CN110867828B - 一种抽能电抗器匝间故障的定位方法及装置 - Google Patents

一种抽能电抗器匝间故障的定位方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，包括：计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量；当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据；利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据；根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置，提高抽能电抗器保护的可靠性，保证抽能电抗器安全运行。

Description

一种抽能电抗器匝间故障的定位方法及装置
技术领域
本申请涉及继电保护领域，具体涉及一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，同时涉及一种抽能电抗器匝间故障的定位装置。
背景技术
抽能并联电抗器为超高压、远距离传输网络提供无功补偿，同时也可以为边远地区、无电力供应的开关站提供安全、稳定和高效的电源。其工作原理是在高压并联电抗补偿线路容性无功的同时，利用抽能绕组直接从电抗器中抽出一部分能量供开关站照明和其他生活用电，由于抽能绕组所抽取的能量非常小，不会影响并联电抗器的安全稳定运行。
目前的抽能绕组匝间保护采用抽能绕组的零序过流判据配合区外闭锁判据经延时动作，跳开抽能电抗器所连线路侧断路器。在抽能电抗器区外发生接地短路故障情况下，若区外闭锁判据不能可靠闭锁区外故障，且抽能绕组的零序电流大于预设的零序电流整定值，持续时间超过抽能绕组匝间保护时间定值，造成抽能绕组匝间保护误动作，进而影响抽能电抗器的安全稳定运行。
现有抽能电抗器的匝间保护存在整定配合困难，在抽能绕组匝间故障时灵敏度不足，在区外故障时存在误动风险等问题。亟需提出抽能电抗器匝间故障定位判据，从而快速的切除抽能电抗器主绕组和抽能绕组匝间故障，避免匝间故障发展损坏整个抽能电抗器，保证抽能电抗器安全运行。
发明内容
本申请提供一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，提高抽能电抗器保护的可靠性，保证抽能电抗器安全运行。
本申请提供一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，包括：
计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量；
当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数；
根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据；利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据；
根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置。
优选的，计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量，包括：
抽能电抗器主电抗侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000021
电流采样值经傅里叶变换计算主电抗侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000022
计算主电抗侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000023
计算主电抗侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000024
T为工频周期；
抽能电抗器抽能侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000025
电流采样值经傅里叶变换计算抽能侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000026
计算抽能侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000027
计算抽能侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000028
T为工频周期。
优选的，当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数，包括：
当抽能电抗器短路时，当将抽能侧绕组短路，在主电抗侧A相绕组施加电压UAX，测量主电抗侧A相电流幅值IA，测量抽能侧A相电流幅值Ia，计算电流变化系数
Figure BDA0002233524920000029
优选的，根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据，包括：
高低定值切换判据的公式为，
Figure BDA00022335249200000210
式中：kf为定值切换判据的倍数定值，Ie为主电抗侧额定电流；
满足定值切换判据时采用低定值，Iset＝Iset.L，不满足定值切换判据时采用高定值，Iset＝Iset.H。
优选的，利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据，包括：
判据1为：
Figure BDA00022335249200000211
判据2为：
Figure BDA00022335249200000212
判据3为：
Figure BDA00022335249200000213
判据4为：
Figure BDA00022335249200000214
若满足判据1、判据2，以及判据3中的任意一个，同时满足判据4，则抽能电抗器保护动作。
优选的，其特征在于，根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置，包括：
若抽能电抗器保护动作，且判据4采用高定值，则匝间故障发生在抽能电抗器主电抗侧；
若抽能电抗器保护动作，且判据4采用低定值，则匝间故障发生在抽能电抗器抽能侧。
本申请同时提供一种抽能电抗器匝间故障的定位装置，包括：
零序电流及零序电流突变量计算单元，用于计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量；
电流变化系数计算单元，用于当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数；
保护判据构成单元，用于根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据；利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据；
故障位置确定单元，用于根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置。
优选的，零序电流及零序电流突变量计算单元，包括：
主电抗侧电流及零序电流计算子单元，抽能电抗器主电抗侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000031
电流采样值经傅里叶变换计算主电抗侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000032
计算主电抗侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000033
计算主电抗侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000034
T为工频周期；
抽能侧电流及零序电流计算子单元，抽能电抗器抽能侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000035
电流采样值经傅里叶变换计算抽能侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000036
计算抽能侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000037
计算抽能侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000038
T为工频周期。
优选的，保护判据构成单元，包括：
高低定值切换判据确定子单元，高低定值切换判据的公式为，
Figure BDA0002233524920000039
式中：kf为定值切换判据的倍数定值，Ie为主电抗侧额定电流；
满足定值切换判据时采用低定值，Iset＝Iset.L，不满足定值切换判据时采用高定值，Iset＝Iset.H。
优选的，故障位置确定单元，包括：
故障位置确定子单元，若抽能电抗器保护动作，且判据4采用高定值，则匝间故障发生在抽能电抗器主电抗侧；
故障位置确定子单元，若抽能电抗器保护动作，且判据4采用低定值，则匝间故障发生在抽能电抗器抽能侧。
本申请提供一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，利用抽能并联电抗器低耦合的特性，基于高低定值判据构成抽能电抗器故障定位方法，提高抽能电抗器保护的可靠性，保证抽能电抗器安全运行。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种抽能电抗器匝间故障的定位方法的流程示意图；
图2是本申请实施例涉及的抽能电抗器等效电路模型及短路试验示意图；
图3是本申请实施例涉及的抽能电抗器匝间故障定位逻辑图；
图4是本申请实施例涉及的区外故障抽能电抗器判据结果；
图5是本申请实施例涉及的主电抗侧A相1％匝间故障保护结果；
图6是本申请实施例涉及的抽能侧A相5％匝间故障保护结果；
图7是本申请实施例提供的一种抽能电抗器匝间故障的定位装置示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
图1为本申请实施例提供的一种抽能电抗器匝间故障的定位方法的流程示意图，下面结合图1对本申请实施例提供的方法进行详细说明。
步骤S101，计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量。
抽能电抗器主电抗侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000041
电流采样值经傅里叶变换计算主电抗侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000042
计算主电抗侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000043
计算主电抗侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000044
T为工频周期；
抽能电抗器抽能侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000051
电流采样值经傅里叶变换计算抽能侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000052
计算抽能侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000053
计算抽能侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000054
T为工频周期。
步骤S102，当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数。
抽能电抗器等效电路模型及短路试验如图2所示，当抽能电抗器短路时，当将抽能侧绕组短路，在主电抗侧A相绕组施加电压UAX，测量主电抗侧A相电流幅值IA，测量抽能侧A相电流幅值Ia，计算电流变化系数
Figure BDA0002233524920000055
步骤S103，根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据；利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据。
高低定值切换判据的公式为，
Figure BDA0002233524920000056
式中：kf为定值切换判据的倍数定值，Ie为主电抗侧额定电流；
满足定值切换判据时采用低定值，Iset＝Iset.L，不满足定值切换判据时采用高定值，Iset＝Iset.H。
利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据，包括：
判据1为：
Figure BDA0002233524920000057
判据2为：
Figure BDA0002233524920000058
判据3为：
Figure BDA0002233524920000059
判据4为：
Figure BDA00022335249200000510
若满足判据1、判据2，以及判据3中的任意一个，同时满足判据4，则抽能电抗器保护动作。
步骤S104，根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置。
抽能电抗器匝间故障定位逻辑如图3所示，若抽能电抗器保护动作，且判据4采用高定值，则匝间故障发生在抽能电抗器主电抗侧；
若抽能电抗器保护动作，且判据4采用低定值，则匝间故障发生在抽能电抗器抽能侧。
抽能电抗器发生区外母线A相金属性接地故障。如图4(a)所示，定值切换判据不满足条件，保护判据4采用高定值。如图4(b)所示，抽能电抗器匝间保护判据1、判据2、判据3、判据4均不动作，不满足抽能电抗器保护动作条件，保护可靠不动作。
抽能电抗器发生主电抗侧A相1％匝间故障。如图5(a)所示，定值切换判据不满足条件，保护判据4采用高定值。如图5(b)所示，抽能电抗器匝间保护判据1和判据4满足动作条件，根据保护动作逻辑，抽能电抗器保护可靠动作，且定位为主电抗侧故障。
抽能电抗器发生抽能侧A相5％匝间故障。如图6(a)所示，定值切换判据满足条件，保护判据4采用低定值。如图6(b)所示，抽能电抗器匝间保护判据2和判据4满足动作条件，根据保护动作逻辑，抽能电抗器保护可靠动作，且定位为抽能侧故障。
与本申请提供的一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，相对应的，本申请同时提供一种抽能电抗器匝间故障的定位装置700，如图7所示，包括：
零序电流及零序电流突变量计算单元710，用于计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量；
电流变化系数计算单元720，用于当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数；
保护判据构成单元730，用于根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据；利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据；
故障位置确定单元740，用于根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置。
优选的，零序电流及零序电流突变量计算单元，包括：
主电抗侧电流及零序电流计算子单元，抽能电抗器主电抗侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000061
电流采样值经傅里叶变换计算主电抗侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000062
计算主电抗侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000063
计算主电抗侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000064
T为工频周期；
抽能侧电流及零序电流计算子单元，抽能电抗器抽能侧电流互感器采样值为
Figure BDA0002233524920000071
电流采样值经傅里叶变换计算抽能侧电流相量值
Figure BDA0002233524920000072
计算抽能侧零序电流：
Figure BDA0002233524920000073
计算抽能侧零序电流突变量：
Figure BDA0002233524920000074
T为工频周期。
优选的，保护判据构成单元，包括：
高低定值切换判据确定子单元，高低定值切换判据的公式为，
Figure BDA0002233524920000075
式中：kf为定值切换判据的倍数定值，Ie为主电抗侧额定电流；
满足定值切换判据时采用低定值，Iset＝Iset.L，不满足定值切换判据时采用高定值，Iset＝Iset.H。
优选的，故障位置确定单元，包括：
故障位置确定子单元，若抽能电抗器保护动作，且判据4采用高定值，则匝间故障发生在抽能电抗器主电抗侧；
故障位置确定子单元，若抽能电抗器保护动作，且判据4采用低定值，则匝间故障发生在抽能电抗器抽能侧。
本申请提供的一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，能够达到以下效果：
(1)抽能电抗器保护无需电压量，在PT断线的情况保护能可靠动作；
(2)抽能电抗器保护能同时保护主电抗绕组匝间故障和抽能绕组匝间故障，并对故障位置进行定位；
(3)抽能电抗器保护灵敏度高，能识别轻微匝间故障；
(4)抽能电抗器保护定值无需人工整定，解决了现有抽能电抗器保护定值整定困难的问题。
综上，本申请提供一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，利用抽能并联电抗器低耦合的特性，基于高低定值判据构成抽能电抗器故障定位方法，提高抽能电抗器保护的可靠性，保证抽能电抗器安全运行。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种抽能电抗器匝间故障的定位方法，其特征在于，包括：
计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量，包括：抽能电抗器主电抗侧电流互感器采样值为
Figure FDA0003659488200000011
电流采样值经傅里叶变换计算主电抗侧电流相量值
Figure FDA0003659488200000012
Figure FDA0003659488200000013
计算主电抗侧零序电流：
Figure FDA0003659488200000014
计算主电抗侧零序电流突变量：
Figure FDA0003659488200000015
T为工频周期；抽能电抗器抽能侧电流互感器采样值为
Figure FDA0003659488200000016
电流采样值经傅里叶变换计算抽能侧电流相量值
Figure FDA0003659488200000017
Figure FDA0003659488200000018
计算抽能侧零序电流：
Figure FDA0003659488200000019
计算抽能侧零序电流突变量：
Figure FDA00036594882000000110
T为工频周期；
当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数，包括：当抽能电抗器短路时，当将抽能侧绕组短路，在主电抗侧A相绕组施加电压UAX，测量主电抗侧A相电流幅值IA，测量抽能侧A相电流幅值Ia，计算电流变化系数
Figure FDA00036594882000000111
根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据，包括：
高低定值切换判据的公式为，
Figure FDA00036594882000000112
式中：kf为定值切换判据的倍数定值，Ie为主电抗侧额定电流；
满足定值切换判据时采用低定值，Iset＝Iset.L，不满足定值切换判据时采用高定值，Iset＝Iset.H；利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据；
根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据，包括：
判据1为：
Figure FDA00036594882000000113
判据2为：
Figure FDA00036594882000000114
判据3为：
Figure FDA00036594882000000115
判据4为：
Figure FDA00036594882000000116
若满足判据1、判据2，以及判据3中的任意一个，同时满足判据4，则抽能电抗器保护动作。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置，包括：
若抽能电抗器保护动作，且判据4采用高定值，则匝间故障发生在抽能电抗器主电抗侧；
若抽能电抗器保护动作，且判据4采用低定值，则匝间故障发生在抽能电抗器抽能侧。
4.一种抽能电抗器匝间故障的定位装置，其特征在于，包括：
零序电流及零序电流突变量计算单元，用于计算抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量，包括：2抽能电抗器主电抗侧电流互感器采样值为
Figure FDA0003659488200000021
电流采样值经傅里叶变换计算主电抗侧电流相量值
Figure FDA0003659488200000022
Figure FDA0003659488200000023
计算主电抗侧零序电流：
Figure FDA0003659488200000024
计算主电抗侧零序电流突变量：
Figure FDA0003659488200000025
T为工频周期；抽能电抗器抽能侧电流互感器采样值为
Figure FDA0003659488200000026
电流采样值经傅里叶变换计算抽能侧电流相量值
Figure FDA0003659488200000027
Figure FDA0003659488200000028
计算抽能侧零序电流：
Figure FDA0003659488200000029
计算抽能侧零序电流突变量：
Figure FDA00036594882000000210
T为工频周期；
电流变化系数计算单元，用于当抽能电抗器短路时，计算抽能电抗器电流变化系数，包括：当抽能电抗器短路时，当将抽能侧绕组短路，在主电抗侧A相绕组施加电压UAX，测量主电抗侧A相电流幅值IA，测量抽能侧A相电流幅值Ia，计算电流变化系数
Figure FDA00036594882000000211
保护判据构成单元，用于根据抽能电抗器电流变化系数及抽能电抗器各侧零序电流突变量，构成高低定值切换判据，包括：
高低定值切换判据的公式为，
Figure FDA00036594882000000212
式中：kf为定值切换判据的倍数定值，Ie为主电抗侧额定电流；
满足定值切换判据时采用低定值，Iset＝Iset.L，不满足定值切换判据时采用高定值，Iset＝Iset.H；利用抽能电抗器各侧零序电流及零序电流突变量构成抽能电抗器匝间保护判据；
故障位置确定单元，用于根据所述高低定值切换判据和电抗器匝间保护判据，确定抽能电抗器匝间故障位置。
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