CN110556783B - 一种变压器零序过流保护方法及装置 - Google Patents

一种变压器零序过流保护方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变压器零序过流保护方法及装置，包括：判断是否满足零序过流保护启动判别；若满足零序过流保护启动判别，则判断是否CT断线；若CT没有断线且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值以及变压器中性点零序电流波形饱和，则在设定时间T后开放本侧零序过流保护。本发明可以有效避免变压器空投时的励磁涌流和CT断线时的零序电流造成变压器零序过流保护误动，保证了电网的安全稳定运行。

Description

一种变压器零序过流保护方法及装置
技术领域
本发明涉及一种变压器零序过流保护方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
变压器零序过流保护作为变压器中性点接地运行时接地故障的后备保护，为了提高零序过流保护的灵敏度，零序过流保护的定值整定较低，这就导致变压器空投时的励磁涌流和CT断线时的零序电流都可能造成变压器零序过流保护误动，影响电网的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器零序过流保护方法及装置，用于解决变压器零序过流保护误动的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种变压器零序过流保护方法，步骤如下：
判断是否满足零序过流保护启动判别；
若满足零序过流保护启动判别，则判断是否CT断线；
若CT没有断线且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值以及变压器中性点零序电流波形饱和，则在设定时间T后开放本侧零序过流保护。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种变压器零序过流保护装置，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：
判断是否满足零序过流保护启动判别；
若满足零序过流保护启动判别，则判断是否CT断线；
若CT没有断线且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值以及变压器中性点零序电流波形饱和，则在设定时间T后开放本侧零序过流保护。
本发明的有益效果是：当判定CT没有断线且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量高以及变压器中性点零序电流波形饱和，则说明变压器空投，通过控制零序过流保护在设定时间T内不开放，可以有效避免变压器空投时的励磁涌流造成变压器零序过流保护误动，同时可以避免CT断线时的零序电流造成变压器零序过流保护误动，保证了电网的安全稳定运行。
作为方法和装置的进一步改进，为了防止空投故障变压器时零序过流保护延迟动作，还包括：若CT没有断线，且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量不大于二次谐波含量定值或变压器中性点零序电流波形不饱和，则立即开放本侧零序过流保护。
作为方法和装置的进一步改进，为了判定CT是否断线，CT没有断线对应的判别公式为：
Figure BDA0002197907730000021
其中，3U0为变压器本侧的三相自产零序电压幅值，3U0.set为零序过压定值，3I0n为变压器本侧中性点零序电流幅值，IN为电流互感器的二次额定值。
作为方法和装置的进一步改进，为了判断二次谐波的含量是否过高，变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值对应的判定公式为：
Figure BDA0002197907730000022
其中，3I02为变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波电流，kxb2为二次谐波制动系数，3I01为变压器本侧中性点零序电流中的基波电流，IN为电流互感器的二次额定值。
作为方法和装置的进一步改进，为了准确判断变压器中性点零序电流波形是否饱和，变压器中性点零序电流波形是否饱和对应的判断过程包括：
将变压器本侧中性点零序电流波形进行微分；
将微分前后的变压器中性点零序电流波形进行饱和判别，判别公式为：
Figure BDA0002197907730000031
或
Figure BDA0002197907730000032
其中，iK.MAX为变压器中性点零序电流微分前一周波内采样值iK的最大峰值，ΔiK.MAX为变压器中性点零序电流微分后一周波内采样值ΔiK的最大峰值，k1、k2分别为高定值和低定值；
分别统计微分前后变压器中性点零序电流中一个周波内满足高定值k1的采样点数N1，满足低定值k2的采样点数N2；
若N1>第一设定值且N2>第二设定值，则判定变压器中性点零序电流波形不饱和；否则，判定变压器中性点零序电流波形饱和。
附图说明
图1是本发明变压器主接线方式示意图；
图2是本发明变压器零序过流保护方法的动作逻辑图。
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。
变压器零序过流保护方法实施例：
220kV变压器主接线方式示意图如图1所示，以高压侧零序过流保护为例，变压器高压零序过流保护由高压侧母线TV1电压、高压侧电流TA1和高压侧中性点零序电流TA5构成。
基于(但不限于)图1中的220kV变压器主接线方式，本实施例提供了一种变压器零序过流保护方法，该方法主要应用于智能电网的变压器保护装置中，作为一个独立的功能模块放置在变压器保护装置中，并始终投入。该变压器零序过流保护方法通过判别母线零序电压、变压器中性点零序电流中二次谐波含量及饱和特性，防止变压器空投和CT(电流互感器)断线时的零序电流造成变压器零序过流保护误动，以提高变压器保护装置的可靠性。
具体的，该变压器零序过流保护方法对应的动作逻辑如图2所示，包括以下步骤：
(1)判断是否满足零序过流保护启动判别，对应的判别公式为：
3I0＞3I0.set
其中，3I0为变压器高压侧或中压侧三相自产零序电流的幅值，3I0.set为零序过流保护定值。
需要说明的是，零序过流保护启动判别并不局限于上述给出的计算公式，还可以采用现有技术中其他的判断公式，以判断零序过流保护是否启动，此处不再赘述。
(2)若满足零序过流保护启动判别，则判断是否CT断线。
其中，当变压器零序过流本侧的三相自产零序电压大于零序过压定值，且本侧中性点零序电流有流时，则判定CT没有断线，对应的判别公式为：
Figure BDA0002197907730000041
其中，3U0为变压器本侧的三相自产零序电压幅值，3U0.set为零序过压定值，取2V～6V，3I0n为变压器本侧中性点零序电流幅值，IN为电流互感器的二次额定值(1A或5A)。
(3)若CT没有断线且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值以及变压器中性点零序电流波形饱和，则在设定时间T后开放本侧零序过流保护。
其中，计算变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量，当中性点零序电流中二次谐波含量大于二次谐波含量定值时，判定为本侧二次谐波含量高，对应的判别方程为：
Figure BDA0002197907730000051
其中，3I02为变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波电流，kxb2为二次谐波制动系数，取为0.15，3I01为变压器本侧中性点零序电流中的基波电流。
当本侧二次谐波含量高时，判断变压器中性点零序电流波形是否饱和，具体判断步骤如下：
1)将变压器本侧中性点零序电流波形进行微分，微分方程为：
ΔiK＝iK-iK-1
其中，iK为中性点零序电流当前点采样值，iK-1为前一点采样值，ΔiK为微分后的电流采样值。
2)将微分前后的变压器中性点零序电流波形进行饱和判别，饱和判别包含高定值k1和低定值k2判别，判别公式为：
Figure BDA0002197907730000052
或
Figure BDA0002197907730000053
其中，iK.MAX为变压器中性点零序电流微分前一周波内采样值iK的最大峰值，ΔiK.MAX为变压器中性点零序电流微分后一周波内采样值ΔiK的最大峰值，k1为常数，其取值范围为0.4～0.5；k2为常数，其取值范围为0.15～0.20。
3)分别统计微分前后变压器中性点零序电流中一个周波内满足高定值k1的采样点数N1，满足低定值k2的采样点数N2。若微分前或微分后变压器中性点零序电流满足N1≥13且N2≥19时，判为变压器中性点零序电流波形不饱和；否则判定变压器中性点零序电流波形饱和。
在本实施例中，设定时间T的取值范围为1s～1.5s；13作为第一设定值，19作为第二设定值，用于判断变压器中性点零序电流波形是否饱和。作为其他的实施方式，可以根据需要设定设定时间T、第一设定值和第二设定值，也可以采用现有技术中的其他方法来判断变压器中性点零序电流波形是否饱和。
另外，在上述的变压器零序过流保护方法中，若步骤(1)中不满足零序过流保护启动判别，则不再进行步骤(2)及其以下步骤的判别，直接闭锁零序过流保护。步骤1)-步骤3)仅在变压器中性点零序电流保护启动设定时间T内且二次谐波含量高时投入判别。为了避免空投故障电压器时，变压器中性点零序电流保护延迟动作，当满足步骤(1)且判定CT没有断线时，若变压器中性点零序电流中二次谐波含量低或变压器中性点零序电流波形不饱和时，则立即开放零序过流保护。
上述的变压器零序过流保护方法采用二次谐波和零序电压闭锁，防止变压器空投时的励磁涌流和CT断线时的零序电流造成保护误动。同时，为了防止空投故障变压器时保护延迟动作，二次谐波闭锁判据短时投入，二次谐波闭锁期间再将零序电流波形进行饱和判别，如果零序电流波形未饱和则开放零序过流保护，保证了故障时变压器零序过流保护快速动作，提高了保护装置的可靠性。
变压器零序过流保护装置实施例：
本实施例提供了一种变压器零序过流保护装置，包括处理器和存储器，该处理器用于处理存储在存储器中的指令，以实现上述的变压器零序过流保护方法。对于本领域的技术人员来说，可以根据上述的变压器零序过流保护方法，生成相应的计算机指令，以得到该变压器零序过流保护装置，此处不再赘述。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变压器零序过流保护方法，其特征在于，步骤如下：
判断是否满足零序过流保护启动判别；
若满足零序过流保护启动判别，则判断是否CT断线；
若CT没有断线且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值以及变压器中性点零序电流波形饱和，则在设定时间T后开放本侧零序过流保护；
变压器中性点零序电流波形是否饱和对应的判断过程包括：
将变压器本侧中性点零序电流波形进行微分；
将微分前后的变压器中性点零序电流波形进行饱和判别，判别公式为：
Figure FDA0003095009620000011
或
Figure FDA0003095009620000012
其中，iK.MAX为变压器中性点零序电流微分前一周波内采样值iK的最大峰值，ΔiK.MAX为变压器中性点零序电流微分后一周波内采样值ΔiK的最大峰值，k1、k2分别为高定值和低定值；
分别统计微分前后变压器中性点零序电流中一个周波内满足高定值k1的采样点数N1，满足低定值k2的采样点数N2；
若N1>第一设定值且N2>第二设定值，则判定变压器中性点零序电流波形不饱和；否则，判定变压器中性点零序电流波形饱和。
2.根据权利要求1所述的变压器零序过流保护方法，其特征在于，还包括：若CT没有断线，且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量不大于二次谐波含量定值或变压器中性点零序电流波形不饱和，则立即开放本侧零序过流保护。
3.根据权利要求1或2所述的变压器零序过流保护方法，其特征在于，CT没有断线对应的判别公式为：
Figure FDA0003095009620000021
其中，3U0为变压器本侧的三相自产零序电压幅值，3U0.set为零序过压定值，3I0n为变压器本侧中性点零序电流幅值，IN为电流互感器的二次额定值。
4.根据权利要求1或2所述的变压器零序过流保护方法，其特征在于，变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值对应的判定公式为：
Figure FDA0003095009620000022
其中，3I02为变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波电流，kxb2为二次谐波制动系数，3I01为变压器本侧中性点零序电流中的基波电流，IN为电流互感器的二次额定值。
5.一种变压器零序过流保护装置，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：
判断是否满足零序过流保护启动判别；
若满足零序过流保护启动判别，则判断是否CT断线；
若CT没有断线且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值以及变压器中性点零序电流波形饱和，则在设定时间T后开放本侧零序过流保护；
变压器中性点零序电流波形是否饱和对应的判断过程包括：
将变压器本侧中性点零序电流波形进行微分；
将微分前后的变压器中性点零序电流波形进行饱和判别，判别公式为：
Figure FDA0003095009620000023
或
Figure FDA0003095009620000024
其中，iK.MAX为变压器中性点零序电流微分前一周波内采样值iK的最大峰值，ΔiK.MAX为变压器中性点零序电流微分后一周波内采样值ΔiK的最大峰值，k1、k2分别为高定值和低定值；
分别统计微分前后变压器中性点零序电流中一个周波内满足高定值k1的采样点数N1，满足低定值k2的采样点数N2；
若N1>第一设定值且N2>第二设定值，则判定变压器中性点零序电流波形不饱和；否则，判定变压器中性点零序电流波形饱和。
6.根据权利要求5所述的变压器零序过流保护装置，其特征在于，还包括：若CT没有断线，且变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量不大于二次谐波含量定值或变压器中性点零序电流波形不饱和，则立即开放本侧零序过流保护。
7.根据权利要求5或6所述的变压器零序过流保护装置，其特征在于，CT没有断线对应的判别公式为：
Figure FDA0003095009620000031
其中，3U0为变压器本侧的三相自产零序电压幅值，3U0.set为零序过压定值，3I0n为变压器本侧中性点零序电流幅值，IN为电流互感器的二次额定值。
8.根据权利要求5或6所述的变压器零序过流保护装置，其特征在于，变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波含量大于二次谐波含量定值对应的判定公式为：
Figure FDA0003095009620000032
其中，3I02为变压器本侧中性点零序电流中的二次谐波电流，kxb2为二次谐波制动系数，3I01为变压器本侧中性点零序电流中的基波电流，IN为电流互感器的二次额定值。
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