CN111273194B

CN111273194B - 变压器的小电流接地故障量的提取方法、选线方法及系统

Info

Publication number: CN111273194B
Application number: CN202010250971.7A
Authority: CN
Inventors: 李晓明
Original assignee: Individual
Current assignee: Li Xiaoming; State Grid Shandong Electric Power Co Jiaxiang Power Supply Co Branch
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2040-04-01
Also published as: CN111273194A

Abstract

本公开提供了一种变压器的小电流接地故障量的提取方法、选线方法及系统，本公开根据变压器电源侧三相电流，计算变压器负荷侧各相的负荷电流，利用变压器电源侧电流消除变压器负荷侧相电流中的负荷电流的方法获得变压器负荷侧故障量，能够更有效提取小电流接地系统的变压器的故障量，提高小电流接地选线灵敏度。

Description

变压器的小电流接地故障量的提取方法、选线方法及系统

技术领域

本公开属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种变压器的小电流接地故障量的提取方法、选线方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

小电流接地系统包括中性点不接地系统与中性点经消弧线圈接地系统。小电流接地系统发生接地故障，需要选出故障线路。现有的所有小电流接地选线方法都是从小电流接地系统发生故障以后产生的故障量的信息特征判断故障线路。最新的研究表明，利用小电流接地系统发生接地故障后变压器的故障量信息可提高小电流接地选线的灵敏度和提高小电流接地选线性能。例如：CN201910595675.8提出一种小电流接地系统接地选线方法，利用变压器故障相的故障量中的去工频去高频剩余电流与线路的故障量中的零模去工频去高频剩余电流进行波形比较的方法选出故障线路，有较高灵敏度。

小电流接地系统正常运行时，线路没有零模电流。系统接地故障时，线路才有零模电流，线路的零模电流是小电流接地系统发生接地故障后产生的故障量。故障前，线路零模电流等于零，故障后才有零模电流，所以，可以有效地从线路的零模电流中提取零模去工频去高频剩余电流。但是，从变压器故障相中提取去工频去高频剩余电流却很困难，影响选线灵敏度。

现有提取变压器故障量的方法都是从变压器负荷侧相电流中直接提取。小电流接地系统接地故障时，变压器负荷侧相电流中的故障量是叠加在负荷电流上的，故障量比负荷电流小很多，从很大的电流中提取很小的故障量的特征信息很困难。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种变压器的小电流接地故障量的提取方法、选线方法及系统，本公开能够更有效提取小电流接地系统的变压器的故障量，提高小电流接地选线灵敏度。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种变压器的小电流接地故障量的提取方法，包括以下步骤：

根据变压器电源侧三相电流，计算变压器负荷侧各相的负荷电流，利用变压器电源侧电流消除变压器负荷侧相电流中的负荷电流的方法获得变压器负荷侧故障量。

作为可选择的实施方式，变压器负荷侧a、b、c相负荷电流i_a,fh、i_b,fh、i_c,fh与变压器电源侧三相电流i_A，i_B，i_C之间的函数关系，分别是i_a,fh＝-n(i_A-_B)；i_b,fh＝-n(i_B-i_C)；i_c,fh＝-n(i_C-i_A)。

作为可选择的实施方式，变压器负荷侧某相电流减去变压器负荷侧对应相的负荷电流，得到变压器负荷侧该相的小电流接地的电流故障量。

作为可选择的实施方式，各相的小电流接地的电流故障量i_a,Δ，i_b,Δ，i_c,Δ分别为i_a,Δ＝(i_a+n(i_A-i_B))，i_b,Δ＝(i_b+n(i_B-i_C))；i_c,Δ＝(i_c+n(i_C-i_A))，n为变压器电源侧绕组匝数与负荷侧绕组匝数的比。

一种小电流接地选线方法，基于上述变压器故障量的提取方法获得的故障量作为小电流接地选线判据量之一进行选线。

作为可选择的实施方式，所述的变压器故障量的提取方法获得的故障量i_a,Δ，i_b,Δ，i_c,Δ的波形与线路零模电流波形的比较进行故障线路选择。

作为可选择的实施方式，所述的变压器故障量的提取方法获得的故障量i_a,Δ，i_b,Δ，i_c,Δ的去工频去高频剩余电流波形与线路零模电流去工频去高频剩余电流波形的比较进行故障线路选择。

一种小电流接地选线系统，包括小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置能够获取各条线路的零模电流/电压值，以及变压器两侧的电流值，并采用上述的选线方法进行保护动作。

作为选择的实施方式，所述小电流接地选线装置通过放大器获取小电流接地的电流故障量。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开用变压器电源侧电流来消除变压器负荷侧相电流中的负荷电流的方法获得变压器负荷侧故障量，不论负荷电流大小如何变化都不影响故障量的提取，提取效果好。

本公开的方法可以通过放大器，在不放大负荷电流情况下来放大故障电流的信息特征，提高小电流接地选线灵敏度。

本公开的方法去除变压器负荷侧负荷电流的响应速度是实时的，没有延时，可提高小电流接地选线速度。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是一种小电流接地系统结构示意图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种典型实施方式，如图1所示的一种小电流接地系统结构示意图。电源E给变压器T送电，变压器T变换电压后给母线M送电，变压器电源侧的三相电流分别是i_A，i_B，i_C；变压器负荷侧的三相电流分别是i_a，i_b，i_c。母线M连接有多条供电线路，为叙述方便，图1用三条线路表示，三条线路分别是L1、L2、L3。

如果变压器电源侧的三相负荷电流分别用i_A,fh，i_B,fh，i_C,fh表示，变压器负荷侧的三相负荷电流分别用i_a,fh，i_b,fh，i_c,fh表示，则i_a,fh与i_A,fh，i_B,fh，i_C,fh有函数关系式，记为i_a,fh＝f₁(i_A,fh，i_B,fh，i_C,fh)；i_b,fh与i_A,fh，i_B,fh，i_C,fh的函数关系式，记为i_b,fh＝f₂(i_A,fh，i_B,fh，i_C,fh)；i_c,fh与i_A,fh，i_B,fh，i_c,fh的函数关系式，记为i_c,fh＝f₃(i_A,fh，i_B,fh，i_C,fh)。

例如：变压器T是广泛应用的YN,d11型号变压器。如果变压器电源侧(Y侧)绕组匝数为W_Y，负荷侧(d侧)绕组匝数为W_d，且n＝(W_Y/W_d)，则i_a,fh＝-n(i_A,fh-i_B,fh)；i_b,fh＝-n(i_B,fh-i_C,fh)；i_c,fh＝-n(i_C,fh-i_A,fh)。

小电流接地系统接地故障指的是图1所示系统的供电线路L1、L2、L3中若干发生单相接地故障，例如：供电线路L1的A相发生接地故障。研究表明，供电线路L1的A相发生接地故障，小电流接地系统的非故障相电压升高，故障相电压下降，全部小电流接地系统的非故障相的容性对地故障电流都流入大地，经接地点流入故障线路，流入故障母线，再流入变压器负荷侧故障相，然后从变压器负荷侧非故障相流入母线非故障相，和流入各条线路非故障相，形成闭环回路。即：小电流接地故障产生的故障电流会从变压器负荷侧的故障相流入，从变压器负荷侧的另两非故障相流出，从变压器负荷侧故障相流入的故障量与从变压器负荷侧非故障相流出的故障量相等，故障量不会在变压器电源侧绕组中流动。因此，不论是小电流接地故障前，还是故障后，i_a,fh都可以用i_A，i_B，i_C的函数关系表示为i_a,fh＝f₁(i_A，i_B，i_C)；i_b,fh可以用i_A，i_B，i_C的函数关系表示为i_b,fh＝f₂(i_A，i_B，i_C)；i_c,fh可以用i_A，i_B，i_C的函数关系表示为i_c,fh＝f₃(i_A，i_B，i_C)。

例如：变压器T是广泛应用的YN,d11型号变压器。则i_a,fh＝-n(i_A-i_B)；i_b，fh＝-n(i_B-i_C)；i_c，fh＝-n(i_C-i_A)。

如果小电流接地系统发生接地故障后的变压器负荷侧的三相电流故障量分别用i_a，Δ，i_b，Δ，i_c,Δ表示，则i_a,Δ＝(i_a-i_a,fh)，i_b,Δ＝(i_b-i_b，fh)；i_c，Δ＝(i_c-i_c,fh)。

或表示为i_a,Δ＝(i_a-f₁(i_A，i_B，i_C))，

i_b,Δ＝(i_b-f₂(i_A，i_B，i_C))；i_c,Δ＝(i_c-f₃(i_A，i_B，i_C))。

例如：变压器T是广泛应用的YN,d11型号变压器。

则i_a,Δ＝(i_a+n(i_A-i_B))，i_b,Δ＝(i_b+n(i_B-i_C))；i_c,Δ＝(i_c+n(i_C-i_A))。

电力系统正常运行时，i_a,Δ＝(i_a-f₁(i_A，i_B，i_C))，i_b,Δ＝(i_b-f₂(i_A，i_B，i_C))；i_c,Δ＝(i_c-f₃(i_A，i_B，i_C))分别是变压器负荷侧三相的故障量，故障量不仅包含故障量中的工频电流，还含有故障量中的高次谐波分量。

可以用i_a,Δ，i_b,Δ，i_c,Δ的故障信息作为小电流接地选线的判据之一参加选线，例如：利用i_a,Δ，i_b,Δ，i_c,Δ的波形与线路零模电流波形的比较进行故障线路选择。也可以用i_a,Δ，i_b,Δ，i_c,Δ的去工频去高频剩余电流作为小电流接地选线的判据之一参加选线，即利用i_a,Δ，i_b,Δ，i_c,Δ的去工频去高频剩余电流波形与线路零模电流去工频去高频剩余电流波形的比较进行故障线路选择。具体判据可参考CN201910595675.8。

现有提取变压器故障量的方法都是从变压器负荷侧相电流中直接提取。小电流接地系统接地故障时，变压器负荷侧相电流中的故障量是叠加在负荷电流上的，故障量比负荷电流小很多，从很大的电流中提取很小的故障量的特征信息就很困难。现有的各种小电流接地选线的变压器故障量的提取方法都没有采用变压器电源侧的电流参加计算，提取效果不佳。

本方法小电流接地选线的变压器故障量的提取方法采用变压器电源侧的电流参加计算，又利用了“小电流接地故障产生的故障电流会在变压器负荷侧绕组中流动，不会在变压器电源侧绕组中流动”的特征，用变压器电源侧电流消除变压器负荷侧相电流中的负荷电流的方法获得变压器负荷侧故障量，不论负荷电流大小如何变化都不影响故障量的提取，提取效果好。

电力系统正常运行时，故障电流(i_a-f₁(i_A，i_B，i_C))，(i_b-f₂(i_A，i_B，i_C))，(i_c-f₃(i_A，i_B，i_C))等于零，故障时，故障电流虽然很弱小，但可以通过放大器，在不放大负荷电流情况下来放大故障电流的信息特征，提高小电流接地选线灵敏度。现有的各种模拟放大器皆可放大电流(i_a-f₁(i_A，i_B，i_C))(i_b-f₂(i_A，i_B，i_C))，(i_c-f₃(i_A，i_B，i_C))，不再累赘。

可见，用

i_a,Δ＝(i_a-f(i_A，i_B，i_C))，i_b,Δ＝(i_b-f(i_A，i_B，i_C))；i_c,Δ＝(i_c-f(i_A，i_B，i_C))函数式的方法提取变压器负荷侧故障量有很高效率，可使小电流接地选线有较高灵敏度。

由于变压器电源侧电流与变压器负荷侧负荷电流是同步响应的，所以，本公开的方法，去除变压器负荷侧负荷电流的响应速度是实时的，没有延时，可提高小电流接地选线的速度。

本实施例提供的一种小电流接地选线的变压器故障量的提取方法完全可以实现。有广阔应用前景。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims

1.一种变压器的小电流接地故障量的提取方法，其特征是：包括以下步骤：

根据变压器电源侧三相电流，计算变压器负荷侧各相的负荷电流，利用变压器电源侧电流消除变压器负荷侧相电流中的负荷电流的方法获得变压器负荷侧故障量；

变压器负荷侧a、b、c相负荷电流i_a，fh、i_b，fh、i_c，fh与变压器电源侧三相电流i_A，i_B，i_C之间的函数关系，分别是i_a，fh＝-n(i_A-i_B)；i_b，fh＝-n(i_B-i_C)；i_c，fh＝-n(i_C-i_A)；n为变压器电源侧绕组匝数与负荷侧绕组匝数的比；

变压器负荷侧某相电流减去变压器负荷侧对应相的负荷电流，得到变压器负荷侧该相的小电流接地的电流故障量；

各相的小电流接地的电流故障量i_a，Δ，i_b，Δ，i_c，Δ分别为i_a，Δ＝(i_a+n(i_A-i_B))，i_b，Δ＝(i_b+n(i_B-i_C))；i_c，Δ＝(i_c+n(i_C-i_A))，n为变压器电源侧绕组匝数与负荷侧绕组匝数的比；i_a，i_b，i_c分别是变压器负荷侧的三相电流。

2.如权利要求1所述的一种变压器的小电流接地故障量的提取方法，其特征是：利用放大器，在不放大负荷电流情况下放大故障电流的信息特征。

3.一种小电流接地选线方法，其特征是：基于如权利要求1-2中任一项所述的变压器的小电流接地故障量的提取方法获得的故障量作为小电流接地选线判据量之一进行选线。

4.如权利要求3所述的一种小电流接地选线方法，其特征是：所述的变压器的小电流接地故障量的提取方法获得的故障量i_a，Δ，i_b，Δ，i_c，Δ的波形与线路零模电流波形的比较进行故障线路选择。

5.如权利要求3所述的一种小电流接地选线方法，其特征是：所述的变压器的小电流接地故障量的提取方法获得的故障量i_a，Δ，i_b，Δ，i_c，Δ的去工频去高频剩余电流波形与线路零模电流去工频去高频剩余电流波形的比较进行故障线路选择。

6.一种小电流接地选线系统，其特征是：包括小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置能够获取各条线路的零模电流/电压值，以及变压器两侧的电流值，并采用权利要求3所述的选线方法进行保护动作。

7.如权利要求6所述的一种小电流接地选线系统，其特征是：所述小电流接地选线装置通过放大器获取小电流接地的电流故障量。