CN109256750A - 一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法及装置，本发明采用抽能绕组的零序电流作为主动作元件，以电抗器的零序电压或零序电流或零序阻抗作为闭锁条件，避免电抗器内部故障和外部故障或异常干扰引发的抽能绕组零序电流匝间保护误动，可以正确识别抽能绕组的匝间故障，有效提高抽能绕组匝间故障的保护正确性和灵敏度。

Description

一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法和装置

技术领域

本发明涉及一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法和装置，电力系统继电保护技术范畴。

背景技术

抽能电抗器利用抽能绕组直接从电抗器中抽出一部分能量，可以为超高压远距离电网提供无功补偿，为边远地区、无电力供应的开关站提供便捷、稳定的电源。由于其独特的制造结构，不会影响电抗器性能和电网的稳定运行，但是由于其结构不同于常规电抗器，又不同于常规变压器，传统的电抗器保护和变压器保护并不完全适用于抽能电抗器保护。一方面，结构独特，另一方面应用数量和应用场合不同于变压器和电抗器，没有形成保护配置的统一共识，技术研究、测试手段和测试规范并不完备，由此引起一些抽能电抗器的运行事故，影响了稳定供电。对于抽能电抗器侧的电抗器保护部分，目前主要采用常规的电抗器保护方法，但对于抽能绕组保护部分，由于其故障对电抗器侧的影响很小，电抗器保护并不能有效识别抽能绕组匝间故障，需要在抽能绕组侧单独配置抽能绕组的匝间保护，同时防止在电抗器侧故障或非全相等不平衡工况时，抽能绕组匝间保护发生误动。另外，外部扰动或空充，均有可能会引起抽能绕组的零序电流过大，引起匝间保护动作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种正确实现抽能绕组的匝间故障保护，以及防止电抗器侧以及电网侧的故障或干扰引起抽能绕组的零序电流过大，造成抽能绕组匝间保护误动的抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法和装置。按照抽能绕组零序电流产生机理分析，一是抽能绕组本身匝间短路引起三相绕组不平衡产生的抽能绕组零序电流；二是电抗器侧（抽能电抗器一次侧）的不平衡造成的抽能绕组零序电流。对于抽能绕组匝间保护来说，第二种情况属于区外故障，需要由其它保护来实现，应该采用闭锁的方式来排除，以免误动。在第一种情况中，基于抽能电抗器的特性，抽能绕组匝间短路故障，对电抗器侧的影响很小，不会引起电抗器侧的不平衡，所以电抗器侧的零序电压或零序电流的增大是由于电抗器侧的故障或上一级电网造成的。但是电抗器侧的不平衡或电网的不平衡会耦合到抽能绕组侧，引起抽能绕组零序电流的增大，所以在出现抽能绕组零序电流增大的情况下，要区分是抽能绕组匝间短路引起的，还是区外引起的，要避免区外故障引发的抽能绕组零序过流的动作，采用区外闭锁条件实现正确动作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法，包括以下步骤：

步骤1：采集、计算抽能电抗器一次侧即电抗器绕组的零序电压3U_o1和零序电流3I_o1；

步骤2：采集、计算二次侧绕组即抽能绕组的零序电流3I_o2；

步骤3：基于抽能绕组电流互感器不断线的情况下，比较3I_o2与设置定值3I_o2SET的大小，如果3I_o2≤3I_o2SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3I_o2>3I_o2SET，则执行步骤4；其中所述3I_o2SET为抽能绕组的零序电流动作定值；

步骤4：基于电抗器侧电流互感器不断线的情况下，比较3I_o1和3I_o1SET的大小，如果3I_o1≥3I_o1SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3I_o1<3I_o1SET，则执行步骤5；其中所述3I_o1SET为抽能电抗器一次侧零序电流动作定值；

步骤5：基于电抗器侧电压互感器不断线的情况下，比较3U_o1和3U_o1SET的大小，如果3U_o1≥3U_o1SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3U_o1 <3U_o1SET，则执行步骤6；其中所述3U_o1SET为抽能电抗器一次侧零序电压动作定值；

步骤6：计算Z₀=3U_o1/3I_o1,比较Z₀与Z_0SET,如果Z₀≥Z_oSET,抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果Z₀<Z_oSET，执行步骤7，其中所述Z_oSET的设置按照实际电网系统阻抗整定；

步骤7：抽能绕组匝间保护经延时T动作。

步骤1中零序电压3U_o1通过采集一次侧三相电压U_A、U_B、U_C计算得出或是通过零序电压互感器直接获得，零序电流3I_o1通过采集一次侧三相电流I_A、I_B、I_C计算得出或是通过零序电流互感器直接获得。

步骤2中零序电流通过采集二次侧三相电流I_a、I_b、I_c计算得出或是通过零序电流互感器直接获得。

步骤3中3I_o2SET是根据实际抽能电抗器抽能绕组的结构设置定值。

步骤4中3I_o1SET是根据实际抽能电抗器的电抗器特性设置定值。

步骤5中的3U_o1SET依据电网最大不平衡度或最大电压偏差允许值设置定值。

本发明中三个闭锁条件：电抗器零序电压闭锁元件、电抗器零序电流闭锁元件和电抗器零序阻抗闭锁元件，其中一个闭锁条件满足，保护就不出口。

一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁装置，包括数据采集模块、数据处理模块以及动作出口模块，所述数据处理模块分别与所述数据采集模块以及所述动作出口模块相连，所述数据采集模块用于采集抽能电抗器的一次侧零序电压3U_o1、零序电流3I_o1以及二次侧零序电流3I_o2，所述数据处理模块用于对上述数据进行如权利要求1中所述的计算和逻辑判断，所述动作出口模块用于执行保护动作出口。

本发明所达到的有益效果：采用电抗器侧的零序电压或零序电流或零序阻抗作为闭锁条件，当电抗器侧故障或外部引发的零序电流，抽能绕组匝间保护不动作；只有抽能绕组匝间故障引发的零序电流，才会触发抽能绕组匝间保护动作。采用电抗器侧的零序电压或零序电流或零序阻抗作为闭锁元件，可以排除抽能电抗器一次侧故障和外部故障的干扰，正确识别抽能绕组的匝间故障。因此，本发明提高了抽能绕组匝间保护的正确性和灵敏性。

附图说明

图1是本发明保护判断流程图；

图2是本发明保护逻辑图；

图3是本发明装置结构示意图；

图4是实施例示意图。

具体实施方式

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。

图4是抽能电抗器的一种应用场景；抽能电抗器接在500kV母线上，利用抽能绕组提取能量，作为站用电源，提供能源。其中抽能绕组的三相绕组组成三角形接线。如果抽能绕组发生匝间短路故障,如K2处发生匝间短路，按照本发明的方法和装置，由于抽能电抗器的特性，抽能绕组侧故障对电抗器侧的影响很小，电抗器侧的3U₀₁和3I₀₁不会超过设置定值，闭锁条件不满足，发出跳闸指令，使开关QF1和QF2分断。如果K1点发生匝间短路，虽然抽能绕组3I₀₂会大于定值，但是电抗器侧3U01、3I₀₁均大于定值，闭锁条件满足，抽能绕组匝间保护不动作，由电抗器侧配置的电抗器保护执行动作出口；如果K3点故障或者外部扰动，产生了3I₀₂,但是此时的零序阻抗Z₀就是电抗器的零序阻抗，这个值比系统阻抗大得多,实现闭锁，由外部保护来实现。

按照所述发明：一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法和装置，如图1和图2所示，执行抽能电抗器抽能绕组匝间故障的保护识别，其具体步骤如下：

步骤1：由数据采集模块采集抽能电抗器一次侧的三相电压和电流U_A、U_B、U_C、I_A、I_B、I_C（图4中的PT1和CT1）以及二次侧绕组的I_a、I_b、I_c(图4中的CT3)。

步骤2：由数据处理模块计算一次侧的零序电压3U_o1和零序电流3I_o1。计算公式,。

步骤3：由数据处理模块计算二次侧的零序电流3I_o2,。

步骤4：由数据处理模块比较3I_o2与设置定值3I_o2SET的大小，如果3I_o2≤3I_o2SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；3I_o2>3I_o2SET，则执行步骤5；其中3I_o2SET为抽能绕组的零序电流动作定值。

步骤5：由数据处理模块比较3I_o1和3I_o1SET的大小，如果3I_o1≥3I_o1SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3I_o1<3I_o1SET，则执行步骤6；其中3I_o1SET为抽能电抗器一次侧零序电流动作定值。

步骤6：由数据处理模块比较3U_o1和3U_o1SET的大小，如果3U_o1≥3U_o1SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3U_o1<3U_o1SET，则执行步骤7。

步骤7：由数据处理模块计算Z₀=3U_o1/3I_o1,比较Z₀与Z_0SET,如果Z₀≥Z_oSET,抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果Z₀<Z_oSET，执行步骤8。所述Z_oSET的设置按照实际电网系统阻抗整定。

步骤8：经延时T，由动作出口模块动作出口，跳开开关QF1和QF2。所述延时T的大小可以设定。

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)

1.一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法，其特征是，包含三个闭锁条件：电抗器零序电压闭锁、电抗器零序电流闭锁和电抗器零序阻抗闭锁，其中一个闭锁条件满足，保护就不出口，包括以下步骤：

步骤1：采集、计算抽能电抗器一次侧即电抗器绕组的零序电压3U_o1和零序电流3I_o1；

步骤2：采集、计算二次侧绕组即抽能绕组的零序电流3I_o2；

步骤3：基于抽能绕组电流互感器不断线的情况下，比较3I_o2与设置定值3I_o2SET的大小，如果3I_o2≤3I_o2SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3I_o2>3I_o2SET，则执行步骤4；其中所述3I_o2SET为抽能绕组的零序电流动作定值；

步骤4：基于电抗器侧电流互感器不断线的情况下，比较3I_o1 和3I_o1SET的大小，如果3I_o1≥3I_o1SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3I_o1<3I_o1SET ，则执行步骤5；其中所述3I_o1SET为抽能电抗器一次侧零序电流动作定值；

步骤5：基于电抗器侧电压互感器不断线的情况下，比较3U_o1 和3U_o1SET的大小，如果3U_o1≥3U_o1SET，抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果3U_o1 <3U_o1SET，则执行步骤6；其中所述3U_o1SET为抽能电抗器一次侧零序电压动作定值；

步骤6：计算Z₀=3U_o1/3I_o1,比较Z₀与Z_0SET,如果Z₀≥Z_oSET,抽能绕组匝间保护不动作，执行步骤1；如果Z₀<Z_oSET，执行步骤7，其中所述Z_oSET的设置按照实际电网系统阻抗整定；

步骤7：抽能绕组匝间保护经延时T动作。

2.根据权利要求1所述的一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法，其特征是，步骤1中零序电压3U_o1通过采集一次侧三相电压U_A、U_B、U_C计算得出或是通过零序电压互感器直接获得，零序电流3I_o1通过采集一次侧三相电流I_A、I_B、I_C计算得出或是通过零序电流互感器直接获得。

3.根据权利要求1所述的一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法，其特征是，步骤2中零序电流通过采集二次侧三相电流I_a、I_b、I_c计算得出或是通过零序电流互感器直接获得。

4.根据权利要求1所述的一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法，其特征是，步骤3中3I_o2SET是根据实际抽能电抗器抽能绕组特性设置定值。

5.根据权利要求1所述的一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法，其特征是，步骤4中3I_o1SET是根据实际抽能电抗器的电抗器特性设置定值。

6.根据权利要求1所述的一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁方法，其特征是，步骤5中的3U_o1SET依据电网最大不平衡度或最大电压偏差允许值设置定值。

7.一种抽能电抗器抽能绕组匝间保护闭锁装置，其特征是，包括数据采集模块、数据处理模块以及动作出口模块，所述数据处理模块分别与所述数据采集模块以及所述动作出口模块相连，所述数据采集模块用于采集抽能电抗器的一次侧零序电压3U_o1、零序电流3I_o1以及二次侧零序电流3I_o2，所述数据处理模块用于对上述数据进行如权利要求1中所述的计算和逻辑判断，所述动作出口模块用于执行保护动作出口。