CN110768211A - 一种变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置，方法包括：当变压器的任一侧电流传感器没有发生断线故障时，判断变压器任一侧任一相的电流突变量是否大于设定的电流突变量门槛值，判断变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流是否大于设定的电流门槛值；当变压器某一侧某一相的电流突变量大于电流突变量门槛值，且变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流大于电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。本发明能够保证即使变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流存在一些波动，但只要在设定的电流门槛值之内，便不会控制电流突变量启动元件启动，提高变压器保护装置的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置。
背景技术
现有技术中，电流突变量启动元件通过实时检测各相电流的变化情况，来判断被保护设备是否发生故障，该启动元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为变压器保护的主要启动元件。但是，在某些情况下，如变压器存在冲击性负荷或低压侧投切电容器时，变压器负荷电流存在波动，可能满足电流突变量启动条件，造成正常运行时变压器保护频繁启动，误开放出口继电器的启动电源，影响变压器保护装置的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器保护的电流突变量启动方法与变压器保护装置，用于解决现有技术的电流突变量启动元件容易频繁误动，而影响变压器保护装置可靠性的问题。
基于上述目的，一种变压器保护的电流突变量启动方法的技术方案如下：
当变压器的任一侧电流传感器没有发生断线故障时，判断变压器任一侧任一相的电流突变量是否大于设定的电流突变量门槛值，判断变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流是否大于设定的电流门槛值；
当存在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
基于上述目的，一种变压器保护装置的技术方案如下：
包括处理器，用于执行指令以实现如上述的变压器保护的电流突变量启动方法。
上述两个技术方案的有益效果是：
本发明通过增加控制电流突变量启动的判别条件，即通过增加变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流的判断，能够保证在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值时，即使变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流存在一些波动，但只要在设定的电流门槛值之内，便不会控制电流突变量启动元件启动，在一定程度上提高了变压器保护的可靠性，避免了现有技术中变压器正常运行但存在负荷电流波动时，由于电流突变量启动误判，从而导致变压器保护误动的问题。上述电流突变量启动方法适用于变压器的任一侧电流传感器没有发生断线故障的情况，当变压器存在某一侧电流传感器发生断线故障时，上述电流突变量启动方法判别失效，无法保证判别的可靠性。
进一步，为了防止变压器对应侧电流传感器断线时对相电流、零序电流或负序电流的判断失效，当变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，闭锁对相电流、零序电流和负序电流的判断，对变压器任一侧任一相的电流突变量进行判断，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量进行判断；
当存在变压器高压侧或中压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动；
当存在变压器低压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的负序电压或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
具体的，对变压器任一侧任一相的电流突变量进行判断的判别方程为：
|IΦ1(t)-IΦ1(t-T)|>1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+△ISET
上式中IΦ1(t)为变压器某一侧某一相在t时刻的电流幅值，IΦ1(t-T)为变压器对应相在t时刻一周期T前的相电流幅值，1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+△ISET为设定的电流突变量门槛值，其中IΦ1(t-2T)为变压器对应相在t时刻两周期2T前的相电流幅值，△ISET为突变量启动电流定值。
优选的，所述△ISET取max{0.2Ie，0.1IN}，其中Ie为变压器对应侧的二次额定负荷电流，IN为变压器对应侧的电流传感器二次额定值。根据Ie和IN确定突变量启动电流定值△ISET的有益效果在于，变压器保护定值通常跟变压器的额定负荷电流Ie相关，但为了防止Ie较小的时候△ISET无效，增加了0.1IN的固定门槛值。
具体的，对变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流进行判断的判别方程为：
上式中IΦ1.MAX(t)为变压器对应侧的三相电流中的最大相电流幅值，3I0(t)为变压器对应侧的零序电流幅值，I2(t)为变压器对应侧的负序电流幅值，设定的电流门槛值包括IΦ1.SET、3I0.SET、I2.SET，其中IΦ1.SET为相电流定值，3I0.SET为零序电流定值，I2.SET为负序电流定值。
由于相电流定值需要躲过正常运行时的负荷电流，零序电流和负序电流只需躲过正常运行时的不平衡电流，而不平衡电流跟电流传感器二次额定值相关，因此，相电流定值通过二次额定负荷电流确定，而零序电流和负序电流通过电流传感器二次额定值确定，具体的，所述IΦ1.SET为1.2Ie，3I0.SET为0.1IN，I2.SET为0.2IN，其中Ie为变压器对应侧的二次额定负荷电流，IN为变压器对应侧的电流传感器二次额定值。
具体的，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量进行判断的判别方程为：
上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，3U0(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的零序电压幅值，U2(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的负序电压幅值；设定的电压门槛值包括3U0.SET、U2.SET、△3U0.SET、△U2.SET，其中3U0.SET为零序电压定值，U2.SET为负序电压定值，△3U0.SET为零序电压突变量定值，△U2.SET为负序电压突变量定值。
进一步，所述3U0.SET的取值范围为0.06UN～0.15UN，U2.SET的取值范围为0.06UN～0.10UN，△3U0.SET的取值范围为0.015UN～0.04UN，△U2.SET的取值范围为0.01UN～0.03UN，其中UN为变压器的额定电压值。优选的，所述3U0.SET为0.1UN，U2.SET为0.08UN，△3U0.SET为0.02UN，△U2.SET为0.02UN，其中UN为变压器的额定电压值。
附图说明
图1是现有技术中的220kV变压器主接线方式示意图；
图2是本发明的电流突变量启动方法的启动逻辑示意图。
具体实施方式
方法实施例：
本发明的变压器保护的电流突变量启动方法主要应用于智能电网的变压器保护装置中，在现有对电流突变量进行判断的基础上，通过增加对变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流进行判断，并与设定的电流门槛值比较，来判别负荷电流正常波动与系统故障，来决定是否控制变压器保护的电流突变量启动元件启动，防止变压器冲击性负荷或低压侧投切电容器时，造成变压器保护频繁启动，以提高变压器保护装置的可靠性。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1所示的220kV变压器主接线方式，变压器保护装置采集变压器的高压侧电流TA1和电压TV1、中压侧电流TA2和电压TV2、低压侧电流TA3和电压TV3，根据相应侧电流和电压，分别建立变压器高压侧、中压侧和低压侧电流突变量启动判据。其中变压器高压侧、中压侧和低压侧电流突变量启动判据分别作为一个独立的功能模块，放置在变压器保护装置中，每个功能模块始终投入，用于实现变压器保护的电流突变量启动方法，其启动逻辑如图2所示，具体步骤如下：
判断变压器任一侧任一相的电流突变量是否大于设定的电流突变量门槛值；判断变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流是否大于设定的电流门槛值。
具体的，判断过程中包括两个判据：
(1)相电流突变量启动判据(简称判据一)，该判据中，变压器高压侧或中压侧或低压侧任一相电流突变量满足的判别方程(即电流突变量判别条件)为：
|IΦ1(t)-IΦ1(t-T)|>1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+△ISET
上式中IΦ1(t)为变压器高压侧或中压侧或低压侧某一相在t时刻的电流幅值，IΦ1(t-T)为变压器对应相在t时刻一周期T前的相电流幅值，1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+△ISET为设定的电流突变量门槛值，其中IΦ1(t-2T)为变压器对应相在t时刻两周期2T前的相电流幅值；△ISET为突变量启动电流定值，△ISET取max{0.2Ie，0.1IN}，其中Ie为变压器对应侧的二次额定负荷电流，IN为变压器对应侧的电流传感器二次额定值。
(2)相电流、零序电流和负序电流启动判据(简称判据二)，该判据中，变压器对应侧有相电流或者零序电流或负序电流启动满足的判别方程为：
上述各公式依次对应为相电流判别条件、零序电流判别条件和负序电流判别条件，上式中IΦ1.MAX(t)为变压器对应侧的三相电流中的最大相电流幅值，3I0(t)为变压器对应侧的零序电流幅值，I2(t)为变压器对应侧的负序电流幅值，设定的电流门槛值包括IΦ1.SET、3I0.SET、I2.SET，其中IΦ1.SET为相电流定值，取1.2Ie；3I0.SET为零序电流定值，取0.1IN；I2.SET为负序电流定值，取0.2IN。
当存在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流大于相应的电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动，向变压器保护装置发电流突变量启动报文，并开放相关出口继电器的启动电源。
为了防止变压器的CT(电流传感器)断线时上述相电流、零序电流和负序电流的判断失效，CT断线时闭锁相电流、零序电流和负序电流启动判据(即闭锁对相电流、零序电流和负序电流的判断)，自动投入变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量判据(简称判据三)，该判据中，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量进行判断的判别方程为：
上述各公式依次对应为零序电压判别条件、负序电压判别条件、零序电压突变量判别条件、负序电压突变量条件，上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，3U0(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的零序电压幅值，U2(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的负序电压幅值。
设定的电压门槛值包括3U0.SET、U2.SET、△3U0.SET、△U2.SET，其中3U0.SET为零序电压定值，取值范围为0.06UN～0.15UN，优选取0.1UN；U2.SET为负序电压定值，优选取值范围为0.06UN～0.10UN，取0.08UN；△3U0.SET为零序电压突变量定值，取值范围为0.015UN～0.04UN，优选取0.02UN；△U2.SET为负序电压突变量定值，取值范围为0.01UN～0.03UN，取0.02UN，UN为变压器的额定电压值。在进行电压门槛值设置时，由于一般情况下负序电压突变量比零序电压突变量小，因此设置的负序电压定值比零序电压定值小；而为了提高保护的可靠性，优选的将上述零序电压突变量定值和负序电压突变量定值均设置的比较小。
当存在变压器高压侧或中压侧某一相的电流突变量大于相应的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于相应的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
当存在变压器低压侧某一相的电流突变量大于相应的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的负序电压或负序电压突变量大于相应的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
变压器电流突变量启动元件启动后，固定延时返回，整组复归时间为7s。
本发明通过增加控制电流突变量启动的判别条件，即通过增加变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流的判断，能够保证在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值时，即使变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流存在一些波动，但只要在设定的电流门槛值之内，便不会控制电流突变量启动元件启动，在一定程度上提高了变压器保护的可靠性，避免了现有技术中变压器正常运行但存在负荷电流波动时，由于电流突变量启动误判，从而导致变压器保护误动的问题，防止出口继电器的启动电源误开放，提高变压器保护装置的可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。例如，上述判据一和判据二可以同时判别，变压器的CT断线时判据一和判据三可以同时判别，作为其他实施方式，先对判据一进行判别，根据判据一的结果决定是否进行判据二或三的判别，当判据一的判别方程不满足时，直接判定为电流突变量启动元件不启动，而不再进行判据二和判据三的判别，以节省计算量和提高计算效率。
变压器保护装置实施例：
本实施例提出一种变压器保护装置，包括处理器，用于执行指令以实现如下步骤：
当变压器的任一侧电流传感器没有发生断线故障时，判断变压器任一侧任一相的电流突变量是否大于设定的电流突变量门槛值，判断变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流是否大于设定的电流门槛值。
当存在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
由于在方法实施例中对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故不再详细进行描述。
Claims (9)
1.一种变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
当变压器的任一侧电流传感器没有发生断线故障时，判断变压器任一侧任一相的电流突变量是否大于设定的电流突变量门槛值，判断变压器对应侧的相电流、零序电流和负序电流是否大于设定的电流门槛值；
当存在变压器某一侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
2.根据权利要求1所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，当变压器的某一侧电流传感器发生断线故障时，闭锁对相电流、零序电流和负序电流的判断，对变压器任一侧任一相的电流突变量进行判断，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量和负序电压突变量进行判断；
当存在变压器高压侧或中压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动；
当存在变压器低压侧某一相的电流突变量大于设定的电流突变量门槛值，且当变压器对应侧的负序电压或负序电压突变量大于设定的电压门槛值时，控制变压器保护的电流突变量启动元件启动。
3.根据权利要求1所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，对变压器任一侧任一相的电流突变量进行判断的判别方程为：
|IΦ1(t)-IΦ1(t-T)|>1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+△ISET
上式中IΦ1(t)为变压器某一侧某一相在t时刻的电流幅值，IΦ1(t-T)为变压器对应相在t时刻一周期T前的相电流幅值，1.25|IΦ1(t-T)-IΦ1(t-2T)|+△ISET为设定的电流突变量门槛值，其中IΦ1(t-2T)为变压器对应相在t时刻两周期2T前的相电流幅值，△ISET为突变量启动电流定值。
4.根据权利要求1所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，对变压器对应侧的相电流或零序电流或负序电流进行判断的判别方程为：
上式中IΦ1.MAX(t)为变压器对应侧的三相电流中的最大相电流幅值，3I0(t)为变压器对应侧的零序电流幅值，I2(t)为变压器对应侧的负序电流幅值，设定的电流门槛值包括IΦ1.SET、3I0.SET、I2.SET，其中IΦ1.SET为相电流定值，3I0.SET为零序电流定值，I2.SET为负序电流定值。
5.根据权利要求2所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，对变压器对应侧的零序电压、负序电压、零序电压突变量或负序电压突变量进行判断的判别方程为：
上式中3U0(t)为变压器对应侧在t时刻的零序电压幅值，U2(t)为变压器对应侧在t时刻的负序电压幅值，3U0(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的零序电压幅值，U2(t-2T)为变压器对应侧在t时刻两周期2T前的负序电压幅值；设定的电压门槛值包括3U0.SET、U2.SET、△3U0.SET、△U2.SET，其中3U0.SET为零序电压定值，U2.SET为负序电压定值，△3U0.SET为零序电压突变量定值，△U2.SET为负序电压突变量定值。
6.根据权利要求3所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，所述△ISET取max{0.2Ie，0.1IN}，其中Ie为变压器对应侧的二次额定负荷电流，IN为变压器对应侧的电流传感器二次额定值。
7.根据权利要求4所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，所述IΦ1.SET为1.2Ie，3I0.SET为0.1IN，I2.SET为0.2IN，其中Ie为变压器对应侧的二次额定负荷电流，IN为变压器对应侧的电流传感器二次额定值。
8.根据权利要求5所述的变压器保护的电流突变量启动方法，其特征在于，所述3U0.SET的取值范围为0.06UN～0.15UN，U2.SET的取值范围为0.06UN～0.10UN，△3U0.SET的取值范围为0.015UN～0.04UN，△U2.SET的取值范围为0.01UN～0.03UN，其中UN为变压器的额定电压值。
9.一种变压器保护装置，其特征在于，包括处理器，用于执行指令以实现如权利要求1-8任一项所述的变压器保护的电流突变量启动方法。
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