CN110247372B - 一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法 - Google Patents

一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，包括如下过程：根据获取到的分级可控电抗器控制绕组的三相电流和三相电压计算零序电流和零序电压；根据所述零序电流和所述零序电压计算零序测量阻抗；根据零序测量阻抗的幅值和相位判断当前匝间故障属于区内故障还是区外故障，若属于区内故障则触发保护动作，否则不触发保护动作。本发明具有的有益效果：通过控制绕组零序阻抗的大小和方向就可以可靠灵敏的判断出区内区外故障，且该原理定值整定简单可靠，不受控制绕组容量变化的影响，可以提高保护的灵敏性及可靠性，可以广泛应用到容量可分级调节的电抗器保护中。

Description

一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法
技术领域
本发明属于电力系统绕组保护技术领域，具体涉及一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法。
背景技术
并联电抗器有限制过电压和无功补偿的作用，并联电抗器有固定容量电抗器和容量可控的电抗器，固定容量电抗器容量不可调，无法跟随系统需求进行容量调节，分级可控电抗器容量可调可以满足系统对无功动态调节的需求，因此多用在高压系统中，因此并联电抗器的稳定运行对电网很重要，对其保护的可靠性也有较高的要求，但是目前作为分级可控电抗器控制绕组的匝间保护原理是经电抗器高压侧零序电压闭锁的控制绕组零序过流保护原理，该原理对定值整定要求较高，要求零序电压闭锁定值和控制绕组零序过流定值要有合理的配合关系，而且分级可控电抗器控制绕组的容量是动态变化的，使得故障电流在不同容量下有所不同，这个定值整定带来了很大的困难，如果整定定值失配，保护就会出现拒动或者误动，导致无法对控制绕组进行可靠的保护，严重时会影响整个电力系统的安全稳定运行。
现有技术中，工程中采用的电抗器保护装置中分级可控电抗器控制绕组的匝间保护原理无法识别控制绕组容量的改变，同时定值整定较为困难，没有一种保护可靠性及灵敏性不受控制绕组容量变化且定值整定较为容易的保护方法。因此，提供一种能够可靠保护绕组的方法显得极为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，定值整定过程简单可靠，而且不受控制绕组容量变化的影响，可以提高保护的灵敏性及可靠性并可对分级可控电抗器控制绕组进行可靠的保护。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，
包括如下过程：
根据获取到的分级可控电抗器控制绕组的三相电流和三相电压计算零序电流和零序电压；
根据所述零序电流和所述零序电压计算零序测量阻抗；
根据零序测量阻抗的幅值和相位判断当前匝间故障属于区内故障还是区外故障，若属于区内故障则触发保护动作，否则不触发保护动作。
进一步地，
所述根据获取到的分级可控电抗器控制绕组的三相电流和三相电压计算零序电流和零序电压的过程为：
根据公式
Figure BDA0002123259170000021
计算所述零序电流，
Figure BDA0002123259170000022
分别为分级可控电抗器控制绕组三相基波电流；
根据公式
Figure BDA0002123259170000023
计算所述零序电压，
Figure BDA0002123259170000024
分别为分级可控电抗器控制绕组三相基波电压。
进一步地，
所述根据所述零序电流和所述零序电压计算零序测量阻抗的过程为：
根据公式
Figure BDA0002123259170000025
计算所述零序测量阻抗，
Figure BDA0002123259170000026
为零序测量阻抗，
Figure BDA0002123259170000027
和
Figure BDA0002123259170000028
分别为分级可控电抗器控制绕组零序基波电流及电压。
进一步地，
所述根据零序测量阻抗的幅值和相位判断是否属于区内、外故障的过程为：
若满足公式
Figure BDA0002123259170000029
则判为区内故障，否则判为区外故障；
Figure BDA00021232591700000210
为正方向整定阻抗，
Figure BDA00021232591700000211
为反向整定阻抗。
进一步地，
当发生匝间故障时，
Figure BDA00021232591700000212
取值为0.5Zc，
Figure BDA00021232591700000213
取值为2Zk，Zk为分级可控电抗器漏抗，Zc为分级可控电抗器最大容量运行时的控制绕组阻抗。
进一步地，
若当前匝间故障属于区内故障，且当前未发生CT断线和PT断线，则触发保护动作。
进一步地，
判断当前发生CT断线的过程为：
若同时满足如下条件则判断当前发生CT断线，否则当前未发生CT断线：
当前零序电流值大于设定值I1，
当前断线相无电流，
当前断线相电流相对上一周期减小值超过设定值ΔI，
当前断线相差动电流大于设定值I2，
当前零序电压相对上一周期的变化值的绝对值不大于设定值ΔU。
进一步地，
所述设定值I1＝0.15In，In为电抗器额定电流；所述设定值ΔI＝40mA，所述设定值I2＝0.15In，所述设定值ΔU＝3V。
进一步地，
判断当前发生PT断线的过程为：
若满足如下至少一个条件则判断当前发生PT断线，否则当前未发生PT断线：
当前零序电压大于设定值U1，
任意一相电压小于设定值U2。
进一步地，
所述设定值U1＝20V，所述设定值U2＝8V。
本发明具有的有益效果：通过控制绕组零序阻抗的大小和方向就可以可靠灵敏的判断出区内区外故障，且该原理定值整定简单可靠，不受控制绕组容量变化的影响，可以提高保护的灵敏性及可靠性，可以广泛应用到容量可分级调节的电抗器保护中。
附图说明
图1为分级可控电抗器互感器配置图，TA1为电流互感器，TV1为电压互感器；
图2为控制绕组匝间保护动作区域图，Zset1为非动作区，Zset2为动作区；
图3为控制绕组匝间故障等效电路图，Zs0为系统零序阻抗，Zk为分级可控电抗器漏抗，ZM0为分级可控电抗器励磁阻抗，Zc为分级可控电抗器最大容量运行时的控制绕组阻抗，Zf0为分级可控电抗器控制绕组故障阻抗，Uf0为分级可控电抗器控制绕组故障点零序电压；
图4为零序阻抗匝间保护逻辑图；
图5为CT断线判别逻辑图；
图6为PT断线判别逻辑图。
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。
如图1至6所示，一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，包括如下过程：
步骤1：根据获取到的分级可控电抗器控制绕组的三相电流
Figure BDA0002123259170000041
和三相电压
Figure BDA0002123259170000042
分别计算零序电流
Figure BDA0002123259170000043
和零序电压
Figure BDA0002123259170000044
零序电流
Figure BDA0002123259170000045
的计算公式为：
Figure BDA0002123259170000046
零序电压
Figure BDA0002123259170000047
的计算公式为：
Figure BDA0002123259170000048
步骤2：根据所述零序电流
Figure BDA0002123259170000049
和所述零序电压
Figure BDA00021232591700000410
计算零序测量阻抗
Figure BDA00021232591700000411
零序测量阻抗
Figure BDA00021232591700000412
的计算公式为：
Figure BDA00021232591700000413
步骤3：根据零序测量阻抗的幅值和相位判断当前匝间故障属于区内故障还是区外故障，若属于区内故障则触发保护动作，否则不触发保护动作。所述根据零序测量阻抗的幅值和相位判断是否属于区内、外故障的过程为：
若满足公式
Figure BDA00021232591700000414
则判为区内故障，否则判为区外故障；
Figure BDA00021232591700000415
为正方向整定阻抗，
Figure BDA00021232591700000416
为反向整定阻抗。
如图3所示，电流互感器极性端指向低压侧母线，当发生匝间故障时，零序测量阻抗为：Zm0＝(Zs0+Zk)/ZM0，角度接近-90°，由于系统零序阻抗较小，因此 Zm0＜2Zk，因此
Figure BDA00021232591700000417
取值为2Zk，为了防止控制绕组出口处故障，零序阻抗保护采用偏移圆，如图2所示，其中Zset1可取0.5Zc，这样保护在出口处故障能够可靠动作，区外故障时可靠不动。Zk为分级可控电抗器漏抗，Zc为分级可控电抗器最大容量运行时的控制绕组阻抗。
步骤3中，为了避免电流互感器TA1发生断线时保护误动，零序阻抗匝间保护增加CT断线闭锁逻辑，CT断线判别逻辑如图5所示，同时也为了避免电压互感器TV1发生断线时保护误动，零序阻抗匝间保护增加PT断线闭锁逻辑，PT断线判别逻辑如图6 所示，提高了保护逻辑的实用性和可靠性，具体保护逻辑如图4所示。具体地，若当前匝间故障属于区内故障，且当前未发生CT断线和PT断线，则触发保护动作。
判断当前发生CT断线的过程为：
若同时满足如下条件则判断当前发生CT断线，否则当前未发生CT断线：
当前零序电流值大于设定值I1，I1＝0.15In，In为电抗器额定电流；
当前断线相无电流；
当前断线相电流相对上一周期减小值超过设定值ΔI，ΔI＝40mA；
当前断线相差动电流大于设定值I2，I2＝0.15In；
当前零序电压相对上一周期的变化值的绝对值不大于设定值ΔU，ΔU＝3V。
判断当前发生PT断线的过程为：
若满足如下至少一个条件则判断当前发生PT断线，否则当前未发生PT断线：
当前零序电压大于设定值U1，U1＝20V；
任意一相电压小于设定值U2，U2＝8V。
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 (6)

1.一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，其特征在于：
包括如下过程：
根据获取到的分级可控电抗器控制绕组的三相电流和三相电压计算零序电流和零序电压；
根据所述零序电流和所述零序电压计算零序测量阻抗；
根据零序测量阻抗的幅值和相位判断当前匝间故障属于区内故障还是区外故障，若属于区内故障则触发保护动作，否则不触发保护动作；
所述根据获取到的分级可控电抗器控制绕组的三相电流和三相电压计算零序电流和零序电压的过程为：
根据公式
Figure FDA0002869380700000011
计算所述零序电流，
Figure FDA0002869380700000012
分别为分级可控电抗器控制绕组三相基波电流；
根据公式
Figure FDA0002869380700000013
计算所述零序电压，
Figure FDA0002869380700000014
分别为分级可控电抗器控制绕组三相基波电压；
所述根据零序电流和所述零序电压计算零序测量阻抗的过程为：
根据公式
Figure FDA0002869380700000015
计算所述零序测量阻抗，
Figure FDA0002869380700000016
为零序测量阻抗，
Figure FDA0002869380700000017
和
Figure FDA0002869380700000018
分别为分级可控电抗器控制绕组零序基波电流及电压；
所述根据零序测量阻抗的幅值和相位判断是否属于区内、外故障的过程为：
若满足公式
Figure FDA0002869380700000019
则判为区内故障，否则判为区外故障；
Figure FDA00028693807000000110
为正方向整定阻抗，
Figure FDA00028693807000000111
为反向整定阻抗；
当发生匝间故障时，
Figure FDA00028693807000000112
取值为0.5Zc，
Figure FDA00028693807000000113
取值为2Zk，Zk为分级可控电抗器漏抗，Zc为分级可控电抗器最大容量运行时的控制绕组阻抗。
2.根据权利要求1所述的一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，其特征在于：
若当前匝间故障属于区内故障，且当前未发生CT断线和PT断线，则触发保护动作。
3.根据权利要求2所述的一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，其特征在于：
判断当前发生CT断线的过程为：
若同时满足如下条件则判断当前发生CT断线，否则当前未发生CT断线：
当前零序电流值大于设定值I1，
当前断线相无电流，
当前断线相电流相对上一周期减小值超过设定值ΔI，
当前断线相差动电流大于设定值I2，
当前零序电压相对上一周期的变化值的绝对值不大于设定值ΔU。
4.根据权利要求3所述的一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，其特征在于：
所述设定值I1＝0.15In，In为电抗器额定电流；所述设定值ΔI＝40mA，所述设定值I2＝0.15In，所述设定值ΔU＝3V。
5.根据权利要求2所述的一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，其特征在于：
判断当前发生PT断线的过程为：
若满足如下至少一个条件则判断当前发生PT断线，否则当前未发生PT断线：
当前零序电压大于设定值U1，
任意一相电压小于设定值U2。
6.根据权利要求5所述的一种基于零序阻抗的分级可控电抗器控制绕组匝间保护方法，其特征在于：
所述设定值U1＝20V，所述设定值U2＝8V。
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