CN109149519A - 一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法 - Google Patents

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潘志新
季昆玉
王健
蒋中军
夏磊
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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
    • H02H7/04—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 for transformers
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Abstract

本发明属于花瓣形电网配套技术领域，尤其涉及一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法，应用分散采集、分侧独立保护的方式，利用初级保护装置差动保护使得各侧分别独立，进行分散采集，提高数据的独立性与安全性，利用次级保护装置实现差动保护，统一控制，自动调整差动保护平衡系数，提高主变差动保护的灵敏性，该方法简单实用、控制成本低，适宜于建立花瓣形电网内网以及其与传统电网搭配使用时的保护系统，提高电网的安全性与稳定性。

Description

一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法
技术领域
本发明属于花瓣形电网配套技术领域，尤其涉及一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法。
背景技术
配电网花瓣形接线方式作为一种可推广的运行方式和技术方案，为全面开展世界一流配电网建设提供了新的思路和支撑手段。花瓣形电网由同一个变电站的每两回馈线通过中压开闭所手拉手环接成一个“花瓣型”中压环网；不同变电站的“花瓣”形环网彼此相切相互连接，多个“花瓣型”环网构成以变电站为中心的一朵“花”形。正常运行时，花瓣型环形配电网不跨区供电，花瓣之间的联络开关断开，变电站内的联络开关闭合，只是在故障时通过变电站内或变电站间的母线联络进行花瓣间大范围的负荷转供，并且重要负荷由于设置在花瓣之间的联络处，实现了多电源互备，因此极大地提升了供电的灵活性和可靠性。分布式电源装置是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。
传统的差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，上位机报警保护出口动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源，进而实现保护。
发明内容
本发明创造的目的在于，提供一种简单实用、判断方式快捷明的差动保护方法，便于简化差动保护流程，提高差动保护效率，使其与花瓣形电网的高稳定性以及高效率相匹配，提高花瓣形电网与传统电网之间的独立性与整体的安全性。
为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。
一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法，用于花瓣式电网的配变变压器，包括多绕组变压器，多绕组变压器至少设有高压绕组、中压绕组以及低压绕组，包括：
在各绕组对应侧分别设置初级保护装置，在配变压器设置次级保护装置；初级保护装置采集各绕组对应侧的电信号数据以及开闭合状态数据并传递至次级保护装置，同时作为各对应侧的后备保护；
次级保护装置获取并同步各侧电信号数据，并根据电信号数据计算和注入差动电流和制动电流以实现差动保护；获取配变调压控制器的控制数据，并根据该数据控制和调节高压侧以及其他各侧平衡系数；
其具体步骤包括：1、将配变调压控制数据转换成二进制数据以便于处理和传输；2、将配变调压控制数据进行开出并与次级保护装置的开入一一对应连接以便于次级保护装置根据主编调压数据控制调压档位X；3、在次级保护装置设置变压器最大档位Hmax、中间档位Hmid以及多档调压比例系数K；4、计算高压侧的差动保护平衡系数Bh＝(N-Hmid)*K+1，1≤N≤Hmax；5、获取各侧电信号数据并并将其与高压侧差动保护平衡系数Bh进行差动计算以及逻辑判断；6、根据差动计算结果进行差动保护控制，同时将跳闸命令传递至次级保护装置以控制各侧开关跳开。
对上述方案的进一步改进还包括，次级保护装置获取并同步各侧电信号数据具体是指，在次级保护装置设置多路同步逻辑阵列，以结合时间同步协议产生同步采样信号，并依据独立的时间规约对各侧电信号数据进行同步采集；
电信号数据包括：变压器最大额定容量,高压侧、中压侧、低压侧一次额定电流，变压器各侧一次额定电流，变压器各侧互感器变比。
对上述方案的进一步改进还包括，差动计算以及逻辑判断的具体步骤包括：
S1、根据高压侧的差动保护平衡系数Bh计算控制电流，包括：差动电流Iop以及制动电流Ires；其中Iop＝|Ih×Bh+Im×Bm+Il×Bl|、Iop＝max{|Ih×Bh|，|Im×Bm|，|Il×Bl|}；Ih、Im、Il分别为配变高压侧、中压侧、低压侧的二次电流，Bh、Bm、Bl分别为配变高压侧。中压侧和低压侧平衡系数；其中各电信号数据以指向变压器为正方向进行计算；
S2、当满足Iop＞Iop.0且Ires≤0.8Ie或者Iop≥Iop.0+S(Ires-0.8Ie)且0.8Ie＜Ires＜6Ie；或者Iop≥Iop.0+S(Ires-0.8Ie)+0.6(Ires-6Ie)且Ires＞6Ie；则启动差动继电器；其中Iop.0为差动保护门限电流值；S为比率制动系数；Ie为高压侧额定电流；
S3、当满足Iop.2＞R2*Iop.1则启动差动保护；其中Iop.2是差动信号中的二次谐波电流信号，R2为二次谐波系数。
对上述方案的进一步改进还包括，初级保护装置设置于各侧开关柜中，次级保护装置设置于配变压器本体。
其有益效果在于：
本发明的基于花瓣式电网的配变差动保护方法应用分散采集、分侧独立保护的方式，利用初级保护装置差动保护使得各侧分别独立，进行分散采集，提高数据的独立性与安全性，利用次级保护装置实现差动保护，统一控制，自动调整差动保护平衡系数，提高主变差动保护的灵敏性，该方法简单实用、控制成本低，适宜于建立花瓣形电网内网以及其与传统电网搭配使用时的保护系统，提高电网的安全性与稳定性。
附图说明
图1是各绕组对应侧分别设置保护装置的结构示意图；
图2是保护装置之间的关联联结示意图；
图3是系统运行时平衡系数调整后的特性图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
本发明的一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法，用于花瓣式电网的配变变压器的保护，主要涉及的是花瓣形电网内的多绕组变压器，多绕组变压器至少设有高压绕组、中压绕组以及低压绕组，其具体内容包括：
如图1、图2所示，在各绕组对应侧分别设置初级保护装置，在配变压器设置次级保护装置；初级保护装置采集各绕组对应侧的电信号数据以及开闭合状态数据并传递至次级保护装置，同时作为各对应侧的后备保护；各侧初级保护装置与次级保护装置相连接，初级保护装置之间相互连接，一般而言，初级保护装置与传统保护装置相同主要用于过流保护、阻抗保护以及母线保护等基本保护功能。
在具体实施过程中，初级保护装置设置于各侧开关柜中以便于及时分辨，在初级保护装置发生问题后能够根据故障设备或者故障装置的位置，迅速定位保护装置或者故障位置，次级保护装置设置于配变压器本体，以便于根据本地状态进行直接控制和调节。各保护装置之间采用光纤网路以提高数据传输的效率以及稳定性。
次级保护装置获取并同步各侧电信号数据，并根据电信号数据计算和注入差动电流和制动电流以实现差动保护；获取配变调压控制器的控制数据，并根据该数据控制和调节高压侧以及其他各侧平衡系数；
其具体步骤包括：1、将配变调压控制数据转换成二进制数据以便于处理和传输；2、将配变调压控制数据进行开出并与次级保护装置的开入一一对应连接以便于次级保护装置根据主编调压数据控制调压档位X；3、在次级保护装置设置变压器最大档位Hmax、中间档位Hmid以及多档调压比例系数K；4、计算高压侧的差动保护平衡系数Bh＝(N-Hmid)*K+1，1≤N≤Hmax；5、获取各侧电信号数据并并将其与高压侧差动保护平衡系数Bh进行差动计算以及逻辑判断；6、根据差动计算结果进行差动保护控制，同时将跳闸命令传递至次级保护装置以控制各侧开关跳开。
对上述方案的进一步改进还包括，次级保护装置获取并同步各侧电信号数据具体是指，在次级保护装置设置多路同步逻辑阵列，以结合时间同步协议产生同步采样信号，并依据独立的时间规约对各侧电信号数据进行同步采集；
电信号数据包括：变压器最大额定容量,高压侧、中压侧、低压侧一次额定电流，变压器各侧一次额定电流，变压器各侧互感器变比。
对上述方案的进一步改进还包括，差动计算以及逻辑判断的具体步骤包括：
S1、根据高压侧的差动保护平衡系数Bh计算控制电流，包括：差动电流Iop以及制动电流Ires；其中Iop＝|Ih×Bh+Im×Bm+Il×Bl|、Iop＝max{|Ih×Bh|，|Im×Bm|，|Il×Bl|}；Ih、Im、Il分别为配变高压侧、中压侧、低压侧的二次电流，Bh、Bm、Bl分别为配变高压侧。中压侧和低压侧平衡系数；其中各电信号数据以指向变压器为正方向进行计算；
S2、当满足Iop＞Iop.0且Ires≤0.8Ie或者Iop≥Iop.0+S(Ires-0.8Ie)且0.8Ie＜Ires＜6Ie；或者Iop≥Iop.0+S(Ires-0.8Ie)+0.6(Ires-6Ie)且Ires＞6Ie；则启动差动继电器；其中Iop.0为差动保护门限电流值；S为比率制动系数；Ie为高压侧额定电流；
S3、当满足Iop.2＞R2*Iop.1则启动差动保护；其中Iop.2是差动信号中的二次谐波电流信号，R2为二次谐波系数。
基于上述基本步骤，应用本方法的设备在正常运行时降低不平衡电流，其平衡系数调整后的特性图如图3所示，由图可知，经过调整后，主变保护的灵敏度得提高，有利于进一步改善花瓣形电网的稳定性与安全性，对于花瓣形电网与传统电网之间的保护与连接具有推进作用，在花瓣形电网不断发展的过程中，有效降低电网整体的不稳定性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法，用于花瓣式电网的配变变压器，包括多绕组变压器，所述多绕组变压器至少设有高压绕组、中压绕组以及低压绕组，其特征在于，包括：
在各绕组对应侧分别设置初级保护装置，在配变压器设置次级保护装置；所述初级保护装置采集各绕组对应侧的电信号数据以及开闭合状态数据并传递至次级保护装置，同时作为各对应侧的后备保护；
所述次级保护装置获取并同步各侧电信号数据，并根据电信号数据计算和注入差动电流和制动电流以实现差动保护；获取配变调压控制器的控制数据，并根据该数据控制和调节高压侧以及其他各侧平衡系数；
其具体步骤包括：1、将配变调压控制数据转换成二进制数据以便于处理和传输；2、将配变调压控制数据进行开出并与次级保护装置的开入一一对应连接以便于次级保护装置根据主编调压数据控制调压档位X；3、在次级保护装置设置变压器最大档位Hmax、中间档位Hmid以及多档调压比例系数K；4、计算高压侧的差动保护平衡系数Bh＝(N-Hmid)*K+1，1≤N≤Hmax；5、获取各侧电信号数据并并将其与高压侧差动保护平衡系数Bh进行差动计算以及逻辑判断；6、根据差动计算结果进行差动保护控制，同时将跳闸命令传递至次级保护装置以控制各侧开关跳开。
2.根据权利要求1所述一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法，其特征在于，所述次级保护装置获取并同步各侧电信号数据具体是指，在次级保护装置设置多路同步逻辑阵列，以结合时间同步协议产生同步采样信号，并依据独立的时间规约对各侧电信号数据进行同步采集；
所述电信号数据包括：变压器最大额定容量,高压侧、中压侧、低压侧一次额定电流，变压器各侧一次额定电流，变压器各侧互感器变比。
3.根据权利要求1所述一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法，其特征在于，所述差动计算以及逻辑判断的具体步骤包括：
S1、根据高压侧的差动保护平衡系数Bh计算控制电流，包括：差动电流Iop以及制动电流Ires；其中Iop＝|Ih×Bh+Im×Bm+Il×Bl|、Iop＝max{|Ih×Bh|，|Im×Bm|，|Il×Bl|}；Ih、Im、Il分别为配变高压侧、中压侧、低压侧的二次电流，Bh、Bm、Bl分别为配变高压侧、中压侧和低压侧平衡系数；其中各电信号数据以指向变压器为正方向进行计算；
S2、当满足Iop＞Iop.0且Ires≤0.8Ie或者Iop≥Iop.0+S(Ires-0.8Ie)且0.8Ie＜Ires＜6Ie；或者Iop≥Iop.0+S(Ires-0.8Ie)+0.6(Ires-6Ie)且Ires＞6Ie；则启动差动继电器；其中Iop.0为差动保护门限电流值；S为比率制动系数；Ie为高压侧额定电流；
S3、当满足Iop.2＞R2*Iop.1则启动差动保护；其中Iop.2是差动信号中的二次谐波电流信号，R2为二次谐波系数。
4.根据权利要求1所述一种基于花瓣式电网的配变差动保护方法，其特征在于，所述初级保护装置设置于各侧开关柜中，次级保护装置设置于配变压器本体。
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