CN111834984A - 一种变压器非电量保护方法、系统及装置 - Google Patents

一种变压器非电量保护方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变压器非电量保护方法，包括根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别；根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别；根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别；根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护。同时公开了相应的系统和装置。本发明在判别时不仅仅依赖于非电量开入的状态，增加了变压器差流异常的辅助判别，提高了变压器非电量保护判别的可靠性，有效防止变压器的误动作及拒动作，具备广阔的应用前景。

Description

一种变压器非电量保护方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及一种变压器非电量保护方法、系统及装置，属于电力系统自动化技术领域。
背景技术
变压器非电量保护是指由非电气量反映的变压器内部故障，进而动作或发信的保护，保护的判据是非电量，如瓦斯保护(通过油速整定)、温度保护(通过温度高低)、防暴保护(压力)、防火保护(通过火灾探头等)、超速保护(速度整定)等。上述非电量的信号绝大多数是通过强电开入的形式接入保护装置，保护装置通过非电量开入的动作情况进行相应的处理。但在实际的运行环境中，非电量开入在电磁环境恶劣、交直流系统混叠及直流接地等异常情况下，非电量保护会出现误动，可靠性低。
发明内容
本发明提供了一种变压器非电量保护方法、系统及装置，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种变压器非电量保护方法，包括，
根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别；
根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别；
根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别；
根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护。
根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别，具体过程为，
根据采集的变压器各侧三相电流，计算各相别的差动电流和制动电流；
根据差动电流、制动电流和预设的差流异常判别规则，进行差流异常相别判别。
差动电流和制动电流的计算公式分别为，
Figure BDA0002543428680000021
Figure BDA0002543428680000022
其中，Idx、Irx分别为相别的差动电流及制动电流，
Figure BDA0002543428680000023
为变压器1～n侧的相别x的电流矢量值。
预设的差流异常判别规则为，
规则1：Idx＞Iop.Ins；
规则2：Irx＜Is且Idx＞Iop.min
规则3：Irx≥Is且Idx＞Iop.min+(Irx-Is)*k
响应于规则1、规则2和规则3任意一个满足，相别x存在差流异常；
其中，Idx、Irx分别为相别的差动电流及制动电流，Iop.Ins为速断最小动作电流，Iop.Ins小于常规差动保护的速断最小动作电流，Iop.min为比率动作最小动作电流，Iop.min小于常规差动保护的比率动作最小动作电流，Is为比率动作曲线的拐点电流，k为比率制动曲线的斜率。
根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别，具体过程为，
响应于非电量开入电压达到预设最小动作电压、且持续时间达到预设防误消抖时间，判断该非电量开入处于动作状态。
根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别，具体过程为，
根据差流异常的相别和非电量开入的动作情况，判别变压器是否存在内部故障；
响应于存在内部故障，根据预设的故障类型和非电量开入关系，判别变压器内部故障类型。
根据差流异常的相别和非电量开入的动作情况，判别变压器是否存在内部故障，具体过程为，
响应于非电量开入不分相，变压器存在差流异常的相别且非电量开入动作，则判定变压器存在内部故障；
响应于非电量开入分相，变压器差流异常的相别与非电量开入动作的相别一致，则判定变压器存在内部故障。
一种变压器非电量保护系统，包括，
差流判别模块：根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别；
动作情况判别模块：根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别；
故障类型判别模块：根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别；
保护指令模块：根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护。
一种变压器非电量保护装置，包括第一处理器、第二处理器和第三处理器；第一处理器内设置有权利要求8所述的变压器非电量保护系统的差流判别模块，第二处理器内设置有权利要求8所述的变压器非电量保护系统的动作情况判别模块，第三处理器内设置有权利要求8所述的变压器非电量保护系统的故障类型判别模块和保护指令模块。
还包括AD模块，AD模块将采集的变压器各侧三相电流进行数模转换，将数模转换后的变压器各侧三相电流传输给第一处理器。
本发明所达到的有益效果：本发明在判别时不仅仅依赖于非电量开入的状态，增加了变压器差流异常的辅助判别，提高了变压器非电量保护判别的可靠性，有效防止变压器的误动作及拒动作，具备广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在变压器发生内部故障的同时，通常也会造成变压器各侧电流的不平衡，出现差流。因此对于某些特定的非电量故障，通过变压器差流监测的辅助手段，可以有效地提高此类非电量保护判别的可靠性，基于此设计了一种变压器非电量保护方法，具体步骤如下：
步骤1，根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别。
具体过程为：
11)根据采集的变压器各侧三相电流，计算各相别的差动电流和制动电流。
差动电流和制动电流的计算公式分别为：
Figure BDA0002543428680000041
Figure BDA0002543428680000051
其中，Idx、Irx分别为相别的差动电流及制动电流，
Figure BDA0002543428680000052
为变压器1～n侧的相别x的电流矢量值，n为变压器总侧数，x为A、B或C。
12)根据差动电流、制动电流和预设的差流异常判别规则，进行差流异常相别判别。
预设的差流异常判别规则：
规则1：Idx＞Iop.Ins；
规则2：Irx＜Is且Idx＞Iop.min
规则3：Irx≥Is且Idx＞Iop.min+(Irx-Is)*k
响应于规则1、规则2和规则3任意一个满足，相别x存在差流异常；
其中，Idx、Irx分别为相别的差动电流及制动电流，Iop.Ins为速断最小动作电流，Iop.min为比率动作最小动作电流，Is为比率动作曲线的拐点电流，k为比率制动曲线的斜率。
上述Iop.Ins设置的比常规差动保护的速断最小动作电流小，Iop.min设置的比常规差动保护的比率动作最小动作电流小，动作区更大，因为此处对差流的检测是用于对变压器内部非电气量故障的判别，并非用于变压器的差动动作条件判别。
规则1满足时，代表速断动作条件满足，Iop.Ins一般可取为6～8倍变压器额定电流；规则2、3任意一个满足时，代表比率动作条件满足，Iop.min一般可取为0.1～0.2倍变压器额定电流，Is一般可取为0.8～1.2倍变压器额定电流，k一般可取为0.3～0.5。
步骤2，根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别。
具体过程如下：
21)根据现场的实际情况在设置开入的最小动作电压以及防误消抖时间；其中，最小动作电压不小于现场直流系统额定电压的55％，防误消抖时间不小于5ms。
22)响应于非电量开入电压达到预设最小动作电压、且持续时间达到预设防误消抖时间，判断该非电量开入处于动作状态。
步骤3，根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别。
具体过程为：
31)根据差流异常的相别和非电量开入的动作情况，判别变压器是否存在内部故障；包括，
311)响应于非电量开入不分相，变压器存在差流异常的相别且非电量开入动作，则判定变压器存在内部故障；
312)响应于非电量开入分相，变压器差流异常的相别与非电量开入动作的相别一致，则判定变压器存在内部故障。
32)响应于存在内部故障，根据预设的故障类型和非电量开入关系，判别变压器内部故障类型；其中，各非电量开入对应的故障类型可以设置，如轻微故障、严重故障等。
步骤4，根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护。
若为轻微故障，则发出告警报文；若为严重故障，则发出跳闸指令跳开变压器各侧开关，切除变压器。
上述方法在判别时不仅仅依赖于非电量开入的状态，增加了变压器差流异常的辅助判别，即通过非电量开入和差流异常综合判断，提高了变压器非电量保护判别的可靠性，有效防止变压器的误动作及拒动作，具备广阔的应用前景。
上述方法对应的软件系统，包括，
差流判别模块：根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别；
动作情况判别模块：根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别；
故障类型判别模块：根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别；
保护指令模块：根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护。
如图1所示，一种变压器非电量保护装置，包括AD模块、第一处理器、第二处理器和第三处理器。
AD模块输入端外接交流采样装置，AD模块输出端连接第一处理器，AD模块接收采集的变压器各侧三相电流，对变压器各侧三相电流进行数模转换，将数模转换后的变压器各侧三相电流传输给第一处理器。
第一处理器为FPGA，FPGA内设置有差流判别模块，根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别，并将判别结果发送给第三处理器。
第二处理器为MUC，外接非电量开入采集装置，MUC内设置有动作情况判别模块，根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别，并将判别结果发送给第三处理器。
第三处理器为CPU，CPU还连接告警出口和跳闸出口，CPU内设置有故障类型判别模块和保护指令模块；根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别，根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护；即若为轻微故障，则驱动告警出口，发出告警报文，若为严重故障，则驱动跳闸出口跳开变压器各侧开关，切除变压器。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行变压器非电量保护方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行变压器非电量保护方法的指令。
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。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器非电量保护方法，其特征在于：包括，
根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别；
根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别；
根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别；
根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护。
2.根据权利要求1所述的一种变压器非电量保护方法，其特征在于：根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别，具体过程为，
根据采集的变压器各侧三相电流，计算各相别的差动电流和制动电流；
根据差动电流、制动电流和预设的差流异常判别规则，进行差流异常相别判别。
3.根据权利要求2所述的一种变压器非电量保护方法，其特征在于：差动电流和制动电流的计算公式分别为，
Figure FDA0002543428670000011
Figure FDA0002543428670000012
其中，Idx、Irx分别为相别的差动电流及制动电流，
Figure FDA0002543428670000013
为变压器1～n侧的相别x的电流矢量值。
4.根据权利要求2所述的一种变压器非电量保护方法，其特征在于：预设的差流异常判别规则为，
规则1：Idx＞Iop.Ins；
规则2：Irx＜Is且Idx＞Iop.min
规则3：Irx≥Is且Idx＞Iop.min+(Irx-Is)*k
响应于规则1、规则2和规则3任意一个满足，相别x存在差流异常；
其中，Idx、Irx分别为相别的差动电流及制动电流，Iop.Ins为速断最小动作电流，Iop.Ins小于常规差动保护的速断最小动作电流，Iop.min为比率动作最小动作电流，Iop.min小于常规差动保护的比率动作最小动作电流，Is为比率动作曲线的拐点电流，k为比率制动曲线的斜率。
5.根据权利要求1所述的一种变压器非电量保护方法，其特征在于：根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别，具体过程为，
响应于非电量开入电压达到预设最小动作电压、且持续时间达到预设防误消抖时间，判断该非电量开入处于动作状态。
6.根据权利要求1所述的一种变压器非电量保护方法，其特征在于：根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别，具体过程为，
根据差流异常的相别和非电量开入的动作情况，判别变压器是否存在内部故障；
响应于存在内部故障，根据预设的故障类型和非电量开入关系，判别变压器内部故障类型。
7.根据权利要求6所述的一种变压器非电量保护方法，其特征在于：根据差流异常的相别和非电量开入的动作情况，判别变压器是否存在内部故障，具体过程为，
响应于非电量开入不分相，变压器存在差流异常的相别且非电量开入动作，则判定变压器存在内部故障；
响应于非电量开入分相，变压器差流异常的相别与非电量开入动作的相别一致，则判定变压器存在内部故障。
8.一种变压器非电量保护系统，其特征在于：包括，
差流判别模块：根据采集的变压器各侧三相电流，进行差流异常相别判别；
动作情况判别模块：根据采集的非电量开入，进行非电量开入动作情况判别；
故障类型判别模块：根据差流异常相别判别结果和非电量开入动作情况判别，进行变压器内部故障类型判别；
保护指令模块：根据变压器内部故障类型判别结果，进行变压器非电量保护。
9.一种变压器非电量保护装置，其特征在于：包括第一处理器、第二处理器和第三处理器；第一处理器内设置有权利要求8所述的变压器非电量保护系统的差流判别模块，第二处理器内设置有权利要求8所述的变压器非电量保护系统的动作情况判别模块，第三处理器内设置有权利要求8所述的变压器非电量保护系统的故障类型判别模块和保护指令模块。
10.根据权利要求9所述的一种变压器非电量保护装置，其特征在于：还包括AD模块，AD模块将采集的变压器各侧三相电流进行数模转换，将数模转换后的变压器各侧三相电流传输给第一处理器。
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