CN110676811A - 一种串联变压器保护区内故障加速系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种串联变压器保护区内故障加速系统，包括绕组差判别模块和纵差判别模块，所述绕组差判别模块用于采集串联变压器原边绕组制动电流的变化值，并在变化值大于判别门槛时投入纵差判别模块的饱和判据，变化值小于判别门槛时退出纵差判别模块的饱和判据；所述纵差判别模块用于实现饱和判据，并采集串联变压器原边、副边绕组的电流差。本发明还公开一种串联变压器保护区内故障加速方法，采集串联变压器原边绕组的制动电流变化值，若变化值大于判别门槛，则投入纵差保护饱和判据；否则退出纵差保护饱和判据，并缩短纵差计时延时。此种技术方案可提高纵差保护反映串联变压器内故障，特别是匝间短路的灵敏度和动作速度。

Description

一种串联变压器保护区内故障加速系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及一种串联变压器区内故障的加速系统及加速方法。

背景技术

串联变压器的串联侧绕组串接在线路中，阀侧绕组一般采用星型高阻接地的接线方式，阀侧绕组接在换流阀的输出端。

由于串联变压器与换流阀直接相接，当串联变压器区内发生故障时，会直接引起换流器阀电流上升，如果故障电流达到换流器阀控制保护定值，换流器阀控制保护将迅速动作，闭锁换流器、并合闸串联变压器两侧的旁路开关，在这个过程中，由于换流器输出特性的变化，串联变压器故障电流将在换流器闭锁后变小，同时伴随波形畸变，进而导致纵差保护有拒动的风险。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种串联变压器保护区内故障加速系统及方法，其可克服现有的纵差保护方法应用于串联变压器时，存在的波形畸变、故障电流持续时间短的问题，可提高纵差保护反映串联变压器内故障，特别是匝间短路的灵敏度和动作速度。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种串联变压器保护区内故障加速系统，包括绕组差判别模块和纵差判别模块，所述绕组差判别模块用于采集串联变压器原边绕组制动电流的变化值，并在变化值大于判别门槛时投入纵差判别模块的饱和判据，变化值小于判别门槛时退出纵差判别模块的饱和判据；所述纵差判别模块用于实现饱和判据，并采集串联变压器原边、副边绕组的电流差。

上述绕组差判别模块包含有第一、第二电流互感器和第一控制器，第一、第二电流互感器分别设在串联变压器原边绕组的两端，用于分别采集原边绕组两端的制动电流，并送入第一控制器，由第一控制器进行计算后向纵差判别模块输出控制指令。

上述纵差判别模块包含有第三、第四电流互感器和第二控制器，其中，第三电流互感器设于串联变压器副边绕组网侧，第四电流互感器设于串联变压器原边绕组的任一端，用于分别采集副边、原边绕组的电流，并送入第二控制器；所述第二控制器根据绕组差判别模块的控制指令投入或退出饱和判据，并在必要时缩短计时延时。

一种串联变压器保护区内故障加速方法，采集串联变压器原边绕组的制动电流变化值，若变化值大于判别门槛I_set，则投入纵差保护饱和判据；否则退出纵差保护饱和判据，并缩短纵差计时延时。

上述制动电流变化值I_Δ的计算公式是：

IΔ＝|I_r-I_r′|

其中，I_r为当前时刻制动电流有效值，I_r′为t时间段之前的制动电流有效值。

t的取值大于等于10ms。

上述制动电流变化值的计算方法是：

步骤21，求取各采样点电流的变化量：

ΔI_mn＝I_mn-I_mn′n＝1,2,3…,N；m＝1,2

其中，I_mn为第m分支电流本采样点的采样瞬时值，I_mn′为第m分支电流距本采样点t时间段之前的采样点的采样瞬时值，N为时间窗内的采样点总数；

步骤22，求取变化量积分：

ΔI_m＝f(ΔI_m1,ΔI_m2,ΔI_m3…ΔI_mn)

其中，f()为积分算子，ΔI_m为积分值，ΔI_mn为步骤21得到的m分支第n采样点电流变化量；

步骤23，求取制动电流变化值：

ΔI_r＝f_r(ΔI₁,ΔI₂)

其中，f_r()为制动电流算子，ΔI₁、ΔI₂为差回路电流变化量积分值，ΔI_r为制动电流变化值。

上述判别门槛I_set按躲过t时间段内线路负荷电流可能波动的最大值整定。

采用上述方案后，本发明通过判别串联变压器绕组差制动电流的变化幅度，来排除串联变压器所接入的交流系统是否存在故障性扰动，进而实现串联变压器纵差保护加速，如果不存在故障性扰动，则串联变压器纵差保护产生的差流只能由区内故障引起，而不会由CT饱和引起，此时可以不投入纵差判别模块的CT饱和判据并缩短纵差判别模块的计时延时，以达到串联变压器纵差保护快速动作的目的，可有效提高串联变压器纵差保护的灵敏性和速动性。

附图说明

图1是配置纵差判别模块、绕组差判别模块的示意图；

图2是串联变压器匝间短路示意图；

图3是串联变压器区外故障示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，绕组差判别模块取CT1、CT3；纵差判别模块可以由CT1、CT2组成，也可以由CT3、CT2组成。

以CT1、CT2组成纵差判别模块为例。如图2所示，串联变压器网侧绕组流过的是线路输送的潮流电流，只受线路两侧电压功角、阻抗影响，串联变压器发生匝间短路后，只会轻微改变串联变压器的等效阻抗，不会引起线路电流的剧烈波动，波动只能是线路负荷范畴内，不会出现电流大幅升降的情况；如图3所示，当线路发生短路故障后，故障电流将穿越性流过串联变压器，绕组差判别模块的制动电流由负荷电流转为故障电流，电流的变化幅度要比负荷波动幅度大得多；因此判别绕组差判别模块的制动电流的变化幅度，就可以识别线路是否发生了故障性扰动。

所述制动电流当前时刻与t时间段之前时刻的值的变化，可以取当前时刻的有效值与t时间段之前时刻的稳态量有效值做差，也可以根据绕组差判别模块的差回路各电流的变化量求取变化量制动电流。

以判别稳态量有效值变化的方式为例，计算步骤如下：

步骤11，求取绕组差判别模块制动电流稳态量的变化值：

IΔ＝|I_r-I_r′| (式1)

式1中，I_r为当前时刻制动电流有效值，I_r′为t时间段之前的制动电流有效值；t的取值一般大于等于10ms，本实施例以20ms为例。

步骤12，判断是否越过判别门槛I_set

判别门槛I_set按躲过t时间段内线路负荷电流可能波动的最大值整定，当I_Δ小于I_set时，判断为串联变压器所接入的系统未发生故障性扰动，此时不投入纵差判别模块的CT饱和判据，同时缩短纵差判别模块的计时延时。

以判别变化量制动电流的方式为例，计算步骤如下：

步骤21，求取绕组差判别模块的差回路各电流的变化量

设半波积分的积分时间窗为10ms，此时间窗内共有12个采样点(1.2K采样率)，分别求取各采样点的变化量：

ΔI_mn＝I_mn-I_mn′n＝1,2,3…12；m＝1,2 (式2)

式2中，I_mn为第m分支电流本采样点的采样瞬时值，I_mn′为第m分支电流距本采样点t时间段之前的采样点的采样瞬时值。

步骤22，求取变化量积分

ΔI_m＝f(ΔI_m1,ΔI_m2,ΔI_m3…ΔI_mn) (式3)

式3中，f()为积分算子，ΔI_m为积分值，ΔI_mn为步骤21得到的m分支第n采样点电流变化量；

步骤23，求取变化量制动电流

ΔI_r＝f_r(ΔI₁,ΔI₂) (式4)

式4中，f_r()为制动电流算子，可以是现有技术中任意制动电流计算公式，ΔI₁、ΔI₂为为差回路电流变化量积分值，ΔI_r为变化量制动电流；

步骤24，判断是否越过判别门槛I_set

判别门槛I_set按躲过t时间段内线路负荷电流可能波动的最大值整定，当ΔI_r大于I_set时，退出纵差判别模块的饱和判据，同时缩短纵差判别模块的计时延时。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种串联变压器保护区内故障加速系统，其特征在于：包括绕组差判别模块和纵差判别模块，所述绕组差判别模块用于采集串联变压器原边绕组制动电流的变化值，并在变化值大于判别门槛时投入纵差判别模块的饱和判据，变化值小于判别门槛时退出纵差判别模块的饱和判据；所述纵差判别模块用于实现饱和判据，并采集串联变压器原边、副边绕组的电流差。

2.如权利要求1所述的串联变压器保护区内故障加速系统，其特征在于：所述绕组差判别模块包含有第一、第二电流互感器和第一控制器，第一、第二电流互感器分别设在串联变压器原边绕组的两端，用于分别采集原边绕组两端的制动电流，并送入第一控制器，由第一控制器进行计算后向纵差判别模块输出控制指令。

3.如权利要求1所述的串联变压器保护区内故障加速系统，其特征在于：所述纵差判别模块包含有第三、第四电流互感器和第二控制器，其中，第三电流互感器设于串联变压器副边绕组网侧，第四电流互感器设于串联变压器原边绕组的任一端，用于分别采集副边、原边绕组的电流，并送入第二控制器；所述第二控制器根据绕组差判别模块的控制指令投入或退出饱和判据，并在必要时缩短计时延时。

4.一种串联变压器保护区内故障加速方法，其特征在于：采集串联变压器原边绕组的制动电流变化值，若变化值大于判别门槛I_set，则投入纵差保护饱和判据；否则退出纵差保护饱和判据，并缩短纵差计时延时。

5.如权利要求4所述的串联变压器保护区内故障加速方法，其特征在于：所述制动电流变化值I_Δ的计算公式是：

IΔ＝|I_r-I_r′|

其中，I_r为当前时刻制动电流有效值，I_r′为t时间段之前的制动电流有效值。

6.如权利要求5所述的串联变压器保护区内故障加速方法，其特征在于：t的取值大于等于10ms。

7.如权利要求4所述的串联变压器保护区内故障加速方法，其特征在于：所述制动电流变化值的计算方法是：

步骤21，求取各采样点电流的变化量：

ΔI_mn＝I_mn-I_mn′n＝1,2,3…,N；m＝1,2

其中，I_mn为第m分支电流本采样点的采样瞬时值，I_mn′为第m分支电流距本采样点t时间段之前的采样点的采样瞬时值，N为时间窗内的采样点总数；

步骤22，求取变化量积分：

ΔI_m＝f(ΔI_m1,ΔI_m2,ΔI_m3…ΔI_mn)

其中，f()为积分算子，ΔI_m为积分值，ΔI_mn为步骤21得到的m分支第n采样点电流变化量；

步骤23，求取制动电流变化值：

ΔI_r＝f_r(ΔI₁,ΔI₂)

其中，f_r()为制动电流算子，ΔI₁、ΔI₂为差回路电流变化量积分值，ΔI_r为制动电流变化值。

8.如权利要求4所述的串联变压器保护区内故障加速方法，其特征在于：所述判别门槛I_set按躲过t时间段内线路负荷电流可能波动的最大值整定。

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