CN108963975A - 一种特高压变压器差动保护方法及装置 - Google Patents

一种特高压变压器差动保护方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特高压变压器差动保护方法及装置，该方法包括：计算特高压变压器差动保护电流，并进行差动保护启动判别；若满足差动保护启动判别，判断三相差动电流中的二次谐波综合含量是否低于第一二次谐波含量设定值；若二次谐波综合含量不低于第一二次谐波含量设定值，判断三相差动电流和制动电流之间的比值是否大于比值设定数值；若任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值，则开放本相差动保护。在本发明中，当最大相二次谐波电流含量较高且某相差动电流大于制动电流时，则开放该相差动保护，解决了特高压变压器正常运行时发生区内故障励磁涌流导致保护装置延迟动作的问题，提高了保护装置的可靠性。

Description

一种特高压变压器差动保护方法及装置
技术领域
本发明涉及一种特高压变压器差动保护方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
在1000kV特高压交流试验示范工程中，特高压变压器的结构与500kV自耦变压器有很大的差异，其调压方式为中性点分体调压而不是中压侧分接头调压方式，这种特殊结构导致特高压变压器的保护配置与传统的变压器保护配置有较大的区别。变压器空投时的励磁涌流是差动保护的不平衡电流，为了防止变压器差动保护误动，通常采用三相差动电流中的二次谐波“或”闭锁方式识别励磁涌流，这种方式在变压器内部故障时可能造成差动保护延迟动作。
发明内容
本发明的目的是提供一种特高压变压器差动保护方法及装置，用于解决特高压变压器正常运行区内故障时励磁涌流导致保护装置延迟动作的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种特高压变压器差动保护方法，步骤如下：
计算特高压变压器差动保护电流，并进行差动保护启动判别；
若满足差动保护启动判别，判断三相差动电流中的二次谐波综合含量是否低于第一二次谐波含量设定值；
若二次谐波综合含量不低于第一二次谐波含量设定值，判断三相差动电流和制动电流之间的比值是否大于比值设定数值；
若任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值，则开放本相差动保护。
本发明的有益效果是：采用三相差动电流中最大相二次谐波电流与三相差流中最大相基波电流的比值综合判别，然后再对每相差动电流和制动电流的大小关系进行判别，当最大相二次谐波电流含量较低且某相差动电流大于制动电流时，则开放该相差动保护，有效解决了特高压变压器正常运行发生区内故障时励磁涌流导致保护装置延迟动作的问题，提高了保护装置的可靠性。
进一步的，为了防止差动保护误动，还包括：若三相差动电流和制动电流之间的比值均不大于比值设定数值，则闭锁三相差动保护。
进一步的，为了防止差动保护误动，还包括：若不满足差动保护启动判别，则闭锁三相差动保护。
进一步的，还包括：若三相差动电流中的二次谐波综合含量低于第一二次谐波含量设定值，则开放三相差动保护。
进一步的，为了实现差动保护启动判别，差动保护启动判别的判别公式为：
Iop＞0.8Iop.0
其中，Iop为差动保护差动电流的幅值，Iop.0为差动保护启动电流定值。
进一步的，二次谐波综合含量低于第一二次谐波含量设定值的判别公式为：
Id2.MAX＜kxb2Id1.MAX
其中，Id2.MAX为三相差动保护电流中最大相的二次谐波电流，Id1.MAX为三相差动保护电流中最大相的基波电流，kxb2为第一二次谐波含量设定值，kxb2的取值范围为0.15～0.20。
进一步的，任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值的判别公式为：
其中，Iop为差动保护差动电流的幅值，Ie为变压器二次额定负荷电流，Ires为差动保护制动电流的幅值，取变压器各侧电流幅值的最大值；k1和k2均为常数，k1的取值范围为1.3～1.5，k2的取值范围为1.2～1.4。
进一步的，在某相差动保护开放时，如果三相差流中的二次谐波综合含量小于第二二次谐波含量设定值，则瞬时开放该相差动保护；否则延时开放该相差动保护。
进一步的，第二二次谐波含量设定值等于第一二次谐波含量设定值的0.5倍。
本发明还提供了一种特高压变压器差动保护装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：
计算特高压变压器差动保护电流，并进行差动保护启动判别；
若满足差动保护启动判别，判断三相差动电流中的二次谐波综合含量是否低于第一二次谐波含量设定值；
若二次谐波综合含量不低于第一二次谐波含量设定值，判断三相差动电流和制动电流之间的比值是否大于比值设定数值；
若任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值，则开放本相差动保护。
进一步的，还包括：若三相差动电流和制动电流之间的比值均不大于比值设定数值，则闭锁三相差动保护。
进一步的，还包括：若不满足差动保护启动判别，则闭锁三相差动保护。
进一步的，还包括：若三相差动电流中的二次谐波综合含量低于第一二次谐波含量设定值，则开放三相差动保护。
进一步的，差动保护启动判别的判别公式为：
Iop＞0.8Iop.0
其中，Iop为差动保护差动电流的幅值，Iop.0为差动保护启动电流定值。
进一步的，二次谐波综合含量低于第一二次谐波含量设定值的判别公式为：
Id2.MAX＜kxb2Id1.MAX
其中，Id2.MAX为三相差动保护电流中最大相的二次谐波电流，Id1.MAX为三相差动保护电流中最大相的基波电流，kxb2为第一二次谐波含量设定值，kxb2的取值范围为0.15～0.20。
进一步的，任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值的判别公式为：
其中，Iop为差动保护差动电流的幅值，Ie为变压器二次额定负荷电流，Ires为差动保护制动电流的幅值，取变压器各侧电流幅值的最大值；k1和k2均为常数，k1的取值范围为1.3～1.5，k2的取值范围为1.2～1.4。
进一步的，在某相差动保护开放时，如果三相差流中的二次谐波综合含量小于第二二次谐波含量设定值，则瞬时开放该相差动保护；否则延时开放该相差动保护。
进一步的，第二二次谐波含量设定值等于第一二次谐波含量设定值的0.5倍。
附图说明
图1是特高压变压器CT布置图；
图2是特高压变压器差动保护方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
特高压变压器CT布置如图1所示，主变纵差保护由TA11、TA12、TA21、TA22、TA31、TA32六侧电流构成，主变分相差动保护由TA11、TA12、TA21、TA22、TA4五侧电流构成。
本发明提供了一种特高压变压器差动保护装置，该保护装置包括处理器和存储器，该处理器用于处理存储在该存储器中的指令，以实现一种特高压变压器差动保护方法。该特高压变压器差动保护方法及装置作为一个独立的功能模块，放置在主变保护装置中，该功能模块始终投入。由于变压器空投时差动电流和制动电流相等，保护不会误动；由于正常运行变压器区内故障时高压侧和中压侧都能提供故障电流，差动电流大于制动电流，因此可通过判别差动电流和制动电流的大小关系来识别特高压变压器区内故障，保证差动保护正常空投时不误动，正常运行时变压器区内故障时快速动作，提高保护装置的可靠性。
本发明所提供的特高压变压器差动保护方法的流程图如图2所示，具体过程如下：
(1)计算特高压变压器差动保护电流，并进行差动保护启动判别，当任一相差动电流大于0.8倍差动保护启动电流定值时保护启动，判别方程为：
Iop＞0.8Iop.0
上式中Iop为差动保护差动电流的幅值，Iop.0为差动保护启动电流定值。
若步骤(1)中的差动保护启动判别公式不满足，则说明差动保护未启动，此时不再对三相差动电流中的二次谐波综合含量和三相差动电流和制动电流的大小关系进行判别，即不进行下面的步骤(2)和步骤(3)判别，直接闭锁三相差动保护。
(2)计算特高压变压器三相差动保护电流中的二次谐波综合含量，当三相差动电流中最大相二次谐波电流与三相差流中最大相基波电流的比值低于第一二次谐波含量设定值，则判为二次谐波综合含量低，判别方程为：
Id2.MAX＜kxb2Id1.MAX
上式中Id2.MAX为三相差动保护电流中最大相的二次谐波电流，Id1.MAX为三相差动保护电流中最大相的基波电流，kxb2为二次谐波制动系数即第一二次谐波含量设定值，取值范围为0.15～0.20。
若步骤(2)中三相差动电流中的二次谐波综合含量，也就是三相差动电流中最大相二次谐波电流与三相差流中最大相基波电流的比值小于kxb2时，不再对三相差动电流和制动电流的大小关系进行步骤(3)的判别，直接开放三相差动保护。
(3)若二次谐波综合含量不低于第一二次谐波含量设定值，判别三相差动电流和制动电流的大小关系，判断三相差动电流和制动电流之间的比值是否大于比值设定数值，判别公式为：
上式中Ie为变压器二次额定负荷电流，Ires为差动保护制动电流的幅值，取变压器各侧电流幅值的最大值；k1为常数，取值范围为1.3～1.5，k2为常数，取值范围为1.2～1.4。
当任一相差动电流和制动电流的大小关系满足步骤(3)中的判别公式时，只开放本相差动保护。另外，在某相差动保护开放时，如果三相差流中的二次谐波综合含量小于第二二次谐波含量设定值，则瞬时开放该相差动保护；否则延时开放该相差动保护。第二二次谐波含量设定值小于第一二次谐波含量设定值，例如可以取第二二次谐波含量设定值为kxb2的0.5倍。某相差动保护开放的延时时间可以根据情况进行确定，例如，可以延时5ms开放。
本发明的特高压变压器差动保护方法及装置适用于特高压主体变压器需要识别励磁涌流的特高压继电差动保护装置中，包括主变纵差保护、主变分相差动保护。在差动保护启动的情况下，首先采用三相差动电流中最大相二次谐波电流与三相差流中最大相基波电流的比值综合判别，然后再对每相差动电流和制动电流的大小关系进行判别，以解决特高压变压器空投和正常运行时励磁涌流导致保护装置延迟动作的问题，提高了保护装置的可靠性。

Claims (10)

1.一种特高压变压器差动保护方法，其特征在于，步骤如下：
计算特高压变压器差动保护电流，并进行差动保护启动判别；
若满足差动保护启动判别，判断三相差动电流中的二次谐波综合含量是否低于第一二次谐波含量设定值；
若二次谐波综合含量不低于第一二次谐波含量设定值，判断三相差动电流和制动电流之间的比值是否大于比值设定数值；
若任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值，则开放本相差动保护。
2.根据权利要求1所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，还包括：若三相差动电流和制动电流之间的比值均不大于比值设定数值，则闭锁三相差动保护。
3.根据权利要求1或2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，还包括：若不满足差动保护启动判别，则闭锁三相差动保护。
4.根据权利要求1或2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，还包括：若三相差动电流中的二次谐波综合含量低于第一二次谐波含量设定值，则开放三相差动保护。
5.根据权利要求1或2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，差动保护启动判别的判别公式为：
Iop＞0.8Iop.0
其中，Iop为差动保护差动电流的幅值，Iop.0为差动保护启动电流定值。
6.根据权利要求1或2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，二次谐波综合含量低于第一二次谐波含量设定值的判别公式为：
Id2.MAX＜kxb2Id1.MAX
其中，Id2.MAX为三相差动保护电流中最大相的二次谐波电流，Id1.MAX为三相差动保护电流中最大相的基波电流，kxb2为第一二次谐波含量设定值，kxb2的取值范围为0.15～0.20。
7.根据权利要求1或2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值的判别公式为：
其中，Iop为差动保护差动电流的幅值，Ie为变压器二次额定负荷电流，Ires为差动保护制动电流的幅值，取变压器各侧电流幅值的最大值；k1和k2均为常数，k1的取值范围为1.3～1.5，k2的取值范围为1.2～1.4。
8.根据权利要求1或2所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，在某相差动保护开放时，如果三相差流中的二次谐波综合含量小于第二二次谐波含量设定值，则瞬时开放该相差动保护；否则延时开放该相差动保护。
9.根据权利要求8所述的特高压变压器差动保护方法，其特征在于，第二二次谐波含量设定值等于第一二次谐波含量设定值的0.5倍。
10.一种特高压变压器差动保护装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：
计算特高压变压器差动保护电流，并进行差动保护启动判别；
若满足差动保护启动判别，判断三相差动电流中的二次谐波综合含量是否低于第一二次谐波含量设定值；
若二次谐波综合含量不低于第一二次谐波含量设定值，判断三相差动电流和制动电流之间的比值是否大于比值设定数值；
若任一相差动电流和制动电流之间的比值大于比值设定数值，则开放本相差动保护。
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