组的零序电流，
Figure FDA0003660293600000032
表示抽能绕组的零序电流，Kf表示制动系数，且
Figure FDA0003660293600000033
XM表示抽能电抗器的励磁阻抗，X2表示抽能绕组的漏抗。
5.根据权利要求4所述的无需电压的抽能电抗器差动保护装置，其特征在于，所述差动保护判据确定模块具体用于：
确定如下式的差动保护判据：
Figure FDA0003660293600000034
其中，Iset表示差动保护定值；
Figure FDA0003660293600000035
为中间量，且
Figure FDA0003660293600000036
6.根据权利要求4所述的无需电压的抽能电抗器差动保护装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：
若主电抗绕组的零序电流和抽能绕组的零序电流满足差动保护判据，抽能电抗器差动保护动作，否则抽能电抗器差动保护不动作。
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