CN110912078B - 一种串联变压器匝间故障环流定位方法及装置 - Google Patents

一种串联变压器匝间故障环流定位方法及装置 Download PDF

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CN110912078B CN201910975749.0A CN201910975749A CN110912078B CN 110912078 B CN110912078 B CN 110912078B CN 201910975749 A CN201910975749 A CN 201910975749A CN 110912078 B CN110912078 B CN 110912078B
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杜丁香
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吕鹏飞
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张志�
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    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • H02H7/045—Differential protection of transformers

Abstract

本发明公开了一种串联变压器匝间故障环流定位方法，包括：确定零序电流比值判据、谐波比值判据，以及零序电压比值判据；当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障；当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障，能够可靠定位匝间故障，解决对串联变压器匝间故障定位方法的需求问题。

Description

一种串联变压器匝间故障环流定位方法及装置
技术领域
本申请涉及继电保护领域，具体涉及一种串联变压器匝间故障环流定位方法，同时涉及一种串联变压器匝间故障环流定位装置
背景技术
随着电力系统输电走廊日趋饱和，依靠建设新输电线路来增加输送容量将会越来越困难，大型互联网络提高电网输送功率、降低损耗等需求成为了迫切需要解决的难点问题。统一潮流控制器(UPFC)为迄今为止功能最全面的新一代柔性交流输电设备能分别或同时实现并联补偿、串联补偿、移相和端电压调节等多种基本功能，其在实际工程中的应用具有较为明显的技术优势，应用前景广阔。
串联变压器是UPFC系统的重要组成部分，其阀侧绕组与换流阀相连，网侧绕组直接串入输电线路，给线路注入幅值和相角均可控的电压矢量，从而实现功率调节功能。串联变压器运行方式的特殊性决定了其结构及特性与传统变压器有很大的不同。
目前串联变压器配置纵差保护来隔离匝间故障，当网侧电流与折算至网侧的阀侧电流的相量和大于启动门槛且满足动作特性时，保护立即动作出口，闭合串联变压器网侧、阀侧开关。但纵差保护在小匝间故障时易拒动，且无法区分网侧匝间故障和阀侧匝间故障，不能可靠定位匝间故障，不利于后续检修工作。
为了能够可靠定位匝间故障，便于开展后续检修工作，有必要提出一种串联变压器匝间故障环流定位方法。
发明内容
本申请提供一种串联变压器匝间故障环流定位方法，能够可靠定位匝间故障，解决对串联变压器匝间故障环流的定位方法的需求问题。
本申请提供一种串联变压器匝间故障环流定位方法，包括：
确定零序电流比值判据、谐波比值判据，以及零序电压比值判据；
当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障；
当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据都不满足，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障。
优选的，所述根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障，包括：
若至少满足零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的一个判据，则判断发生串联变压器网侧匝间故障。
优选的，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障，包括：
若零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据都不满足，则判断发生串联变压器阀侧匝间故障。
优选的，确定零序电流比值判据，包括：
零序电流比值判据为，
Figure RE-GDA0002374647730000021
其中，
Figure RE-GDA0002374647730000022
为平衡绕组零序电流基波分量，Itdc为平衡绕组电流直流分量幅值，
Figure RE-GDA0002374647730000023
为平衡绕组电流基波分量，
Figure RE-GDA0002374647730000024
为网侧绕组零序电流基波分量，I0set为第一零序环流定值，Itset为第一谐波比值定值，γ为零序电流比值定值；
优选的，确定谐波比值判据，包括：
谐波比值判据为，
Figure RE-GDA0002374647730000025
其中，I'0set为第二零序环流定值，I'tset为第二谐波比值定值；
优选的，确定零序电压比值判据，包括：
零序电压比值判据为，
Figure RE-GDA0002374647730000026
其中，I”0set为第三零序环流定值，I”tset为第三谐波比值定值，α为零序电压比值定值，
Figure RE-GDA0002374647730000027
为网侧零序电压差，
Figure RE-GDA0002374647730000028
Figure RE-GDA0002374647730000029
为 A相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure RE-GDA00023746477300000210
为A相网侧绕组另一端对地电压基波相量，
Figure RE-GDA00023746477300000211
为B相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure RE-GDA00023746477300000212
为B相网侧绕组另一端对地电压基波相量，
Figure RE-GDA00023746477300000213
为C相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure RE-GDA00023746477300000214
为C相网侧绕组另一端对地电压基波相量，3ΔU0MAX为N个采样点中网侧零序电压差的最大值。
本申请同时提供一种串联变压器匝间故障环流定位装置，其特征在于，包括：
判据确定单元，用于确定零序电流比值判据、谐波比值判据，以及零序电压比值判据；
网侧匝间故障确定单元，用于当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障；
阀侧匝间故障确定单元，用于当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障。
本申请提供一种串联变压器匝间故障环流定位方法，能够可靠定位匝间故障，首先确定相关判据，在已判断出匝间故障后根据相关判据的逻辑出口，可判断匝间故障发生在网侧绕组还是阀侧绕组，利于后续检修工作，解决对串联变压器匝间故障环流的定位方法的需求问题。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种串联变压器匝间故障环流定位方法的流程示意图；
图2是本申请实施例涉及的一种基于平衡绕组环流的串联变压器匝间故障环流的定位方法逻辑图；
图3是本申请实施例涉及的UPFC串联变压器结构图；
图4是本申请实施例提供的一种串联变压器匝间故障环流定位装置示意图。
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串联变压器匝间故障环流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，确定零序电流比值判据、谐波比值判据，以及零序电压比值判据。
零序电流比值判据为，
Figure RE-GDA0002374647730000041
其中，
Figure RE-GDA0002374647730000042
为平衡绕组零序电流基波分量，Itdc为平衡绕组电流直流分量幅值，
Figure RE-GDA0002374647730000043
为平衡绕组电流基波分量，平衡绕组电流从图3中的TV2获取。
Figure RE-GDA0002374647730000044
为网侧绕组零序电流基波分量，从图3中的TV1获取。I0set为第一零序环流定值，Itset为第一谐波比值定值，γ为零序电流比值定值；
谐波比值判据为，
Figure RE-GDA0002374647730000045
其中，I'0set为第二零序环流定值，I'tset为第二谐波比值定值；
零序电压比值判据为，
Figure RE-GDA0002374647730000046
其中，I”0set为第三零序环流定值，I”tset为第三谐波比值定值，α为零序电压比值定值，
Figure RE-GDA00023746477300000414
为网侧零序电压差，
Figure RE-GDA0002374647730000047
Figure RE-GDA0002374647730000048
为 A相网侧绕组一端对地电压基波相量，从图3中的TV1获取。
Figure RE-GDA0002374647730000049
为A相网侧绕组另一端对地电压基波相量，从图3中的TV2获取。
Figure RE-GDA00023746477300000410
为B相网侧绕组一端对地电压基波相量，从图3中的TV1获取。
Figure RE-GDA00023746477300000411
为B相网侧绕组另一端对地电压基波相量，从图3中的TV2获取。
Figure RE-GDA00023746477300000412
为C相网侧绕组一端对地电压基波相量，从图3中的TV1获取。
Figure RE-GDA00023746477300000413
为C相网侧绕组另一端对地电压基波相量，从图3中的TV2获取。3ΔU0MAX为N个采样点中网侧零序电压差的最大值。
步骤S102，当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障。
如图2所示，当已判定为匝间故障时，零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据三者采用“或”门逻辑出口，至少满足三者中的一个判据时，判断发生串联变压器网侧匝间故障。
步骤S103，当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据都，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障。
如图2所示，当已判定为匝间故障时，零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据三者采用“或”门逻辑出口，三者中的一个判据都不满足时，判断发生串联变压器阀侧匝间故障
下面再以UPFC串联变压器发生匝间故障，对本申请提供的故障定位方法进行详细说明。
UPFC串联变压器结构图如图3所示，串联变压器的网侧、阀侧和平衡绕组分别采用III型接线、Y型接线和Δ型接线。串联变压器的网侧绕组串接于线路PN的首端；阀侧绕组直接与串联换流器连接，其中性点经大电阻R接地；平衡绕组不带负载。Zpn为线路等效阻抗。QF1和QF3分别表示线路PN两侧的断路器。QF2、QF4分别为串联变压器网侧绕组和阀侧绕组旁路断路器。TA1、 TA2为电流互感器。TV1、TV2为电压互感器。
具体步骤如下：
(1)采集电压互感器TV1、TV2的三相电压采样值、电流互感器TA1、TA2的三相电流采样值，计算TA1的网侧绕组零序电流基波分量
Figure RE-GDA0002374647730000051
计算TV1的网侧绕组一端对地电压基波相量
Figure RE-GDA0002374647730000052
计算TV2的网侧绕组另一端对地电压基波相量
Figure RE-GDA0002374647730000053
计算网侧零序电压差
Figure RE-GDA0002374647730000054
及N个采样点内的最大采样值3ΔU0MAX。计算TA2的平衡绕组电流直流分量幅值Itdc，计算平衡绕组电流基波分量
Figure RE-GDA00023746477300000511
计算平衡绕组零序电流基波分量
Figure RE-GDA0002374647730000055
(2)计算
Figure RE-GDA0002374647730000056
若
Figure RE-GDA0002374647730000057
则满足零序电流比值判据，判断为网侧匝间故障；否则进入步骤(3)。
(3)若
Figure RE-GDA0002374647730000058
则满足谐波比值判据，判断为网侧匝间故障；否则进入步骤(4)。
(4)计算
Figure RE-GDA0002374647730000059
若
Figure RE-GDA00023746477300000510
则满足零序电压比值判据，判断为网侧匝间故障；否则判断为阀侧匝间故障。
与本申请提供的一种串联变压器匝间故障环流定位方法，相对应的，本申请同时提供一种串联变压器匝间故障环流定位装置400，如图4所示，包括：
判据确定单元410，用于确定零序电流比值判据、谐波比值判据，以及零序电压比值判据；
网侧匝间故障确定单元420，用于当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障；
阀侧匝间故障确定单元430，用于当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障。
本申请提供一种串联变压器匝间故障环流定位方法，能够可靠定位匝间故障，首先确定相关判据，在已判断出匝间故障后根据相关判据的逻辑出口，可判断匝间故障发生在网侧绕组还是阀侧绕组，利于后续检修工作，解决对串联变压器匝间故障定位方法的需求问题。
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)

1.一种串联变压器匝间故障环流定位方法，其特征在于，包括：
确定零序电流比值判据、谐波比值判据，以及零序电压比值判据，其中，零序电流比值判据为，
Figure FDA0003621760790000011
其中，
Figure FDA0003621760790000012
为平衡绕组零序电流基波分量，Itdc为平衡绕组电流直流分量幅值，
Figure FDA0003621760790000013
为平衡绕组电流基波分量，
Figure FDA0003621760790000014
为网侧绕组零序电流基波分量，I0set为第一零序环流定值，Itset为第一谐波比值定值，γ为零序电流比值定值；
谐波比值判据为，
Figure FDA0003621760790000015
其中，I'0set为第二零序环流定值，I'tset为第二谐波比值定值；
零序电压比值判据为，
Figure FDA0003621760790000016
其中，I”0set为第三零序环流定值，I”tset为第三谐波比值定值，α为零序电压比值定值，
Figure FDA0003621760790000017
为网侧零序电压差，
Figure FDA0003621760790000018
Figure FDA0003621760790000019
为A相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000110
为A相网侧绕组另一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000111
为B相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000112
为B相网侧绕组另一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000113
为C相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000114
为C相网侧绕组另一端对地电压基波相量，3ΔU0MAX为N个采样点中网侧零序电压差的最大值；
当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障；
当串联变压器发生匝间故障时，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的至少一个判据，判断是否发生串联变压器网侧匝间故障，包括：
若至少满足零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的一个判据，则判断发生串联变压器网侧匝间故障。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据，判断是否发生串联变压器阀侧匝间故障，包括：
若零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据都不满足，则判断发生串联变压器阀侧匝间故障。
4.一种串联变压器匝间故障环流定位装置，其特征在于，包括：
判据确定单元，用于确定零序电流比值判据、谐波比值判据，以及零序电压比值判据，其中，零序电流比值判据为，
Figure FDA0003621760790000021
其中，
Figure FDA0003621760790000022
为平衡绕组零序电流基波分量，Itdc为平衡绕组电流直流分量幅值，
Figure FDA0003621760790000023
为平衡绕组电流基波分量，
Figure FDA0003621760790000024
为网侧绕组零序电流基波分量，I0set为第一零序环流定值，Itset为第一谐波比值定值，γ为零序电流比值定值；
谐波比值判据为，
Figure FDA0003621760790000025
其中，I'0set为第二零序环流定值，I'tset为第二谐波比值定值；
零序电压比值判据为，
Figure FDA0003621760790000026
其中，I”0set为第三零序环流定值，I”tset为第三谐波比值定值，α为零序电压比值定值，
Figure FDA0003621760790000027
为网侧零序电压差，
Figure FDA0003621760790000028
Figure FDA0003621760790000029
为A相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000210
为A相网侧绕组另一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000211
为B相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000212
为B相网侧绕组另一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000213
为C相网侧绕组一端对地电压基波相量，
Figure FDA00036217607900000214
为C相网侧绕组另一端对地电压基波相量，3ΔU0MAX为N个采样点中网侧零序电压差的最大值；
网侧匝间故障确定单元，用于当串联变压器发生匝间故障时，至少满足零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据中的一个判据，判断为串联变压器网侧匝间故障；
阀侧匝间故障确定单元，用于当串联变压器发生匝间故障时，零序电流比值判据、谐波比值判据和零序电压比值判据都不满足，判断为串联变压器阀侧匝间故障。
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