CN112039019B - 一种识别变压器轻微故障的判别方法 - Google Patents

一种识别变压器轻微故障的判别方法 Download PDF

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    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means

Abstract

本发明公开了一种识别变压器轻微故障的判别方法，包括如下步骤：(1)变压器保护装置通过PT、CT获取变压器各侧电流和电压，并进行折算；(2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值；(3)进行差动启动判别；(4)差动启动后，计算相间电压突变量、相间电流突变量、零序电流突变量、以及相应电压和电流的浮动门槛；(5)进行轻微故障判别，如果满足条件则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；如果开放差动保护，差动保护满足动作条件，则跳开各开关，保护故障变压器。本发明可应用于各电压等级的变压器保护，防止某些轻微故障情况下，误闭锁差动保护造成变压器损坏，具有明显的效益。

Description

一种识别变压器轻微故障的判别方法
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其是一种识别变压器轻微故障的判别方法。
背景技术
变压器差动保护，在CT异常情况下，例如CT断线、CT短路，会产生差流，造成差动保护误动。存在两种做法来防范这个稳态，一种是开放式，判出故障然后开放差动保护；另一种是闭锁式，判出CT异常，闭锁差动保护。闭锁式需要快速判出各种CT异常情况，较复杂且有误判风险。而开放式只要判出故障特征，相对来说，更简明可靠。
根据专利【CN1545179A】，常规的开放式判据为：差动保护起动后，满足以下任一条件认为是故障情况，开放差动保护，否则认为是差回路CT异常造成的差动保护起动。
(1)任一侧任一相间工频变化量电压元件起动；
(2)任一侧负序相电压大于6V；
(3)起动后任一侧任一相电流比起动前增加；
(4)起动后最大相电流大于1.1Ie。
其中，UN为额定电压57.74V；Ie为变压器额定电流，根据变压器和CT参数计算得出。
上述判据(1)、(2)、(4)对于大多数故障能够判出，但对于某些轻微故障则不能判出，例如图1、图2显示的中国电科院动模试验中某一高阻故障的录波。专利【CN1545179A】判据(1)、(2)、(4)不满足，分析如下：
判据(1)，各侧相间工频变化量电压，故障侧中压侧最大，约1.72V，小于0.05UN(UN为57.74，0.05×57.74＝2.887)，因此判据(1)不满足；
判据(2)，各侧负序电压最大是中压侧约1.50V，小于门槛6V，因此判据(2)不满足；
判据(4)，起动后各侧最大相电流约0.49A，而根据变压器参数计算的Ie为0.503A，1.1Ie为0.553A，0.49小于1.1Ie，因此判据(4)也不满足。
而判据(3)中，电流增加的门槛并不好取，根据上述专利所述，增加电流比例取3％，那么负荷较低时，正常波动就可能误判。例如变压器某侧负荷为0.1A，3％为0.003A，这么低门槛很容易误判。
此外，采用闭锁式判据也不能解决此类问题。同样上述故障波形，和CT断线波形很接近，仅一路电流明显下降到很小的值，其余电压电流变化都很不明显。因此采用闭锁式判据也很可能误判为CT断线，闭锁差动保护，同样造成拒动。
存在这类问题的原因，在于大多数故障情况下，故障特征比较明显，前述判据能够判出。但在某些系统潮流分布，并且发生轻微故障时，例如高阻或轻微匝间故障，会出现这类特殊故障波形。此时故障特征不明显，前述判据不能判出故障，导致不开放差动保护，造成拒动。因此，需要一种灵敏而又可靠的轻微故障判据，用来开放变压器差动保护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种识别变压器轻微故障的判别方法，可应用于各电压等级的变压器保护，防止某些轻微故障情况下，误闭锁差动保护造成变压器损坏。
为解决上述技术问题，本发明提供一种识别变压器轻微故障的判别方法，包括如下步骤：
(1)变压器保护装置通过PT、CT获取变压器各侧电流和电压，并进行折算；
(2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值；
(3)进行差动启动判别；
(4)差动启动后，计算相间电压突变量、相间电流突变量、零序电流突变量、以及相应电压和电流的浮动门槛；
(5)进行轻微故障判别，如果满足条件则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；如果开放差动保护，差动保护满足动作条件，则跳开各开关，保护故障变压器。
优选的，步骤(2)中，计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为：
Figure BDA0002639723600000021
其中，ial，ibl，icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值，ida，idb，idc为变压器三相差流瞬时值；
Figure BDA0002639723600000031
其中，
Figure BDA0002639723600000032
为变压器各侧经折算的电流矢量值，
Figure BDA0002639723600000033
为变压器三相差流稳态值。
优选的，步骤(3)中，进行差动启动判别具体包括如下步骤：
(31)稳态差流启动判据：
Figure BDA0002639723600000034
其中，
Figure BDA0002639723600000035
为任一相差动电流
Figure BDA0002639723600000036
kqd1为某系数，Iset为“差动保护启动电流定值”，三相中任一相满足上式，差动就启动；
(32)突变量差流启动判据：
|id(k)-id(k-2N)|≥kqd2Iset
其中，(k)表示当前点，(k-2N)表示两周波前的点，id(k)为任一相当前点差流瞬时值(ida，idb，idc)；id(k-2N)为同一相两周波前差流瞬时值，kqd2为某系数，Iset为“差动保护启动电流定值”，任一相连续5点中3点满足上式，差动就启动。
优选的，步骤(4)中，差动启动后，计算相间电压突变量
Figure BDA0002639723600000037
相间电流突变量
Figure BDA0002639723600000038
零序电流突变量ΔI0、以及相应电压和电流的浮动门槛Ufd、
Figure BDA0002639723600000039
I0fd；
Figure BDA00026397236000000310
Figure BDA00026397236000000311
Figure BDA00026397236000000312
其中，
Figure BDA00026397236000000313
表示相间值，包括AB，BC，CA；
(k)表示当前点，(k-N)表示1周波前的点，(k-2N)表示2周波前的点，(k-3N)表示3周波前的点，(k-4N)表示4周波前的点；
Figure BDA0002639723600000041
表示相间电压突变量、
Figure BDA0002639723600000042
表示相间电流突变量、ΔI0表示零序电流突变量、Ufd表示相间电压浮动门槛、
Figure BDA0002639723600000043
表示相间电流浮动门槛、I0fd表示零序电流浮动门槛。
优选的，步骤(5)中，进行轻微故障判别，如果满足下式则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；
Figure BDA0002639723600000048
或
Figure BDA0002639723600000044
其中，
Figure BDA0002639723600000045
表示相间电压突变量、
Figure BDA0002639723600000046
表示相间电流突变量、ΔI0表示零序电流突变量、Ufd表示相间电压浮动门槛、
Figure BDA0002639723600000047
表示相间电流浮动门槛、I0fd表示零序电流浮动门槛，Ufd为电压浮动门槛，ku为某固定电压系数，UN为额定电压，固定57.74V，Ifd为电流浮动门槛，ki为某固定电流系数，IN为CT额定电流，取值1A或5A。
本发明的有益效果为：本发明可应用于各电压等级的变压器保护，防止某些轻微故障情况下，误闭锁差动保护造成变压器损坏，具有明显的效益。
附图说明
图1为轻微故障录波图。
图2为轻微故障录波续图。
图3为本发明的方法流程示意图。
图4为本发明的变压器保护典型应用配置图。
具体实施方式
如图3所示，一种识别变压器轻微故障的判别方法，包括如下步骤：
(1)变压器保护装置通过PT、CT获取变压器各侧电流和电压，并进行折算；
(2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值；
(3)进行差动启动判别；
(4)差动启动后，计算相间电压突变量、相间电流突变量、零序电流突变量、以及相应电压和电流的浮动门槛；
(5)进行轻微故障判别，如果满足条件则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；如果开放差动保护，差动保护满足动作条件，则跳开各开关，保护故障变压器。
步骤(2)中，计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为：
Figure BDA0002639723600000051
其中，ial，ibl，icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值，ida，idb，idc为变压器三相差流瞬时值；
Figure BDA0002639723600000052
其中，
Figure BDA0002639723600000053
为变压器各侧经折算的电流矢量值，
Figure BDA0002639723600000054
为变压器三相差流稳态值。
步骤(3)中，进行差动启动判别具体包括如下步骤：
(31)稳态差流启动判据：
Figure BDA0002639723600000055
其中，
Figure BDA0002639723600000056
为任一相差动电流
Figure BDA0002639723600000057
kqd1为某系数，Iset为“差动保护启动电流定值”，三相中任一相满足上式，差动就启动；
(32)突变量差流启动判据：
|id(k)-id(k-2N)|≥kqd2Iset
其中，(k)表示当前点，(k-2N)表示两周波前的点，id(k)为任一相当前点差流瞬时值(ida，idb，idc)；id(k-2N)为同一相两周波前差流瞬时值，kqd2为某系数，Iset为“差动保护启动电流定值”，任一相连续5点中3点满足上式，差动就启动。
步骤(4)中，差动启动后，计算相间电压突变量
Figure BDA0002639723600000058
相间电流突变量
Figure BDA0002639723600000059
零序电流突变量ΔI0、以及相应电压和电流的浮动门槛Ufd、
Figure BDA0002639723600000061
I0fd；
Figure BDA0002639723600000062
Figure BDA0002639723600000063
Figure BDA0002639723600000064
其中，
Figure BDA0002639723600000065
表示相间值，包括AB，BC，CA；
(k)表示当前点，(k-N)表示1周波前的点，(k-2N)表示2周波前的点，(k-3N)表示3周波前的点，(k-4N)表示4周波前的点；
Figure BDA0002639723600000066
表示相间电压突变量、
Figure BDA0002639723600000067
表示相间电流突变量、ΔI0表示零序电流突变量、Ufd表示相间电压浮动门槛、
Figure BDA0002639723600000068
表示相间电流浮动门槛、I0fd表示零序电流浮动门槛。
步骤(5)中，进行轻微故障判别，如果满足下式则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；
Figure BDA0002639723600000069
或
Figure BDA00026397236000000610
其中，
Figure BDA00026397236000000611
表示相间电压突变量、
Figure BDA00026397236000000612
表示相间电流突变量、ΔI0表示零序电流突变量、Ufd表示相间电压浮动门槛、
Figure BDA00026397236000000613
表示相间电流浮动门槛、I0fd表示零序电流浮动门槛，Ufd为电压浮动门槛，ku为某固定电压系数，UN为额定电压，固定57.74V，Ifd为电流浮动门槛，ki为某固定电流系数，IN为CT额定电流，取值1A或5A。
如图4所示，为变压器保护典型应用配置图。图中变压器各侧PT用于测量变压器电压，各侧CT用于测量变压器电流，各侧开关用于变压器故障时跳开，保护变压器。

Claims (3)

1.一种识别变压器轻微故障的判别方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)变压器保护装置通过PT、CT获取变压器各侧电流和电压，并进行折算；
(2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值；
(3)进行差动启动判别；
(4)差动启动后，计算相间电压突变量
Figure FDA0003618909630000011
相间电流突变量
Figure FDA0003618909630000012
零序电流突变量ΔI0以及相应电压和电流的浮动门槛Ufd、
Figure FDA0003618909630000013
I0fd；
Figure FDA0003618909630000014
Figure FDA0003618909630000015
Figure FDA0003618909630000016
其中，
Figure FDA0003618909630000017
表示相间值，包括AB，BC，CA；
(k)表示当前点，(k-N)表示1周波前的点，(k-2N)表示2周波前的点，(k-3N)表示3周波前的点，(k-4N)表示4周波前的点；
Figure FDA0003618909630000018
表示相间电压突变量、
Figure FDA0003618909630000019
表示相间电流突变量、ΔI0表示零序电流突变量、Ufd表示相间电压浮动门槛、
Figure FDA00036189096300000110
表示相间电流浮动门槛、I0fd表示零序电流浮动门槛；
(5)进行轻微故障判别，如果满足条件则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；如果开放差动保护，差动保护满足动作条件，则跳开各开关，保护故障变压器；进行轻微故障判别，如果满足下式则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；
Figure FDA00036189096300000111
或
Figure FDA00036189096300000112
其中，
Figure FDA0003618909630000021
表示相间电压突变量、
Figure FDA0003618909630000022
表示相间电流突变量、ΔI0表示零序电流突变量、Ufd表示相间电压浮动门槛、
Figure FDA0003618909630000023
表示相间电流浮动门槛、I0fd表示零序电流浮动门槛，Ufd为电压浮动门槛，ku为固定电压系数，UN为额定电压，固定57.74V，Ifd为电流浮动门槛，ki为固定电流系数，IN为CT额定电流，取值1A或5A。
2.如权利要求1所述的识别变压器轻微故障的判别方法，其特征在于，步骤(2)中，计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为：
Figure FDA0003618909630000024
其中，ial，ibl，icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值，ida，idb，idc为变压器三相差流瞬时值；
Figure FDA0003618909630000025
其中，
Figure FDA0003618909630000026
为变压器各侧经折算的电流矢量值，Ida，Idb，Idc为变压器三相差流稳态值。
3.如权利要求1所述的识别变压器轻微故障的判别方法，其特征在于，步骤(3)中，进行差动启动判别具体包括如下步骤：
(31)稳态差流启动判据：
Figure FDA0003618909630000027
其中，
Figure FDA0003618909630000028
为任一相差动电流
Figure FDA0003618909630000029
kqd1为稳态差流启动系数，Iset为差动保护启动电流定值，三相中任一相满足上式，差动就启动；
(32)突变量差流启动判据：
|id(k)-id(k-2N)|≥kqd2Iset
其中，(k)表示当前点，(k-2N)表示两周波前的点，id(k)为任一相当前点差流瞬时值(ida，idb，idc)；id(k-2N)为同一相两周波前差流瞬时值，kqd2为突变量差流启动系数，Iset为差动保护启动电流定值，任一相连续5点中3点满足上式，差动就启动。
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