CN110632440A - 一种基于零、负序功率方向的变压器故障判断方法及装置 - Google Patents

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CN110632440A CN201910935421.6A CN201910935421A CN110632440A CN 110632440 A CN110632440 A CN 110632440A CN 201910935421 A CN201910935421 A CN 201910935421A CN 110632440 A CN110632440 A CN 110632440A
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韩行军
张少波
周立秋
窦乘国
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Abstract

本发明实施例公开了一种基于零、负序功率方向的变压器故障判断方法及装置，该方法包括：采集高压侧的三相电流、高压侧的三相电压、低压侧的三相电流和低压侧的三相电压，根据所采集的高压侧和低压侧的三相电流和三相电压计算出高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率、低压侧零序有功功率，再根据计算出的高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率、低压侧零序有功功率的方向判断出变压器故障发生的位置，实现简单、有效的判断出故障发生的位置，提升故障保护的准确性的效果。

Description

一种基于零、负序功率方向的变压器故障判断方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及电力系统变压器保护技术，尤其涉及一种基于零、负序 功率方向的变压器故障判断方法及装置。
背景技术
输配电网变压器一般采用纵联差动保护作为变压器的电气量主保护，差动 保护具有灵敏度高，动作速度快等特点，能够快速诊断变压器内部是否发生故 障。
通常，在微机继电保护装置中，根据变压器在正常运行时差动电流值较小， 而在内部故障时差动电流值较大的变化特性，通过差动电流的大小判断变压器 内部是否发生故障，同时为了防止穿越性故障电流引起的不平衡电流导致差动 保护误动，增加了制动电流作为辅助判据。
但是，差动保护存在在实际运行过程中差动电流难以整定，且容易导致差 动保护误动的问题。
发明内容
本发明提供一种基于零、负序功率方向的变压器故障判断方法及装置，以 简单、有效的判断出故障发生的位置，提升故障保护的准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于零、负序功率方向的变压器故障 判断方法，包括：
采集高压侧的三相电流和三相电压，采集低压侧的三相电流和三相电压；
根据高压侧的三相电流和三相电压，计算出高压侧的负序电流、负序电压、 零序电流和零序电压；
根据低压侧的三相电流和三相电压，计算出低压侧的负序电流、负序电压、 零序电流和零序电压；
根据高压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出高压侧 负序有功功率和高压侧零序有功功率；
根据低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出低压侧 负序有功功率和低压侧零序有功功率；
根据所述高压侧负序有功功率、所述低压侧负序有功功率、所述高压侧零 序有功功率和所述低压侧零序有功功率的方向判断出故障发生的位置。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于零、负序功率方向的变压器故 障判断装置，包括：高压侧电流采集模块、高压侧电压采集模块、低压侧电流 采集模块、低压侧电压采集模块、计算模块和分析判断模块；
其中，所述高压侧电流采集模块用于采集高压侧的三相电流；
所述高压侧电压采集模块用于采集高压侧的三相电压；
所述低压侧电流采集模块用于采集低压侧的三相电流；
所述低压侧电压采集模块用于采集低压侧的三相电压；
所述计算模块用于根据高压侧的三相电流和三相电压，计算出高压侧的负 序电流、负序电压、零序电流和零序电压；根据低压侧的三相电流和三相电压， 计算出低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压；根据高压侧的负 序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出高压侧负序有功功率和高压 侧零序有功功率；根据低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压， 计算出低压侧负序有功功率和低压侧零序有功功率；
所述分析判断模块用于根据所述高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功 率、高压侧零序有功功率和低压侧零序有功功率的方向判断出所述故障发生的 位置。
本发明通过采集高压侧的三相电流、高压侧的三相电压、低压侧的三相电 流和低压侧的三相电压，根据所采集的高压侧和低压侧的三相电流和三相电压 计算出高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率、低 压侧零序有功功率，再根据高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压 侧零序有功功率、低压侧零序有功功率的方向判断出变压器故障发生的位置。 由此可见，第一方面，在上述计算及判断过程中，高压侧负序有功功率和高压 侧零序有功功率仅需要根据高压侧的采集的数据计算得到，低压侧负序有功功 率和低压侧零序有功功率仅需要根据低压侧采集的数据计算得到，即变压器各 侧负责本侧功率计算，而不受变压器变比的影响，不会放大数据误差，因此， 本实施例的技术方案不受调压及CT选型的影响，具有较好的准确性和有效性。 第二方面，判断故障发生位置的判据为只判断功率方向，对具体功率大小的依 赖性较小，判据简单，因此本实施例的技术方案无需采用复杂的整定方法，可 以简单、有效地判断出故障发生的位置。第三方面，本实施例的技术方案不仅 采用负序功率方向对故障发生的位置进行判断，还采用了零序功率方向对故障 发生的位置进行判断，可以适用于仅负序功率方向无法判断故障发生位置，或 者仅零序功率方向无法判断故障发生位置的情况，可以为系统特殊情况的发生 提供进一步的保障，从而进一步提升了故障保护的准确性。综上，本实施例的 技术方案解决差动保护存在在实际运行过程中差动电流难以整定，且容易导致 差动保护误动的问题，实现简单、有效的判断出故障发生的位置，提升故障保 护的准确性的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的基于零、负序功率方向的变压器故障判断方法 的流程图；
图2是本发明实施例一中的变压器正常运行时的零、负序功率方向示意图；
图3是本发明实施例二中的变压器故障发生在电源侧的示意图；
图4是本发明实施例二中的变压器故障发生在负荷侧的示意图；
图5是本发明实施例二中的变压器故障发生在变压器区内的示意图；
图6是本发明实施例三中的基于零、负序功率方向的变压器故障判断装置 的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此 处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需 要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结 构。
正如背景技术所述，采用差动保护存在在实际运行过程中差动电流难以整 定，且容易导致差动保护误动的问题。经发明人认真分析和研究发现，出现该 问题的原因如下：
空投变压器的励磁涌流：变压器空投时，因为剩磁以及合闸角度等原因， 会产生较大的励磁涌流，励磁涌流幅值大，逐渐衰减，且全部反映在差动电流 上，若不采取措施可能导致差动保护误动；合应涌流：在电网中空投一台变压 器时，在相邻的并联或级联运行变压器中产生的励磁电流，合应涌流在合闸变 压器涌流持续一段时间后产生，该涌流波形特征不明显且持续时间很长。因此， 采用差动保护在实际运行过程中，容易导致变压器差动保护误动。
变压器过励磁：在运行过程中电压升高或者频率降低，可能是变压器过励 磁，励磁电流增大，差动电流增大，容易导致变压器差动保护误动；恢复性涌 流：区外故障切除负荷时，变压器突然从重载变化到空载或者轻载状态，容易 产生恢复性涌流，使差动电流增大，容易导致差动保护误动；CT饱和：变压器 区外近区故障时，故障电流很大，可能导致CT饱和，从而引入差流。因此， 采用差动保护在实际运行过程中，容易导致变压器差动保护误动。
另外，以电炉变压器为例，电炉变压器变比较大，在差动电流折算时系数 较大，容易将不平衡电流放大。一般系统内变压器主绕组变比接近3倍。比如 500/220，220/110，110/35，35/10等；电炉变压器调压频繁且范围大，对于采 用磁平衡原理的纵联差动保护，固定的平衡系数无法适应；低压侧电流较大， CT选型比较困难，暂态特性难以和高压侧暂态特性一致，大电流情况下，可能 导致差流变化；负荷电流变化频繁，且呈冲击性负荷性质，谐波含量较高，在 两侧CT特性不一致的情况下，谐波分量可能引起差动保护误动。因此，采用 差动保护在实际运行过程中，容易导致变压器差动保护误动。以及，差动不平 衡电流变化频繁，且影响因素较多。因此，采用差动保护还存在在实际运行过 程中差动电流难以整定的问题。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的基于零、负序功率方向的变压器故障判断方 法的流程图，图2为本发明实施例一提供的变压器正常运行时的零、负序功率 方向示意图，本实施例可适用于输配电变压器故障诊断装置的实现过程，该方 法可以由任意实施例所述的变压器故障判断装置来执行，具体包括如下步骤：
步骤110、采集高压侧的三相电流和三相电压，采集低压侧的三相电流和 三相电压；
其中，采集高压侧的三相电流和三相电压是指通过高压侧的电流采集模块 采集高压侧的三相电流，通过高压侧的电压采集模块采集高压侧的三相电压； 采集低压侧的三相电流和三相电压是指通过低压侧的电流采集模块采集低压侧 的三相电流，通过低压侧的电压采集模块采集低压侧的三相电压。可选地，高 压侧的三相电流、高压侧的三相电压、低压侧的三相电流以及低压侧的三相电 压同时采集，以提升后续计算过程的准确性，提升故障判断的准确性。
步骤120、根据高压侧的三相电流和三相电压，计算出高压侧的负序电流、 负序电压、零序电流和零序电压；
其中，高压侧的三相电流是指变压器高压侧的A相、B相、C相的电流，高 压侧的三相电压是指变压器高压侧的A相、B相、C相的电压，高压侧的负序电 流和零序电流均由高压侧的A相、B相、C相的电流计算得到，高压侧的负序电 压和零序电压均由高压侧的A相、B相、C相的电压计算得到。
步骤130、根据低压侧的三相电流和三相电压，计算出低压侧的负序电流、 负序电压、零序电流和零序电压；
其中，低压侧的三相电流是指变压器低压侧的A相、B相、C相的电流，低 压侧的三相电压是指变压器低压侧的A相、B相、C相的电压，低压侧的负序电 流和零序电流均由低压侧的A相、B相、C相的电流计算得到，低压侧的负序电 压和零序电压均由低压侧的A相、B相、C相的电压计算得到。
步骤140、根据高压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计 算出高压侧负序有功功率和高压侧零序有功功率；
其中，高压侧负序有功功率由高压侧的负序电流和高压侧的负序电压计算 得到，高压侧的零序有功功率由高压侧的零序电流和高压侧的零序电压计算得 到。
步骤150、根据低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计 算出低压侧负序有功功率和低压侧零序有功功率；
其中，低压侧负序有功功率由低压侧的负序电流和低压侧的负序电压计算 得到，低压侧的零序有功功率由低压侧的零序电流和低压侧的零序电压计算得 到。
步骤160、根据高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序 有功功率和低压侧零序有功功率的方向判断出故障发生的位置。
其中，高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率 和低压侧零序有功功率的方向可以根据其数值的正负来判断。示例性地，当高 压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率和低压侧零序 有功功率均为正时，高压侧为电源端，变压器为负荷端，功率的方向为由高压 侧指向变压器侧。
该变压器故障判断方法的工作原理：当发生故障时，采集高压侧的三相电 流、高压侧的三相电压、低压侧的三相电流和低压侧的三相电压；先计算出高 压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，以及低压侧的负序电流、 负序电压、零序电流和零序电压；然后再根据计算出的高压侧的负序电流、负 序电压、零序电流和零序电压计算高压侧的负序有功功率和高压侧的零序有功 功率，以及根据计算出的低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压 计算低压侧的负序有功功率和低压侧的零序有功功率；最后根据高压侧的负序 有功功率、低压侧的负序有功功率、高压侧的零序有功功率和低压侧的零序有 功功率的方向对故障发生的位置进行分析判断，可以判断出所发生的故障是否 发生在变压器区内部。若故障发生在变压器区内部，工作人员可以按照故障发 生位置进行故障切除，以提高变压器故障保护的正确性和有效性。
本实施例的技术方案，通过采集高压侧的三相电流、高压侧的三相电压、 低压侧的三相电流和低压侧的三相电压，根据所采集的高压侧和低压侧的三相 电流和三相电压计算出高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零 序有功功率、低压侧零序有功功率，再根据高压侧负序有功功率、低压侧负序 有功功率、高压侧零序有功功率、低压侧零序有功功率的方向判断出变压器故 障发生的位置。由此可见，第一方面，在上述计算及判断过程中，高压侧负序 有功功率和高压侧零序有功功率仅需要根据高压侧的采集的数据计算得到，低 压侧负序有功功率和低压侧零序有功功率仅需要根据低压侧采集的数据计算得 到，即变压器各侧负责本侧功率计算，而不受变压器变比的影响，不会放大数 据误差，因此，本实施例的技术方案不受调压及CT选型的影响，具有较好的 准确性和有效性。第二方面，判断故障发生位置的判据为只判断功率方向，对 具体功率大小的依赖性较小，判据简单，因此本实施例的技术方案无需采用复 杂的整定方法，可以简单、有效地判断出故障发生的位置。第三方面，本实施 例的技术方案不仅采用负序功率方向对故障发生的位置进行判断，还采用了零 序功率方向对故障发生的位置进行判断，可以适用于仅负序功率方向无法判断 故障发生位置，或者仅零序功率方向无法判断故障发生位置的情况，可以为系统特殊情况的发生提供进一步的保障，从而进一步提升了故障保护的准确性。 综上，本实施例的技术方案解决了差动保护存在在实际运行过程中差动电流难 以整定，且容易导致差动保护误动的问题，实现了简单、有效的判断出故障发 生的位置，提升故障保护的准确性的效果。
可选的，参考图2，如果所述高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、 高压侧零序有功功率、低压侧零序有功功率均为零值，则所述变压器未发生故 障。
其中，在变压器未发生故障时没有零序和负序，只有正序。所以，在变压 器正常运行时无论是高压侧还是低压侧，零序有功功率和负序有功功率均为零 值。
可选的，故障包括两相相间短路故障、两相接地短路故障和单相接地短路 故障中的至少一种。
其中，变压器发生的故障主要分为对称故障和不对称故障，对称故障为三 相间的短路故障，不对称故障包括两相相间短路故障、两相接地短路故障和单 相接地短路故障，且本发明所述的故障主要是指不对称故障。
可选的，高压侧负序电流根据以下公式计算得到：
Figure BDA0002221474990000091
其中，
Figure BDA0002221474990000092
为高压侧负序电流，为采集的高压侧A相电流、
Figure BDA0002221474990000094
为采集 的高压侧B相电流、
Figure BDA0002221474990000095
为采集的高压侧C相电流，∝为单位向量算子，∝可根 据以下公式得到：
Figure BDA0002221474990000101
Figure BDA0002221474990000102
高压侧负序电压根据以下公式计算得到：
Figure BDA0002221474990000103
其中，为高压侧负序电压，
Figure BDA0002221474990000105
为采集的高压侧A相电压、
Figure BDA0002221474990000106
为采集 的高压侧B相电压、
Figure BDA0002221474990000107
为采集的高压侧C相电压，∝为单位向量算子，∝可根 据以下公式得到：
Figure BDA0002221474990000108
Figure BDA0002221474990000109
高压侧零序电流根据以下公式计算得到：
其中，
Figure BDA00022214749900001011
为高压侧零序电流，
Figure BDA00022214749900001012
为采集的高压侧A相电流、
Figure BDA00022214749900001013
为采集的 高压侧B相电流、
Figure BDA00022214749900001014
为采集的高压侧C相电流；
高压侧零序电压根据以下公式计算得到：
Figure BDA00022214749900001015
其中，
Figure BDA00022214749900001016
为高压侧零序电压，
Figure BDA00022214749900001017
为采集的高压侧A相电压、
Figure BDA00022214749900001018
为采集 的高压侧B相电压、
Figure BDA00022214749900001019
为采集的高压侧C相电压。
可选的，低压侧负序电流根据以下公式计算得到：
其中，
Figure BDA0002221474990000111
为低压侧负序电流，
Figure BDA0002221474990000112
为采集的低压侧A相电流、
Figure BDA0002221474990000113
为采集的 高压侧B相电流、
Figure BDA0002221474990000114
为采集的低压侧C相电流，∝为单位向量算子，∝可根据以 下公式得到：
Figure BDA0002221474990000115
Figure BDA0002221474990000116
低压侧负序电压根据以下公式计算得到：
Figure BDA0002221474990000117
其中，
Figure BDA0002221474990000118
为低压侧负序电压，
Figure BDA0002221474990000119
为采集的低压侧A相电压、
Figure BDA00022214749900001110
为采集 的低压侧B相电压、
Figure BDA00022214749900001111
为采集的低压侧C相电压，∝为单位向量算子，∝可根 据以下公式得到：
Figure BDA00022214749900001112
Figure BDA00022214749900001113
低压侧零序电流根据以下公式计算得到：
Figure BDA00022214749900001114
其中，
Figure BDA00022214749900001115
为低压侧零序电流，
Figure BDA00022214749900001116
为采集的低压侧A相电流、为采集的 低压侧B相电流、
Figure BDA00022214749900001118
为采集的低压侧C相电流；
低压侧零序电压根据以下公式计算得到：
Figure BDA00022214749900001119
其中，
Figure BDA00022214749900001120
为低压侧零序电压，
Figure BDA00022214749900001121
为采集的低压侧A相电压、
Figure BDA00022214749900001122
为采集 的低压侧B相电压、
Figure BDA00022214749900001123
为采集的低压侧C相电压。
可选的，高压侧负序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure BDA0002221474990000121
其中，P2h为高压侧负序有功功率，
Figure BDA0002221474990000122
为高压侧负序电压，
Figure BDA0002221474990000123
为高压侧负 序电流；
高压侧零序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure BDA0002221474990000124
其中，P0h为高压侧零序有功功率，
Figure BDA0002221474990000125
为高压侧零序电压，
Figure BDA0002221474990000126
为高压侧零 序电流；
可选的，低压侧负序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure BDA0002221474990000127
其中，P2L为低压侧负序有功功率，
Figure BDA0002221474990000128
为低压侧负序电压，
Figure BDA0002221474990000129
为低压侧负 序电流；
低压侧零序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure BDA00022214749900001210
其中，P0L为低压侧零序有功功率，
Figure BDA00022214749900001211
为低压侧零序电压，
Figure BDA00022214749900001212
为低压侧零 序电流。
实施例二
在上述实施例的基础上，本实施例示例性地对故障发生的位置的几种情况 进行说明。图3为本发明实施例二中的变压器故障发生在电源侧的示意图，图 4为本发明实施例二中的变压器故障发生在负荷侧的示意图，图5为本发明实 施例二中的变压器故障发生在变压器区内的示意图。
示例性的，当所发生的故障340、440、540为两相间短路故障时，则没有 零序，即高压侧零序有功功率和低压侧零序有功功率均为零值，则故障所发生 的位置有以下情况：
参考图3，如果高压侧负序有功功率和低压侧负序有功功率均为正，高压 侧零序有功功率和低压侧零序有功功率均为零，则故障340发生在电源310侧。
这样判断的原因在于，电源310侧发生故障时，电源310侧为负序的电源 端，变压器320为负序电源的负荷端，因此电源310侧发生故障时，负序功率 为正。
或者，参考图4，如果高压侧负序有功功率和低压侧负序有功功率均为负， 高压侧零序有功功率和低压侧零序有功功率均为零，则故障440发生在负荷430 侧。
这样判断的原因在于，负荷430侧发生故障时，整个变压器420为负序电 源端，因此负荷430侧发生故障时，负序功率为负。
或者，参考图5，如果高压侧负序有功功率为负，低压侧负序有功功率为 正，高压侧零序有功功率和低压侧零序有功功率均为零，则变压器510区内发 生故障540。
这样判断的原因在于，当变压器520内部发生故障时，负序电源在变压器 520内部，负序功率由变压器520内部流向两侧。因此，变压器520区内故障 时，高压侧负序功率为负，低压侧负序功率为正。
示例性的，当所发生的故障340、440、540为两相接地短路故障或单相接 地短路故障时，既有负序又有零序，则故障所发生的位置有以下情况：
参考图3，如果高压侧负序有功功率和低压侧负序有功功率均为正，高压 侧零序有功功率和低压侧零序有功功率均为正，则故障340发生在电源310侧。
这样判断的原因在于，电源310侧发生故障时，电源310侧为零负序的电 源端，变压器320为零负序电源的负荷端，因此电源310侧发生故障时，零负 序功率均为正。
或者，参考图4，如果高压侧负序有功功率和低压侧负序有功功率均为负， 高压侧零序有功功率和低压侧零序有功功率均为负，则故障440发生在负荷430 侧。
这样判断的原因在于，负荷430侧发生故障时，整个变压器420均为零负 序电源端，因此负荷430侧发生故障时，零负序功率均为负。
或者，参考图5，如果高压侧负序有功功率为负，低压侧负序有功功率为 正，高压侧零序有功功率为负，低压侧零序有功功率为正，则变压器510区内 发生故障540。
这样判断的原因在于，当变压器520内部发生故障时，零负序电源在变压 器520内部，零负序功率由变压器520内部流向两侧。因此，变压器520区内 故障时，高压侧零负序功率为负，低压侧零负序功率为正。
实施例三
图6是本发明实施例三中的基于零、负序功率方向的变压器故障判断装置 的结构框图，参考图6，该装置包括高压侧电流采集模块610、高压侧电压采集 模块620、低压侧电流采集模块630、低压侧电压采集模块640、计算模块650 和分析判断模块660；
其中，高压侧电流采集模块610用于采集高压侧的三相电流；
高压侧电压采集模块620用于采集高压侧的三相电压；
低压侧电流采集模块630用于采集低压侧的三相电流；
低压侧电压采集模块640用于采集低压侧的三相电压；
计算模块650用于根据高压侧的三相电流和三相电压，计算出高压侧的负 序电流、负序电压、零序电流和零序电压；根据低压侧的三相电流和三相电压， 计算出低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压；根据高压侧的负 序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出高压侧负序有功功率和高压 侧零序有功功率；根据低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压， 计算出低压侧负序有功功率和低压侧零序有功功率；
分析判断模块660用于根据高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、 高压侧零序有功功率和低压侧零序有功功率的方向判断出所述故障发生的位置。
在本实施例的技术方案中，当故障发生时，首先通过高压侧电流采集模块 610、高压侧电压采集模块620、低压侧电流采集模块630、低压侧电压采集模 块640同时分别采集采高压侧的三相电流、高压侧的三相电压、采低压侧的三 相电流以及低压侧的三相电压。然后通过计算模块650先根据所采集的高压侧 的三相电流、高压侧的三相电压、低压侧的三相电流和低压侧的三相电压，计 算出高压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，以及低压侧的负序 电流、负序电压、零序电流和零序电压，再根据所计算出的高压侧的负序电流、 负序电压、零序电流和零序电压，计算出高压侧负序有功功率和高压侧零序有功功率，以及根据低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压计算出 低压侧负序有功功率和低压侧零序有功功率；最后，通过分析判断模块660根 据高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率和低压侧 零序有功功率的方向判断出所发生的故障发生的位置。
其中，高压侧电流采集模块610和低压侧电流采集模块630可为电流互感 器、霍尔电流传感器、光电式电流传感器等，高压侧电压采集模块620和低压 侧电压采集模块640可为霍尔电压传感器、电压互感器、电磁式传感器等。
其中，计算模块可为功率计算芯片、单片机等；分析判断模块可为微型控 制器，如STM32控制芯片。
本发明实施例所提供的变压器故障判断装置可执行本发明任意实施例所提 供的变压器故障判断方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员 会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进 行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽 然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以 上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于零、负序功率方向的变压器故障判断方法，其特征在于，包括：
采集高压侧的三相电流和三相电压，采集低压侧的三相电流和三相电压；
根据高压侧的三相电流和三相电压，计算出高压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压；
根据低压侧的三相电流和三相电压，计算出低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压；
根据高压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出高压侧负序有功功率和高压侧零序有功功率；
根据低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出低压侧负序有功功率和低压侧零序有功功率；
根据所述高压侧负序有功功率、所述低压侧负序有功功率、所述高压侧零序有功功率和所述低压侧零序有功功率的方向判断出故障发生的位置。
2.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，如果所述高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率、低压侧零序有功功率均为零值，则所述变压器未发生故障。
3.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，所述故障包括两相相间短路故障、两相接地短路故障和单相接地短路故障中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，
如果所述高压侧负序有功功率和所述低压侧负序有功功率均为正，所述高压侧零序有功功率和所述低压侧零序有功功率均为零，则所述故障发生在电源侧；
或者，如果所述高压侧负序有功功率和所述低压侧负序有功功率均为负，所述高压侧零序有功功率和所述低压侧零序有功功率均为零，则所述故障发生在负荷侧；
或者，如果所述高压侧负序有功功率为负，所述低压侧负序有功功率为正，所述高压侧零序有功功率和所述低压侧零序有功功率均为零，则所述变压器区内发生故障。
5.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，
如果所述高压侧负序有功功率和所述低压侧负序有功功率均为正，所述高压侧零序有功功率和所述低压侧零序有功功率均为正，则所述故障发生在电源侧；
或者，如果所述高压侧负序有功功率和所述低压侧负序有功功率均为负，所述高压侧零序有功功率和所述低压侧零序有功功率均为负，则所述故障发生在负荷侧；
或者，如果所述高压侧负序有功功率为负，所述低压侧负序有功功率为正，所述高压侧零序有功功率为负，所述低压侧零序有功功率为正，则所述变压器区内发生故障。
6.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，所述高压侧负序电流根据以下公式计算得到：
Figure FDA0002221474980000021
其中，
Figure FDA0002221474980000022
为高压侧负序电流，
Figure FDA0002221474980000023
为采集的高压侧A相电流、
Figure FDA0002221474980000024
为采集的高压侧B相电流、
Figure FDA0002221474980000025
为采集的高压侧C相电流，∝为单位向量算子；
所述高压侧负序电压根据以下公式计算得到：
Figure FDA0002221474980000026
其中，
Figure FDA0002221474980000031
为高压侧负序电压，
Figure FDA0002221474980000032
为采集的高压侧A相电压、
Figure FDA0002221474980000033
为采集的高压侧B相电压、
Figure FDA0002221474980000034
为采集的高压侧C相电压，∝为单位向量算子；
所述高压侧零序电流根据以下公式计算得到：
Figure FDA0002221474980000035
其中，
Figure FDA0002221474980000036
为高压侧零序电流，
Figure FDA0002221474980000037
为采集的高压侧A相电流、为采集的高压侧B相电流、
Figure FDA0002221474980000039
为采集的高压侧C相电流；
所述高压侧零序电压根据以下公式计算得到：
Figure FDA00022214749800000310
其中，
Figure FDA00022214749800000311
为高压侧零序电压，
Figure FDA00022214749800000312
为采集的高压侧A相电压、
Figure FDA00022214749800000313
为采集的高压侧B相电压、
Figure FDA00022214749800000314
为采集的高压侧C相电压。
7.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，所述低压侧负序电流根据以下公式计算得到：
Figure FDA00022214749800000315
其中，
Figure FDA00022214749800000316
为低压侧负序电流，
Figure FDA00022214749800000317
为采集的低压侧A相电流、
Figure FDA00022214749800000318
为采集的高压侧B相电流、为采集的低压侧C相电流，∝为单位向量算子；
所述低压侧负序电压根据以下公式计算得到：
Figure FDA00022214749800000320
其中，
Figure FDA00022214749800000321
为低压侧负序电压，
Figure FDA00022214749800000322
为采集的低压侧A相电压、
Figure FDA00022214749800000323
为采集的低压侧B相电压、
Figure FDA00022214749800000324
为采集的低压侧C相电压，∝为单位向量算子；
所述低压侧零序电流根据以下公式计算得到：
其中，
Figure FDA00022214749800000326
为低压侧零序电流，
Figure FDA00022214749800000327
为采集的低压侧A相电流、
Figure FDA00022214749800000328
为采集的低压侧B相电流、
Figure FDA0002221474980000041
为采集的低压侧C相电流；
所述低压侧零序电压根据以下公式计算得到：
Figure FDA0002221474980000042
其中，
Figure FDA0002221474980000043
为低压侧零序电压，
Figure FDA0002221474980000044
为采集的低压侧A相电压、
Figure FDA0002221474980000045
为采集的低压侧B相电压、为采集的低压侧C相电压。
8.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，所述高压侧负序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure FDA0002221474980000047
其中，P2h为高压侧负序有功功率，
Figure FDA0002221474980000048
为高压侧负序电压，为高压侧负序电流；
所述高压侧零序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure FDA00022214749800000410
其中，P0h为高压侧零序有功功率，为高压侧零序电压，
Figure FDA00022214749800000412
为高压侧零序电流。
9.根据权利要求1所述的变压器故障判断方法，其特征在于，所述低压侧负序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure FDA00022214749800000413
其中，P2L为低压侧负序有功功率，为低压侧负序电压，
Figure FDA00022214749800000415
为低压侧负序电流；
所述低压侧零序有功功率根据以下公式计算得到：
Figure FDA00022214749800000416
其中，P0L为低压侧零序有功功率，
Figure FDA00022214749800000417
为低压侧零序电压，
Figure FDA00022214749800000418
为低压侧零序电流。
10.一种基于零、负序功率方向的变压器故障判断装置，其特征在于，包括：高压侧电流采集模块、高压侧电压采集模块、低压侧电流采集模块、低压侧电压采集模块、计算模块和分析判断模块；
其中，所述高压侧电流采集模块用于采集高压侧的三相电流；
所述高压侧电压采集模块用于采集高压侧的三相电压；
所述低压侧电流采集模块用于采集低压侧的三相电流；
所述低压侧电压采集模块用于采集低压侧的三相电压；
所述计算模块用于根据高压侧的三相电流和三相电压，计算出高压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压；根据低压侧的三相电流和三相电压，计算出低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压；根据高压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出高压侧负序有功功率和高压侧零序有功功率；根据低压侧的负序电流、负序电压、零序电流和零序电压，计算出低压侧负序有功功率和低压侧零序有功功率；
所述分析判断模块用于根据所述高压侧负序有功功率、低压侧负序有功功率、高压侧零序有功功率和低压侧零序有功功率的方向判断出所述故障发生的位置。
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