CN110350479B - 基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法 - Google Patents

基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110350479B
CN110350479B CN201910494719.8A CN201910494719A CN110350479B CN 110350479 B CN110350479 B CN 110350479B CN 201910494719 A CN201910494719 A CN 201910494719A CN 110350479 B CN110350479 B CN 110350479B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
energy
turn
zero
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910494719.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110350479A (zh
Inventor
郭晓
行武
王哲
史博伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing SAC Automation Co Ltd
Original Assignee
Nanjing SAC Automation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing SAC Automation Co Ltd filed Critical Nanjing SAC Automation Co Ltd
Priority to CN201910494719.8A priority Critical patent/CN110350479B/zh
Publication of CN110350479A publication Critical patent/CN110350479A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110350479B publication Critical patent/CN110350479B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
    • H02H3/30—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus using pilot wires or other signalling channel
    • H02H3/305—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus using pilot wires or other signalling channel involving current comparison
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • 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
    • H02H7/045—Differential protection of transformers

Abstract

本发明公开了抽能电抗器保护技术领域的一种基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，旨在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、误动的技术问题。采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；计算零序差流和零序制动电流，零序差流计算通过基于空心变压器参数模型的一次电流折算系数将主电抗首端零序电流折算至抽能绕组侧；设置零序差动元件的动作条件和闭锁条件，当满足动作条件且无闭锁条件时，则判定发生区内匝间故障。本发明能够灵敏的反应主电抗绕组和抽能绕组匝间故障，同时能够有效防止零差保护元件误动，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，同时零差保护元件无延时，动作速度快。

Description

基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法
技术领域
本发明属于抽能电抗器保护技术领域，具体涉及一种基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法。
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。
目前对于抽能绕组匝间故障保护方法有以下两种：
(1)采用系统零序电压闭锁抽能侧绕组零序过流的方法，此方法零序电压闭锁定值和抽能绕组零流定值不易整定，定值校验复杂；
(2)基于变压器T型等效模型的零差保护，T型等效电路适用于耦合系数高的普通变压器，由于抽能电抗器网侧绕组和抽能绕组耦合系数低，T型参数不易获得，且抽能电抗铁芯存在气隙，所以抽能电抗不适合使用T型模型进行等效分析。
抽能电抗的设计、生产和制造均基于空心变压器模型参数，其相关参数容易获取，故提出一种基于空心变压器模型参数的抽能电抗器匝间零序差动保护方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，以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、误动的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，包括以下步骤：
采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
计算零序差流和零序制动电流，零序差流计算通过基于空心变压器参数模型的一次电流折算系数将主电抗首端零序电流折算至抽能绕组侧；
设置零序差动元件的动作条件和闭锁条件，当满足动作条件且无闭锁条件时，则判定发生区内匝间故障。
所述零序差流和零序制动电流的计算方法如下：
Figure BDA0002088191160000021
Figure BDA0002088191160000022
其中，3Id0表示零序差流，3Ir0表示零序制动电流，
Figure BDA0002088191160000023
表示主电抗首端零序电流向量，
Figure BDA0002088191160000024
表示抽能绕组零序电流向量，Kr表示CT平衡系数，即电流互感器平衡系数，Kr＝nH/nL，nH表示主电抗首端电流互感器的变比，nL.表示抽能绕组电流互感器的变比，Km表示基于空心变压器参数模型的一次电流折算系数。
所述基于空心变压器参数模型的一次电流折算系数是主电抗绕组和抽能绕组的互感系数与抽能绕组的自感系数的比值。
所述零序差动元件的动作条件是同时满足如下条件：
3Id0≥3Iopmin (3)
3Id0≥k*3Ir0 (4)
其中，k表示零差制动系数，按照系统侧区外接地故障不平衡电流选取，3Iopmin表示零差最小动作电流，此定值由抽能电抗器保护装置自动整定，按照抽能绕组匝间故障灵敏度选取，可取为1％～2％的基于主电抗容量计算得到的抽能绕组额定电流。
所述零差制动系数的取值为0.2～0.7。
所述闭锁条件包括零序差流二次谐波制动判据，
所述零序差流二次谐波制动判据如下：
Figure BDA0002088191160000031
其中，
Figure BDA0002088191160000032
表示零序差流的二次谐波幅值大小，K2.set表示二次谐波含量门槛。
所述二次谐波含量门槛的取值范围是0.15～0.3。
所述闭锁条件包括抽能绕组侧正序电流制动判据，
所述抽能绕组侧正序电流制动判据如下：
Figure BDA0002088191160000033
其中，I0L表示抽能绕组零序电流幅值，I1L表示抽能绕组正序电流幅值，Kset表示比值门槛，按抽能侧区外相间故障电流互感器三相不平衡电流设定。
所述比值门槛的取值范围是0.1～0.3。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
(1)本发明能够灵敏的反应主电抗绕组和抽能绕组匝间故障，同时能够有效防止零差保护元件误动，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，同时零差保护元件无延时，动作速度快；
(2)本发明零序差动电流计算基于空心变压器模型参数进行各侧电流的折算，其抽能电抗的互感和自感参数容易获得，采用零序差流二次谐波制动能够有效防止空投抽能电抗时的涌流误动，采用抽能绕组侧正序电流制动能有效防止抽能侧区外相间故障时零差保护的误动。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法的空心变压器模型等效示意图；
图中，3I0H表示主电抗首端零序电流；3I0L表示抽能绕组零序电流；M表示主电抗绕组和抽能绕组的互感系数；L1表示主电抗绕组的自感系数；L2表示抽能绕组的自感系数。
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。
基于空心变压器模型参数的基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，使用了主电抗绕组和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进行差流计算，两零序电流通过零序差动元件的动作条件和闭锁条件来判别主电抗绕组和抽能绕组是否发生匝间故障，具体如下：
采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流。
计算零序差流和零序制动电流，零序差流和零序制动电流公式如下：
零序差流：
Figure BDA0002088191160000041
零序制动电流：
Figure BDA0002088191160000042
其中，3Id0表示零序差流，3Ir0表示零序制动电流，
Figure BDA0002088191160000043
表示主电抗首端零序电流向量，
Figure BDA0002088191160000044
表示抽能绕组零序电流向量，零序差流计算采用主电抗首端零序电流折算至抽能绕组侧，Kr表示CT平衡系数，即电流互感器平衡系数，Kr＝nH/nL，nH表示主电抗首端电流互感器的变比，nL.表示抽能绕组电流互感器的变比，Km表示基于空心变压器参数模型的一次电流折算系数，Km＝M/L2，M表示主电抗绕组和抽能绕组的互感系数，L2表示抽能绕组的自感系数。空心变压器模型等效图如图1所示。
本发明中零序差流计算基于空心变压器模型参数进行各侧电流的折算，其主电抗绕组和抽能绕组的互感系数和抽能绕组的自感系数容易获得且能反应出主电抗首端零序电流与抽能绕组侧的比例关系，计算过程更加简单。
零序差动动作元件需同时满足如下条件：
3Id0≥3Iopmin (3)
3Id0≥k*3Ir0 (4)
其中，k表示零差制动系数，按照系统侧区外接地故障不平衡电流选取，可取为0.2～0.7，3Iopmin表示零差最小动作电流，此定值由抽能电抗器保护装置自动整定，按照抽能绕组匝间故障由灵敏度选取，可取为1％～2％的基于主电抗容量计算得到的抽能绕组额定电流。
基于主电抗容量的抽能绕组额定电流根据下面公式计算：
Figure BDA0002088191160000051
其中，IeL表示基于主电抗容量的抽能绕组额定电流，S表示主电抗三相额定容量，UL表示抽能绕组额定电压。
为了防止空投时抽能电抗饱和产生励磁涌流导致的零差误动，本发明引入零序差流二次谐波制动判据，采用零序差流二次谐波含量是否大于门槛闭锁零差保护，满足下面公式时闭锁零差差动元件：
Figure BDA0002088191160000061
其中，
Figure BDA0002088191160000062
表示零差电流的二次谐波幅值大小，K2.set表示二次谐波含量门槛，可取为0.15～0.3。
采用零序差流二次谐波制动能够有效防止空投抽能电抗时的涌流误动。
为防止抽能侧区外相间故障零差保护失去制动而导致的误动，本发明采用抽能绕组侧正序电流制动判据，即抽能绕组侧零序电流与正序电流比值是否小于门槛闭锁零差保护，满足下面公式时闭锁零差差动元件：
Figure BDA0002088191160000063
其中，I0L表示抽能绕组零序电流幅值，I1L表示抽能绕组正序电流幅值，Kset表示比值门槛，按照抽能侧区外相间故障电流互感器三相不平衡电流设定，可取为0.1～0.3。
采用抽能绕组侧正序电流制动能有效防止抽能侧区外相间故障时零差保护的误动。
本发明能够灵敏的反应主电抗绕组和抽能绕组匝间故障，同时能够有效防止零差保护元件误动，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，同时零差保护元件无延时，动作速度快。
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 (4)

1.一种基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，其特征是，包括以下步骤：
采集主电抗首端零序电流和抽能绕组零序电流；
计算零序差流和零序制动电流，零序差流计算通过基于空心变压器参数模型的一次电流折算系数将主电抗首端零序电流折算至抽能绕组侧；
设置零序差动元件的动作条件和闭锁条件，当满足动作条件且无闭锁条件时，则判定发生区内匝间故障；
所述零序差流和零序制动电流的计算方法如下：
Figure FDA0003228571110000011
Figure FDA0003228571110000012
其中，3Id0表示零序差流，3Ir0表示零序制动电流，
Figure FDA0003228571110000013
表示主电抗首端零序电流向量，
Figure FDA0003228571110000014
表示抽能绕组零序电流向量，Kr表示CT平衡系数，即电流互感器平衡系数，Kr＝nH/nL，nH表示主电抗首端电流互感器的变比，nL.表示抽能绕组电流互感器的变比，Km表示基于空心变压器参数模型的一次电流折算系数，Km＝M/L2，M表示主电抗绕组和抽能绕组的互感系数，L2表示抽能绕组的自感系数；
所述零序差动元件的动作条件是同时满足如下条件：
3Id0≥3Iopmin (3)3Id0≥k*3Ir0 (4)
其中，k表示零差制动系数，按照系统侧区外接地故障不平衡电流选取，3Iopmin表示零差最小动作电流，此定值由抽能电抗器保护装置自动整定，按照抽能绕组匝间故障灵敏度选取，取为1％～2％的基于主电抗容量计算得到的抽能绕组额定电流；
所述闭锁条件包括零序差流二次谐波制动判据，所述零序差流二次谐波制动判据如下：
Figure FDA0003228571110000021
其中，
Figure FDA0003228571110000022
表示零序差流的二次谐波幅值大小，K2.set表示二次谐波含量门槛；
所述闭锁条件包括抽能绕组侧正序电流制动判据，所述抽能绕组侧正序电流制动判据如下：
Figure FDA0003228571110000023
其中，I0L表示抽能绕组零序电流幅值，I1L表示抽能绕组正序电流幅值，Kset表示比值门槛，按抽能侧区外相间故障电流互感器三相不平衡电流设定。
2.根据权利要求1所述的基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，其特征是，所述零差制动系数的取值为0.2～0.7。
3.根据权利要求1所述的基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，其特征是，所述二次谐波含量门槛的取值范围是0.15～0.3。
4.根据权利要求1所述的基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法，其特征是，所述比值门槛的取值范围是0.1～0.3。
CN201910494719.8A 2019-06-10 2019-06-10 基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法 Active CN110350479B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910494719.8A CN110350479B (zh) 2019-06-10 2019-06-10 基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910494719.8A CN110350479B (zh) 2019-06-10 2019-06-10 基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110350479A CN110350479A (zh) 2019-10-18
CN110350479B true CN110350479B (zh) 2021-10-22

Family

ID=68181624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910494719.8A Active CN110350479B (zh) 2019-06-10 2019-06-10 基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110350479B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943433A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 广东电网有限责任公司 一种接地变压器零序差动保护方法及装置
CN111244893B (zh) * 2020-01-20 2022-08-30 中国电力科学研究院有限公司 抽能电抗器匝间保护控制方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU955325A2 (ru) * 1980-08-04 1982-08-30 Предприятие П/Я В-2015 Устройство дл дифференциальной защиты сборных шин
CN107919651A (zh) * 2017-12-15 2018-04-17 国家电网公司华中分部 一种抽能电抗器抽能绕组匝间零序保护方法及装置
CN108110731A (zh) * 2017-12-26 2018-06-01 中国电力科学研究院有限公司 一种抽能电抗器抽能绕组匝间零序差动保护方法和装置
CN108493903A (zh) * 2018-02-02 2018-09-04 中国电力科学研究院有限公司 一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置
CN108879606A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 南京国电南自电网自动化有限公司 抽能绕组匝间故障判别方法及匝间故障保护方法和装置
CN109103846A (zh) * 2018-09-28 2018-12-28 中国电力科学研究院有限公司 一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU955325A2 (ru) * 1980-08-04 1982-08-30 Предприятие П/Я В-2015 Устройство дл дифференциальной защиты сборных шин
CN107919651A (zh) * 2017-12-15 2018-04-17 国家电网公司华中分部 一种抽能电抗器抽能绕组匝间零序保护方法及装置
CN108110731A (zh) * 2017-12-26 2018-06-01 中国电力科学研究院有限公司 一种抽能电抗器抽能绕组匝间零序差动保护方法和装置
CN108493903A (zh) * 2018-02-02 2018-09-04 中国电力科学研究院有限公司 一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置
CN108879606A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 南京国电南自电网自动化有限公司 抽能绕组匝间故障判别方法及匝间故障保护方法和装置
CN109103846A (zh) * 2018-09-28 2018-12-28 中国电力科学研究院有限公司 一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
500kV抽能并联电抗器空、负载特性研究;谭黎军等;《变压器》;20151031;第52卷(第10期);第33-37页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110350479A (zh) 2019-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108649532B (zh) 一种注入式变压器线路缺相保护方法及装置
WO2015070407A1 (en) Method and apparatus of reactor turn-to-turn protection
CN109038489B (zh) 一种高压并联电抗器匝间故障保护方法
CN109444644A (zh) 基于暂态量差动的配电网单相接地故障选线方法
CN110350479B (zh) 基于空心变压器参数的抽能电抗器匝间零差保护方法
CN112782494B (zh) 一种并联电抗器的饱和识别方法和装置
CN105552837A (zh) 一种计及直流偏磁影响的分区反时限变压器差动保护方法
CN101320908B (zh) 并联电抗器的匝间启动方法
CN103762554A (zh) 三相三绕组变压器分侧绕组故障检测方法
CN112946530A (zh) 基于功率损耗的变压器匝间故障及相别辨识方法及系统
CN104078932B (zh) 一种可控电抗器的控制绕组匝间保护方法
CN108879606B (zh) 抽能绕组匝间故障判别方法及匝间故障保护方法和装置
CN101846717A (zh) 一种小电流接地故障选线装置
CN110556783B (zh) 一种变压器零序过流保护方法及装置
CN110932232A (zh) 一种串联变压器纵向零序阻抗匝间保护方法及装置
CN105186931B (zh) 异步电机启动过程故障电流的识别方法
CN112731211B (zh) 一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法
CN104993456B (zh) 防止直流偏磁引起电流互感器饱和造成变压器差动保护误动的方法
CN111525508B (zh) 一种高压并联电抗器匝间保护防饱和误动方法及装置
CN113675820A (zh) 一种用于应对变压器直流偏磁的应急控制方法
CN109119972B (zh) 一种防止平衡绕组ct断线导致差动误动的闭锁方法和装置
CN104977488B (zh) 一种基于差动电流梯度角近似熵的变压器励磁涌流识别方法
CN110531195A (zh) 一种识别变压器励磁涌流与内部故障的方法
CN116231586A (zh) 基于瞬时差动功率时频能量提取的风电场升压变保护方法及系统
CN103779836A (zh) 基于环流突变特性变压器绕组故障继电保护方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant