CN111244894B - 一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质，该方法包括：获取变压器在第一采样时刻下三相的高压、中压和低压三侧的电流，通过计算得到第一差动电流；获取变压器在第二采样时刻下三相的高压、中压和低压三侧的电流，通过计算得到第二差动电流；根据第一差动电流与第二差动电流，得到差动电流增量；计算每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，判断差动电流增量是否不小于三侧的电流增量的绝对值的最大值；若是，则根据差动电流增量求取正序分量和负序分量；当正序分量和负序分量相等时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。本发明能有效提高差动保护的灵敏性和可靠性。

Description

一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电力设备运行管理技术领域，尤其涉及一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质。
背景技术
当前，变压器内部匝间短路故障时的保护方法通常为差动保护，但在实际运行中，当变压器发生轻微匝间短路时，差动保护不能起到有效的保护作用，灵敏性不高。此外，对于电力系统中常用的YyD11变压器，当低压角接绕组出线发生单相对地故障时，如果故障点位于电流互感器与低压套管出线之间，差动保护也不会动作，由此对变压器安全运行造成较大影响。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质，基于差动电流增量的正负序保护，能有效提高差动保护的灵敏性和可靠性。
为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种变压器绕组匝间短路的保护方法，包括以下步骤：
获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，所述第一采样时刻与所述第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1；
根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量；
计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的所述差动电流增量是否大于或等于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值；
若是，则将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量；
判断所述正序分量和所述负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值；
当上述条件均满足时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
优选地，所述方法还包括：
若每一相的所述差动电流增量小于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值，则继续采集数据。
优选地，所述获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流，具体包括：
获取所述变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t)；其中，i＝A、B、C，分别代表所述变压器三相中A相、B相和C相；j＝H、M、L，分别代表高压侧、中压侧和低压侧；t为所述第一采样时刻；
通过IdA(t)＝IAH(t)+IAM(t)+IAL(t)计算得到在所述第一采样时刻下A相的第一差动电流；其中，IdA(t)为A相的第一差动电流；
通过IdB(t)＝IBH(t)+IBM(t)+IBL(t)计算得到在所述第一采样时刻下B相的第一差动电流；其中，IdB(t)为B相的第一差动电流；
通过IdC(t)＝ICH(t)+ICM(t)+ICL(t)计算得到在所述第一采样时刻下C相的第一差动电流；其中，IdC(t)为C相的第一差动电流。
优选地，所述获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流，具体包括：
获取所述变压器在所述第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t-kN)；其中，t-kN为所述第二采样时刻，N为所述采样周期，N＝1/f，f为频率；
通过IdA(t-kN)＝IAH(t-kN)+IAM(t-kN)+IAL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下A相的第二差动电流；其中，IdA(t-kN)为A相的第二差动电流；
通过IdB(t-kN)＝IBH(t-kN)+IBM(t-kN)+IBL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下B相的第二差动电流；其中，IdB(t-kN)为B相的第二差动电流；
通过IdC(t-kN)＝ICH(t-kN)+ICM(t-kN)+ICL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下C相的第二差动电流；其中，IdC(t-kN)为C相的第二差动电流。
优选地，所述根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量，具体包括：
根据A相的第一差动电流IdA(t)与A相的第二差动电流IdA(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdA(t)；其中，ΔIdA(t)为A相的差动电流增量；
根据B相的第一差动电流IdB(t)与B相的第二差动电流IdB(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdB(t)；其中，ΔIdB(t)为B相的差动电流增量；
根据C相的第一差动电流IdC(t)与C相的第二差动电流IdC(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下C相对应的差动电流增量ΔIdC(t)；其中，ΔIdC(t)为C相的差动电流增量。
优选地，所述计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，具体包括：
通过ΔIAj(t)＝IAj(t)-IAj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下A相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIAj(t)为A相不同电压侧的电流增量；
通过ΔIBj(t)＝IBj(t)-IBj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下B相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIBj(t)为B相不同电压侧的电流增量；
通过ΔICj(t)＝ICj(t)-ICj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下C相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔICj(t)为C相不同电压侧的电流增量。
优选地，所述将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量，具体包括：
若所述变压器的A相出现单相接地故障，故障电流为ΔI，则ΔIdA(t)＝ΔI，ΔIdB(t)＝0，ΔIdC(t)＝0；
将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到
Figure GDA0002953155940000041
其中，ΔId1为所述正序分量，ΔId2为负序分量，ΔId0为零序分量；
转换后，得到
Figure GDA0002953155940000042
本发明另一实施例提供了一种变压器绕组匝间短路的保护装置，所述装置包括：
第一差动电流获取模块，用于获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
第二差动电流获取模块，用于获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，所述第一采样时刻与所述第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1；
差动电流增量获取模块，用于根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量；
相侧电流增量计算模块，用于计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的所述差动电流增量是否大于或等于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值；
对称分量计算模块，用于若是，则将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量；
判断模块，用于判断所述正序分量和所述负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值；
保护模块，用于当上述条件均满足时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
本发明还有一实施例对应提供了一种使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的变压器绕组匝间短路的保护方法。
本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一项所述的变压器绕组匝间短路的保护方法。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质，基于差动增量的正、负序保护方法，可有效排除外部因素的影响，提高差动保护的可靠性和灵敏性，保证变压器的安全运行。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种变压器绕组匝间短路的保护方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种高压绕组匝间短路等效电路示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种变压器绕组匝间短路的保护装置的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的一种使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种变压器绕组匝间短路的保护方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S7：
S1、获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
S2、获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，所述第一采样时刻与所述第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1；
S3、根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量；
S4、计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的所述差动电流增量是否均大于或等于该相每一侧的电流增量的绝对值；
S5、若是，则将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量；
S6、判断所述正序分量和所述负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值；
S7、当上述条件均满足时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
参见图2，是本发明一实施例提供的一种高压绕组匝间短路等效电路示意图。由图2可知，绕组发生匝间短路后，高压系统直接向其提供能量，中压系统通过电磁耦合后也向其提供能量，此时相当于匝间短路环为一个单相短路负载。
具体地，获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，即每一相对应都有高压、中压和低压三侧，并通过计算得到在第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
为了知晓差动电流，就要获取变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，第一采样时刻与第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1，k为正整数。优选地，k＝1。
根据每一相对应的第一差动电流与第二差动电流，得到变压器在第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量。也就是根据任意两个采样周期中对应的电流数据，即可求得差动电流增量。
计算在第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的差动电流增量是否大于或等于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值，这是为了区分变压器发生的是内部故障还是外部故障，若符合要求，则为内部故障。
若是，则将差动电流增量进行对称分量计算，得到变压器在第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量。
考虑到采集计量等误差，差动电流增量的正负分量、负序分量并不是完全相等，所以要采用一定的方法判断正负分量和负序分量是否相等。这里列举其中一种，还可以是其他类似的方法。判断正序分量和负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值。采用数学表达，则有，当
Figure GDA0002953155940000081
认为ΔId1＝ΔId2；其中，|ΔId1|为正序分量，|ΔId2|为负序分量，ΔI为故障电流，|ΔId1|′为正序分量电流的幅值，|ΔId2|′为负序分量电流的幅值，angle(ΔId1)为正序分量电流的角度，angle(ΔId2)为负序分量电流的角度，m为第一阈值，β1为第二阈值，β2为第三阈值。
当上述条件均满足时，并持续一定时间，则表明变压器内部发生故障，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
本发明实施例1提供的一种变压器绕组匝间短路的保护方法，基于差动增量的正、负序保护方法，可有效排除外部因素的影响，提高差动保护的可靠性和灵敏性，保证变压器的安全运行。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
若每一相的所述差动电流增量小于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值，则继续采集数据。
具体地，若每一相的差动电流增量小于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值，则继续采集数据。这时对应的是外部故障的情况，由传统的保护技术进行保护，本发明主要针对于内部故障的保护。
作为上述方案的改进，所述获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流，具体包括：
获取所述变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t)；其中，i＝A、B、C，分别代表所述变压器三相中A相、B相和C相；j＝H、M、L，分别代表高压侧、中压侧和低压侧；t为所述第一采样时刻；
通过IdA(t)＝IAH(t)+IAM(t)+IAL(t)计算得到在所述第一采样时刻下A相的第一差动电流；其中，IdA(t)为A相的第一差动电流；
通过IdB(t)＝IBH(t)+IBM(t)+IBL(t)计算得到在所述第一采样时刻下B相的第一差动电流；其中，IdB(t)为B相的第一差动电流；
通过IdC(t)＝ICH(t)+ICM(t)+ICL(t)计算得到在所述第一采样时刻下C相的第一差动电流；其中，IdC(t)为C相的第一差动电流。
具体地，获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t)；其中，i＝A、B、C，分别代表变压器三相中A相、B相和C相；j＝H、M、L，H代表高压侧，M代表中压侧和L代表低压侧；t为第一采样时刻。
通过IdA(t)＝IAH(t)+IAM(t)+IAL(t)计算得到在第一采样时刻下A相的第一差动电流；其中，IdA(t)为A相的第一差动电流。
通过IdB(t)＝IBH(t)+IBM(t)+IBL(t)计算得到在第一采样时刻下B相的第一差动电流；其中，IdB(t)为B相的第一差动电流。
通过IdC(t)＝ICH(t)+ICM(t)+ICL(t)计算得到在第一采样时刻下C相的第一差动电流；其中，IdC(t)为C相的第一差动电流。
由上面的计算可知，每一相的第一差动电流等于高压、中压和低压三侧的电流之和。这是因为变压器发生内部故障时，高、中、低三侧电流均从母线侧流向变压器内部，即三侧电流方向相同。
作为上述方案的改进，所述获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流，具体包括：
获取所述变压器在所述第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t-kN)；其中，t-kN为所述第二采样时刻，N为所述采样周期，N＝1/f，f为频率；
通过IdA(t-kN)＝IAH(t-kN)+IAM(t-kN)+IAL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下A相的第二差动电流；其中，IdA(t-kN)为A相的第二差动电流；
通过IdB(t-kN)＝IBH(t-kN)+IBM(t-kN)+IBL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下B相的第二差动电流；其中，IdB(t-kN)为B相的第二差动电流：
通过IdC(t-kN)＝ICH(t-kN)+ICM(t-kN)+ICL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下C相的第二差动电流；其中，IdC(t-kN)为C相的第二差动电流。
具体地，获取变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t-kN)；其中，t-kN为第二采样时刻，N为采样周期，N＝1/f，f为频率；
通过IdA(t-kN)＝IAH(t-kN)+IAM(t-kN)+IAL(t-kN)计算得到在第二采样时刻下A相的第二差动电流；其中，IdA(t-kN)为A相的第二差动电流；
通过IdB(t-kN)＝IBH(t-kN)+IBM(t-kN)+IBL(t-kN)计算得到在第二采样时刻下B相的第二差动电流；其中，IdB(t-kN)为B相的第二差动电流；
通过IdC(t-kN)＝ICH(t-kN)+ICM(t-kN)+ICL(t-kN)计算得到在第二采样时刻下C相的第二差动电流；其中，IdC(t-kN)为C相的第二差动电流。
第二采样时刻的工作原理跟第一采样时刻的是一样的，在此不赘述。
作为上述方案的改进，所述根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量，具体包括：
根据A相的第一差动电流IdA(t)与A相的第二差动电流IdA(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdA(t)；其中，ΔIdA(t)为A相的差动电流增量；
根据B相的第一差动电流IdB(t)与B相的第二差动电流IdB(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdB(t)；其中，ΔIdB(t)为B相的差动电流增量；
根据C相的第一差动电流IdC(t)与C相的第二差动电流IdC(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下C相对应的差动电流增量ΔIdC(t)；其中，ΔIdC(t)为C相的差动电流增量。
具体地，根据A相的第一差动电流IdA(t)与A相的第二差动电流IdA(t-kN)的差值，得到变压器在第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdA(t)；其中，ΔIdA(t)为A相的差动电流增量。
根据B相的第一差动电流IdB(t)与B相的第二差动电流IdB(t-kN)的差值，得到变压器在所述第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdB(t)；其中，ΔIdB(t)为B相的差动电流增量。
根据C相的第一差动电流IdC(t)与C相的第二差动电流IdC(t-kN)的差值，得到变压器在第一采样时刻下C相对应的差动电流增量ΔIdC(t)；其中，ΔIdC(t)为C相的差动电流增量。
得到各相的差动电流增量，就可以进行求解正序分量和负序分量，从而引出差动保护方法。
作为上述方案的改进，所述计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，具体包括：
通过ΔIAj(t)＝IAj(t)-IAj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下A相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIAj(t)为A相不同电压侧的电流增量；
通过ΔIBj(t)＝IBj(t)-IBj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下B相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIBj(t)为B相不同电压侧的电流增量；
通过ΔICj(t)＝ICj(t)-ICj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下C相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔICj(t)为C相不同电压侧的电流增量。
具体地，通过ΔIAj(t)＝IAj(t)-IAj(t-kN)计算在第一采样时刻下A相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIAj(t)为A相不同电压侧的电流增量；
通过ΔIBj(t)＝IBj(t)-IBj(t-kN)计算在第一采样时刻下B相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIBj(t)为B相不同电压侧的电流增量；
通过ΔICj(t)＝ICj(t)-ICj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下C相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔICj(t)为C相不同电压侧的电流增量。
求取每一相的不同压力侧的电流增量，是为了判断变压器发生的是内部故障还是外部故障，当变压器发生的是内部故障，高压、中压、低压三侧电流均从母线侧流向变压器内部，即三侧电流方向相同，变压器差动电流大于等于三侧电流增量绝对值的最大值，在数学上表示为：|ΔId|≥max{|ΔIj|，j＝H，M，L}；其中，|ΔId|＝|ΔIH+ΔIM+ΔIL|＝|ΔIH|+|ΔIM|+|ΔIL|；ΔIH，ΔIM，ΔIL表示高压、中压和低压侧电流增量。这里的数学表示适用于A相、B相和C相三相中任一相的差动电流的判断，为了方便描述，在此不将每一相都一一写出来。
当变压器发生的是外部故障，电流从非故障侧流向故障侧，即非故障侧电流从母线流向变压器，故障侧电流从变压器流向母线，因此，故障前后差动电流的增量ΔId为：|ΔId|＝|ΔInf1+ΔInf2-ΔIf|＝|ΔIf|-|ΔInf1|-|ΔInf2|；其中，下标“f”表示故障侧，下标“nf1，nf2”表示非故障侧1和非故障侧2；所以有|ΔId|＜|ΔIf|＝max{|ΔIi|，i＝H，M，L}。同样地，这里的数学表示适用于A相、B相和C相三相中任一相的差动电流的判断。
作为上述方案的改进，所述将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流的正序分量增量和负序分量增量，具体包括：
若所述变压器的A相出现单相接地故障，故障电流为ΔI，则ΔIdA(t)＝ΔI，ΔIdB(t)＝0，ΔIdC(t)＝0；
将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到
Figure GDA0002953155940000131
其中，ΔId1为所述正序分量，ΔId2为负序分量，ΔId0为零序分量；
转换后，得到
Figure GDA0002953155940000132
需要说明的是，为了说明对称分量计算过程，该实施例以变压器的A相出现短路故障，故障电流为ΔI来进行说明。当A相为故障相，则匝间短路时会在故障相附加一个单相短路负载，而非故障相不会有。因此，匝间短路故障发生后，在单相短路负载的作用下，故障相绕组中会增加一个故障电流ΔI。对于轻微的匝间短路，由于短路匝数很少，因此在故障相绕组中增加的故障电流ΔI也很小，可认为ΔI不会对非故障相产生影响。
具体地，若变压器的A相出现单相接地故障，故障电流为ΔI，则ΔIdA(t)＝ΔI，ΔIdB(t)＝0，ΔIdC(t)＝0；
将差动电流增量进行对称分量计算，得到
Figure GDA0002953155940000133
其中，ΔId1为正序分量，ΔId2为负序分量，ΔId0为零序分量；
转换后，得到
Figure GDA0002953155940000134
所以变压器绕组发生匝间短路故障前后，其差动电流增量的正负、负序分量相等。由于零序电流受变压器中性点是否直接接地、变压器铁心结构等因素的影响，为了不失普遍性，因此暂不考虑差动电流增量的零序分量。
当B相或者C相为故障相时，计算过程也是类似，在此不赘述。
参见图3，是本发明一实施例提供的一种变压器绕组匝间短路的保护装置的结构示意图，所述装置包括：
第一差动电流获取模块11，用于获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
第二差动电流获取模块12，用于获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，所述第一采样时刻与所述第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1；
差动电流增量获取模块13，用于根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量；
相侧电流增量计算模块14，用于计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的所述差动电流增量是否大于或等于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值；
对称分量计算模块15，用于若是，则将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流的正序分量和负序分量；
判断模块16，用于判断所述正序分量和所述负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值；
保护模块17，用于当上述条件均满足时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
本发明实施例所提供的一种变压器绕组匝间短路的保护装置能够实现上述任一实施例所述的变压器绕组匝间短路的保护方法的所有流程，装置中的各个模块、单元的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的变压器绕组匝间短路的保护方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。
参见图4，是本发明实施例提供的一种使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置的示意图，所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序，所述处理器10执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的变压器绕组匝间短路的保护方法。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器20中，并由处理器10执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在一种变压器绕组匝间短路的保护方法中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成第一差动电流获取模块、第二差动电流获取模块、差动电流增量获取模块、相侧电流增量计算模块、对称分量计算模块、判断模块和保护模块，各模块具体功能如下：
第一差动电流获取模块11，用于获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
第二差动电流获取模块12，用于获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，所述第一采样时刻与所述第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1；
差动电流增量获取模块13，用于根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量；
相侧电流增量计算模块14，用于计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的所述差动电流增量是否大于或等于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值；
对称分量计算模块15，用于若是，则将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流的正序分量和负序分量；
判断模块16，用于判断所述正序分量和所述负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值；
保护模块17，用于当上述条件均满足时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图4仅仅是一种使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置的示例，并不构成对所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者处理器10也可以是任何常规的处理器等，处理器10是所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置的各个部分。
存储器20可用于存储所述计算机程序和/或模块，处理器10通过运行或执行存储在存储器20内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器20内的数据，实现所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置的各种功能。存储器20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据程序使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的变压器绕组匝间短路的保护方法。
综上，本发明实施例所提供的一种变压器绕组匝间短路的保护方法、装置及存储介质，基于差动电流增量的正序、负序保护方法，通过将前、后时刻的差动电流相减，可有效消除外部因素的影响，如变压器不平衡负荷、励磁电流、分接位置、三相电压不平衡等，只保留故障信息，从而有效提高差动保护的可靠性和灵敏性。而且，本发明有效利用了差动电流增量的正序、负序信息，包括正序幅值、负序幅值以及角度，能更准确地判断故障的发生，从而启动有效保护。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变压器绕组匝间短路的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，所述第一采样时刻与所述第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1；
根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量；
计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的所述差动电流增量是否大于或等于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值；
若是，则将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量；
判断所述正序分量和所述负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值；
当上述条件均满足时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
2.如权利要求1所述的变压器绕组匝间短路的保护方法，其特征在于，所述方法还包括：
若每一相的所述差动电流增量小于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值，则继续采集数据。
3.如权利要求1所述的变压器绕组匝间短路的保护方法，其特征在于，所述获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流，具体包括：
获取所述变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t)；其中，i＝A、B、C，分别代表所述变压器三相中A相、B相和C相；j＝H、M、L，分别代表高压侧、中压侧和低压侧；t为所述第一采样时刻；
通过IdA(t)＝IAH(t)+IAM(t)+IAL(t)计算得到在所述第一采样时刻下A相的第一差动电流；其中，IdA(t)为A相的第一差动电流；
通过IdB(t)＝IBH(t)+IBM(t)+IBL(t)计算得到在所述第一采样时刻下B相的第一差动电流；其中，IdB(t)为B相的第一差动电流；
通过IdC(t)＝ICH(t)+ICM(t)+ICL(t)计算得到在所述第一采样时刻下C相的第一差动电流；其中，IdC(t)为C相的第一差动电流。
4.如权利要求3所述的变压器绕组匝间短路的保护方法，其特征在于，所述获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流，具体包括：
获取所述变压器在所述第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流Iij(t-kN)；其中，t-kN为所述第二采样时刻，N为所述采样周期，N＝1/f，f为频率；
通过IdA(t-kN)＝IAH(t-kN)+IAM(t-kN)+IAL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下A相的第二差动电流；其中，IdA(t-kN)为A相的第二差动电流；
通过IdB(t-kN)＝IBH(t-kN)+IBM(t-kN)+IBL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下B相的第二差动电流；其中，IdB(t-kN)为B相的第二差动电流；
通过IdC(t-kN)＝ICH(t-kN)+ICM(t-kN)+ICL(t-kN)计算得到在所述第二采样时刻下C相的第二差动电流；其中，IdC(t-kN)为C相的第二差动电流。
5.如权利要求4所述的变压器绕组匝间短路的保护方法，其特征在于，所述根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量，具体包括：
根据A相的第一差动电流IdA(t)与A相的第二差动电流IdA(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdA(t)；其中，ΔIdA(t)为A相的差动电流增量；
根据B相的第一差动电流IdB(t)与B相的第二差动电流IdB(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下A相对应的差动电流增量ΔIdB(t)；其中，ΔIdB(t)为B相的差动电流增量；
根据C相的第一差动电流IdC(t)与C相的第二差动电流IdC(t-kN)的差值，得到所述变压器在所述第一采样时刻下C相对应的差动电流增量ΔIdC(t)；其中，ΔIdC(t)为C相的差动电流增量。
6.如权利要求5所述的变压器绕组匝间短路的保护方法，其特征在于，所述计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，具体包括：
通过ΔIAj(t)＝IAj(t)-IAj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下A相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIAj(t)为A相不同电压侧的电流增量；
通过ΔIBj(t)＝IBj(t)-IBj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下B相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔIBj(t)为B相不同电压侧的电流增量；
通过ΔICj(t)＝ICj(t)-ICj(t-kN)计算在所述第一采样时刻下C相的高压、中压和低压三侧的电流增量；其中，ΔICj(t)为C相不同电压侧的电流增量。
7.如权利要求6所述的变压器绕组匝间短路的保护方法，其特征在于，所述将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量，具体包括：
若所述变压器的A相出现单相接地故障，故障电流为ΔI，则ΔIdA(t)＝ΔI，ΔIdB(t)＝0，ΔIdC(t)＝0；
将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到
Figure FDA0002953141240000041
其中，ΔId1为所述正序分量，ΔId2为负序分量，ΔId0为零序分量；
转换后，得到
Figure FDA0002953141240000042
8.一种变压器绕组匝间短路的保护装置，其特征在于，包括：
第一差动电流获取模块，用于获取变压器在第一采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第一采样时刻下三相对应的三个第一差动电流；
第二差动电流获取模块，用于获取所述变压器在第二采样时刻下三相中各相的高压、中压和低压三侧的电流，并通过计算得到在所述第二采样时刻下三相对应的三个第二差动电流；其中，所述第一采样时刻与所述第二采样时刻相差k个采样周期，k≥1；
差动电流增量获取模块，用于根据每一相对应的所述第一差动电流与所述第二差动电流，得到所述变压器在所述第一采样时刻下每一相对应的差动电流增量；
相侧电流增量计算模块，用于计算在所述第一采样时刻下每一相的高压、中压和低压三侧的电流增量，并判断每一相的所述差动电流增量是否大于或等于该相三侧的电流增量的绝对值的最大值；
对称分量计算模块，用于若是，则将所述差动电流增量进行对称分量计算，得到所述变压器在所述第一采样时刻下差动电流增量的正序分量和负序分量；
判断模块，用于判断所述正序分量和所述负序分量之间的差值是否小于预设的第一阈值、正序分量电流的幅值和负序分量电流的幅值是否均不小于预设的第二阈值以及正序分量电流的角度和负序分量电流的角度是否均不小于预设的第三阈值；
保护模块，用于当上述条件均满足时，判断变压器CT断线保护、CT饱和保护和励磁涌流保护是否启动，如果没有启动，则启动差动保护。
9.一种使用变压器绕组匝间短路的保护方法的装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的变压器绕组匝间短路的保护方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的变压器绕组匝间短路的保护方法。
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