CN108879606A - 抽能绕组匝间故障判别方法及匝间故障保护方法和装置 - Google Patents

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    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions

Abstract

本发明公开了一种抽能绕组匝间故障判别方法，通过判别主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流相位关系来判别抽能绕组是否发生匝间故障；本发明还提供了一种抽能绕组匝间故障保护方法，采用前述的匝间故障判别方法，当抽能绕组发生匝间故障，则控制抽能绕组匝间保护元件动作；否则，闭锁抽能绕组匝间保护元件。本发明还提供了一种抽能绕组匝间故障保护装置，包括零序电流采集模块、相位计算模块、故障判别模块和抽能绕组匝间保护元件；本发明能够灵敏的反应抽能绕组匝间故障，能够防止匝间保护元件误动，适用于多种工况，极大地提高抽能绕组保护的灵敏性及可靠性。

Description

抽能绕组匝间故障判别方法及匝间故障保护方法和装置
技术领域
本发明涉及抽能电抗器技术领域，尤其涉及一种抽能绕组匝间故障判别方法及匝间故障保护方法和装置。
背景技术
目前抽能电抗器抽能绕组主要为站用变供电，容量较小，和主电抗器容量相差几百倍。常规并联电抗器采用零序阻抗原理的匝间保护作为电抗器绕组匝间故障的主保护，但由于抽能绕组与主绕组容量相差较大，常规并联电抗器匝间保护对抽能绕组故障检测灵敏度不足，导致保护元件拒动或者误动，严重时导致抽能电抗器无法正常工作，影响整个电力系统的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种抽能绕组匝间故障判别方法及匝间故障保护方法和装置，解决现有技术中抽能电抗器抽能绕组匝间故障检测灵敏度不高、存在保护元件拒动、误动，影响整个电力系统的安全稳定运行的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抽能绕组匝间故障判别方法，所述方法包括如下步骤：
采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
计算主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流的相位差；
判断相位差是否满足抽能绕组匝间保护元件的保护动作判据，如果满足，则判定抽能绕组发生匝间故障。
进一步的，所述保护动作判据为：270°>arg(I01-I02)>90°；
其中：I01为主电抗首端零序基波电流，I02为抽能绕组零序基波电流。
本发明还提供一种抽能绕组匝间故障保护方法，采用前述的匝间故障判别方法，当抽能绕组发生匝间故障，则控制抽能绕组匝间保护元件动作；否则，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
进一步的，当主电抗首端零序电流的二次谐波含量和抽能绕组零序电流的二次谐波含量均高于二次谐波含量定值时，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
进一步的，当主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流中任一个小于零序电流门槛值时，不进行相位差计算，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
进一步的，所述零序电流门槛值取0.04～0.06倍的电流互感器的二次额定电流。
本发明还提供了一种抽能绕组匝间故障保护装置，包括：
零序电流采集模块：用于采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
相位计算模块：用于计算主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流的相位差；
故障判别模块：判断相位差是否满足抽能绕组匝间保护元件的保护动作判据，如果满足，则判定抽能绕组发生匝间故障；
抽能绕组匝间保护元件：当抽能绕组发生匝间故障时进行动作保护。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、利用抽能绕组匝间故障时主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流相位相反的特点进行匝间故障判别，能够灵敏的反应抽能绕组匝间故障，而且不受电压互感器(以下简称：TV)断线及单侧电流互感器(以下简称：TA)断线的影响，适用于多种工况，极大地提高抽能绕组保护的灵敏性及可靠性；
2、引入了二次谐波含量判据，有效防止因抽能电抗器饱和而导致的匝间保护元件误动；同时具备防止区外故障导致单侧TA饱和而引起的匝间保护元件误动。
附图说明
图1是抽能电抗器抽能绕组匝间故障等效电路图；
图2是抽能绕组匝间保护元件动作和闭锁所处的相位差区间；
图3是抽能绕组匝间保护用TV及单侧TA(包括TA1和TA2)布置图。
具体实施方式
本发明利用抽能绕组匝间故障时主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流相位相反的特点，提出了适用于抽能电抗器抽能绕组匝间故障的保护方法，即通过判别主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流相位关系来判别抽能绕组是否发生匝间故障。为了防止抽能电抗器饱和导致的保护误动，本发明还引入了二次谐波闭锁判据，当主电抗首端零序电流的二次谐波含量和抽能绕组零序电流的二次谐波含量均高于二次谐波含量定值时，闭锁抽能绕组匝间保护。本发明不仅可以防止因抽能电抗器饱和而导致保护元件误动，而且能够防止区外故障导致单侧TA饱和可能引起的保护误动问题的出现。本发明提出的抽能绕组匝间保护方案不仅能够灵敏反应抽能绕组匝间故障，而且不受TV断线及单侧TA断线的影响，可以适用于多种工况，极大地提高抽能绕组保护的灵敏性及可靠性。
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。
本发明提供的抽能绕组匝间故障判别方法，利用了抽能绕组匝间故障时主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流相位相反的特点，两零序电流的方向如图1所示，通过判别主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流相位关系来判别抽能绕组是否发生匝间故障，具体如下：
步骤101：采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
步骤102：计算主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流的相位差；
步骤103：判断相位差是否满足抽能绕组匝间保护元件的保护动作判据，如果满足，则判定抽能绕组发生匝间故障。
所述保护动作判据为：270°>arg(I01-I02)>90°；
其中：I01为主电抗首端零序基波电流，I02为抽能绕组零序基波电流。
如图2所示，是抽能绕组匝间保护元件动作和闭锁所处的相位差区间。
本发明提供的抽能绕组匝间故障保护方法，采用前述的匝间故障判别方法，具体如下：
步骤201：采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
步骤202：计算主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流的相位差；
步骤203：判断相位差是否满足抽能绕组匝间保护元件的保护动作判据，所述保护动作判据为：270°>arg(I01-I02)>90°；其中：I01为主电抗首端零序基波电流，I02为抽能绕组零序基波电流。如果满足，则判定抽能绕组发生匝间故障，控制抽能绕组匝间保护元件动作；否则，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
为了防止抽能电抗器饱和导致的保护误动，本发明还引入了二次谐波闭锁判据，当主电抗首端零序电流的二次谐波含量和抽能绕组零序电流的二次谐波含量均高于二次谐波含量定值时，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
引入二次谐波闭锁判据后，不仅可以防止因抽能电抗器饱和导致的抽能绕组匝间保护元件误动，而且由于单侧TA饱和时只有单侧零序电流二次谐波含量升高，因此该判据具备了防止区外故障导致单侧TA饱和可能引起保护误动的特性。
二次谐波闭锁判据为：I021/I01>Kset且I022/I02>Kset，其中：I021为主电抗器首端零序二次谐波电流，Kset为二次谐波含量定值，I022为抽能绕组零序二次谐波电流。
为了避免由于互感器误差可能导致的零序电流相位计算误差较大，引入了零序电流相位计算门槛，当主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流任一个小于零序电流门槛值时，不进行相位差计算，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
如图3所示，是抽能绕组匝间保护用TV及单侧TA(包括TA1和TA2)布置图。本发明提供的匝间故障保护方法没有引入电压量，因此不受TV断线的影响，同时设有零序电流门槛，当单侧TA断线时仅单侧存在零序电流，非断线侧无零序电流，因此该判据不受单侧TA断线的影响。其中零序电流门槛只需考虑单侧TA产生的不平电流即可，可取0.04～0.06倍的单侧TA二次额定电流，作为本发明的较佳实施例，可取0.05倍的单侧TA二次额定电流，如：1A的单侧TA的零序电流门槛可取50毫安。
本发明还提供了一种抽能绕组匝间故障保护装置，包括：
零序电流采集模块：用于采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
相位计算模块：用于计算主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流的相位差；
故障判别模块：判断相位差是否满足抽能绕组匝间保护元件的保护动作判据，如果满足，则判定抽能绕组发生匝间故障；所述保护动作判据为：270°>arg(I01-I02)>90°。
抽能绕组匝间保护元件：当抽能绕组发生匝间故障时进行动作保护。
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 (7)

1.一种抽能绕组匝间故障判别方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
计算主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流的相位差；
判断相位差是否满足抽能绕组匝间保护元件的保护动作判据，如果满足，则判定抽能绕组发生匝间故障。
2.根据权利要求1所述的抽能绕组匝间故障判别方法，其特征在于：所述保护动作判据为：270°>arg(I01-I02)>90°；
其中：I01为主电抗首端零序基波电流，I02为抽能绕组零序基波电流。
3.一种抽能绕组匝间故障保护方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的匝间故障判别方法，当抽能绕组发生匝间故障，则控制抽能绕组匝间保护元件动作；否则，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
4.根据权利要求3所述的抽能绕组匝间故障保护方法，其特征在于，当主电抗首端零序电流的二次谐波含量和抽能绕组零序电流的二次谐波含量均高于二次谐波含量定值时，闭锁抽能绕组匝间保护元件。
5.根据权利要求3所述的抽能绕组匝间故障保护方法，其特征在于，当主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流中任一个小于零序电流门槛值时，不进行相位差计算,闭锁抽能绕组匝间保护元件。
6.根据权利要求5所述的抽能绕组匝间故障保护方法，其特征在于，所述零序电流门槛值取0.04～0.06倍的电流互感器的二次额定电流。
7.一种抽能绕组匝间故障保护装置，其特征在于，包括：
零序电流采集模块：用于采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
相位计算模块：用于计算主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流的相位差；
故障判别模块：判断相位差是否满足抽能绕组匝间保护元件的保护动作判据，如果满足，则判定抽能绕组发生匝间故障；
抽能绕组匝间保护元件：当抽能绕组发生匝间故障时进行动作保护。
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