CN112670951A - 一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法及装置，方法包括：采集分相变压器各侧二次电流和电压，将二次电流电压值折算为一次电流电压相量值；根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值；根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算通过漏抗和绕组电阻后流入理想变压器的新的一次视在功率相量值；根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率；根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别。本发明基于一次视在功率平衡原理，不用进行各侧平衡系数折算，且不受变压器档位调节影响，灵敏度高于电流差动元件。

Description

一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法，还涉及一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别装置。

背景技术

目前变压器差动保护配置主要为电流差动保护，其灵敏度受变压器档位调节影响较大，电流差动定值为躲调档引起的电流不平衡，匝间故障灵敏度不足，现场多次发生匝间故障电气量电流差动保护拒动的情况。

为补偿变压器保护电流差动灵敏度的不足，有通过采集变压器各侧电流电压量进行各侧有功功率计算，构成变压器有功功率差动保护。在理想的功率平衡情况下，可以不受变压器档位调节影响，避免不同档位下引起的不平衡。

但变压器保护发生区内外金属性短路故障或匝间故障，以感性电流为主，区内故障时有功功率数值较小，存在随机性，为保证其灵敏度有功定值整定存在困难。区外故障时，受电流和电压互感器采样误差的影响，电流电压的相位误差会造成测量的有功功率较大的相对误差，降低了有功功率差动的可靠性。所以有功功率差动保护在灵敏度和可靠性方面存在比较严重的矛盾，从原理层面较难彻底解决。所以提出一种新的针对分相变压器的视在功率比例差动元件解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法及装置，解决了现有技术中有功功率差动可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法，包括：

采集分相变压器各侧二次电流和电压，将二次电流电压值折算为一次电流电压相量值；

根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值；

根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算流入理想变压器的新的一次视在功率相量值；

根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率；

根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别。

进一步的，所述根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值，包括：

变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值的计算公式为：

S_i＝P_i+jQ_i＝U_i*I_i ^* (1)

式中，i＝1，2，……n，n为变压器侧数；S_i为各侧输入端口的视在功率相量值，U_i为各侧电压相量值，I_i ^*为各侧电流相量值I_i的共轭，P_i为各侧输入端口的有功分量，Q_i为各侧输入端口的无功分量。

进一步的，所述根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算流入理想变压器的新的一次视在功率相量值，包括：

新的一次视在功率相量值计算公式为：

P_i’＝P_i-|I_i|²*r_i (2)

Q_i’＝Q_i-|I_i|²*x_i (3)

S_i’＝P_i’+jQ_i’ (4)

其中，S_i’为各侧新的一次视在功率相量值，x_i为变压器各侧漏抗，r_i为变压器各侧绕组电阻。

进一步的，所述根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率，包括：

差动视在功率为各侧分相新的一次视在功率相量值之和的有效值；

制动视在功率为各侧分相新的一次视在功率相量值的有效值之和。

进一步的，所述根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别，包括：

差动功率比例制动元件分相判别为：若差动视在功率大于设定的功率门槛，同时差动视在功率和制动视在功率的比值大于设定的比例制动系数门槛时，判为差动功率在比例制动动作区域内，视在功率比例差动元件出口，否则视在功率比例差动元件不动作。

相应的，本发明还提供了一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别装置，包括：

电流电压计算模块，用于采集分相变压器各侧二次电流和电压，将二次电流电压值折算为一次电流电压相量值；

功率计算模块，用于根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值；

理想功率计算模块，用于根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算流入理想变压器的新的一次视在功率相量值；

差动制动功率计算模块，用于根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率；

动作判别模块，用于根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明基于一次功率平衡原理，不用进行各侧平衡系数折算，且不受变压器档位调节影响，灵敏度高于电流差动元件。同时有效避免有功功率差动定值整定困难和可靠性低的问题。

附图说明

图1为本发明中分相变压器的潮流关系示意图。

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。

实施例1

本发明的一种分相变压器功率比例差动元件动作判别方法，分相变压器三相的视在功率比例差动元件相同，以分相三圈变压器的其中一相为例，具体包括如下步骤：

步骤1，采集变压器各侧二次电流和电压，结合电流互感器变比和电压互感器变比，将二次电流电压值折算为一次电流电压相量值。

其中，一次电流电压反应的是流过变压器绕组的电流和绕组两端的电压，若变压器某侧为角接方式，则角侧二次电流应采集三角环内绕组电流，角侧二次电压应取绕组两端采集电压的差值。如图1所示，变压器侧数为3，归算后分相三圈变压器的各侧分相一次电流相量值为I₁，I₂，I₃，一次电压相量值为U₁，U₂，U₃。其中下标1，2，3侧分别代表三圈变的高中低侧。相量值为通过采集的数值计算得到的傅氏向量值，分为实部和虚部。

步骤2，根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值。

视在功率相量值计算公式为式(1)：

S_i＝P_i+jQ_i＝U_i*I_i ^* (1)

式中i＝1，2，……n，S_i为各侧输入端口的视在功率相量值，U_i为各侧电压相量值，I_i ^*为各侧电流相量值I_i的共轭，P_i为各侧输入端口的有功分量，Q_i为各侧输入端口的无功分量，n为变压器侧数；本发明实施例中，n取值为3。

步骤3，计算变压器各侧输入端口一次视在功率通过变压器各侧漏抗x_i和绕组电阻r_i后流入理想变压器的新的一次视在功率相量值S_i’、有功分量P_i’和无功分量Q_i’。

计算公式为式(2)～(4)：

P_i’＝P_i-|I_i|²*r_i (2)

Q_i’＝Q_i-|I_i|²*x_i (3)

S_i’＝P_i’+jQ_i’ (4)

步骤4，根据新的一次视在功率相量值S_i’计算差动视在功率和制动视在功率。

计算公式为式(5)～(6)：

式中S_d为差动视在功率，为各侧新的一次视在功率相量值S_i’之和的有效值，S_r为制动视在功率，为各侧一次视在功率相量值的有效值之和，S_i’为各侧新的一次视在功率相量值；n为变压器侧数；本发明实施例中，n取值为3。

步骤5，根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别。

差动视在功率同时满足式(7)和式(8)时，判为在比例制动动作区域内，视在功率比例差动元件动作出口；

S_d>S_dset (7)

S_d>k*S_r (8)

式中S_dset为设定的差动视在功率最小门槛，可取为0.15～0.3倍的变压器额定容量，k为设定的比例制动系数，可取为0.1～0.5。

本发明基于一次功率平衡原理，不用进行各侧平衡系数折算，且不受变压器档位调节影响，灵敏度高于电流差动元件。同时有效避免有功功率差动定值整定困难和可靠性低的问题。

实施例2

本发明的一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别装置，包括：

电流电压计算模块，采集分相变压器各侧二次电流和电压，将二次电流电压值折算为一次电流电压相量值；

功率计算模块，根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值；

理想功率计算模块，用于根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算流入理想变压器的新的一次视在功率相量值；

差动制动功率计算模块，用于根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率；

动作判别模块，用于根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别。

本发明装置的各模块具体实现过程参见实施例1中方法的具体实现步骤。

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。

以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法，其特征是，包括：

采集分相变压器各侧二次电流和电压，将二次电流电压值折算为一次电流电压相量值；

根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值；

根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算流入理想变压器的新的一次视在功率相量值；

根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率；

根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别。

2.根据权利要求1所述的一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法，其特征是，所述根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值，包括：

变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值的计算公式为：

S_i=P_i+jQ_i=U_i*I_i ^* （1）

式中，i=1，2，……n，n为变压器侧数；S_i为各侧输入端口的视在功率相量值，U_i为各侧电压相量值，I_i ^*为各侧电流相量值I_i的共轭，P_i为各侧输入端口的有功分量，Q_i为各侧输入端口的无功分量。

3.根据权利要求1所述的一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法，其特征是，所述根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算流入理想变压器的新的一次视在功率相量值，包括：

新的一次视在功率相量值计算公式为：

P_i’=P_i-|I_i|²*r_i （2）

Q_i’=Q_i-|I_i|²*x_i （3）

S_i’ =P_i’+jQ_i’ （4）

其中，S_i’为各侧新的一次视在功率相量值，P_i为各侧输入端口的有功分量，Q_i为各侧输入端口的无功分量，I_i为各侧电流相量值，x_i为变压器各侧漏抗，r_i为变压器各侧绕组电阻。

4.根据权利要求1所述的一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法，其特征是，所述根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率，包括：

差动视在功率为各侧分相新的一次视在功率相量值之和的有效值；

制动视在功率为各侧分相新的一次视在功率相量值的有效值之和。

5.根据权利要求1所述的一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别方法，其特征是，所述根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别，包括：

差动功率比例制动元件分相判别为：若差动视在功率大于设定的功率门槛，同时差动视在功率和制动视在功率的比值大于设定的比例制动系数门槛时，判为差动功率在比例制动动作区域内，视在功率比例差动元件出口，否则视在功率比例差动元件不动作。

6.一种分相变压器视在功率比例差动元件动作判别装置，其特征是，包括：

电流电压计算模块，采集分相变压器各侧二次电流和电压，将二次电流电压值折算为一次电流电压相量值；

功率计算模块，根据变压器的一次电流电压相量值，计算变压器各侧输入端口的一次视在功率相量值；

理想功率计算模块，用于根据变压器各侧输入端口一次视在功率，计算流入理想变压器的新的一次视在功率相量值；

差动制动功率计算模块，用于根据各侧新的一次视在功率相量值，计算差动视在功率和制动视在功率；

动作判别模块，用于根据差动视在功率和制动视在功率，进行视在功率比例差动元件动作判别。

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