CN112731211A - 一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法 - Google Patents

一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法 Download PDF

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Abstract

一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，属于变压器安全运行技术设备领域。步骤a，获取电流信号；步骤b，计算电流信号有效值和零序电流；步骤c，判断高压绕组电流值是否增大；步骤d，判断高压侧是否存在零序电流；步骤e，系统发生接地故障；步骤f、h、j，判断是否满足故障判定条件；步骤g，a相绕组发生匝间短路故障；步骤i，b相绕组发生匝间短路故障；步骤k，c相绕组发生匝间短路故障；步骤l，接地变压器继续运行正常；步骤m，发出跳闸指令。通过本接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，在接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时进行准确监测，有效防止了接地变压器的烧毁，并提高了运维效率。

Description

一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法
技术领域
一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，属于变压器安全运行技术设备领域。
背景技术
随着城市电网的迅速发展，电缆在配出线路中的比重越来越大、环网结构越来越复杂，致使线路对地电容电流急剧增加。一旦系统发生单相接地故障，接地电弧无法自行消失，易产生幅值较高的弧光接地过电压，对电气设备绝缘造成破坏，引起的铁磁谐振过电压容易烧毁电压互感器，严重影响了电力系统的稳定运行。为防止上述事故的发生，利用ZNyn11型接地变压器人为的制造一个供接地电阻或消弧线圈接地的中性点，同时为节省成本和空间，增加第三绕组用于变电站内部设备供电。可见，接地变压器在电力系统中具有十分重要的作用。
与常规配电变压器相比，接地变压器的绕组接线方式和运行工况更复杂，对绝缘性能的要求更高，易发生绕组匝间短路故障，尤其是低压绕组发生匝间短路故障时往往会引起变电站供电中断并可能扩大事故。
在现有技术中，接地变压器继电保护装置的基本配置为电流速断保护和过电流保护。由于接地变压器高压侧容量等于低压侧容量加消弧线圈容量，当系统不发生单相接地故障时，接地变压器中性点处的消弧线圈或接地电阻处于不工作状态。因此，在系统正常运行时，接地变压器高压侧实际运行电流比额定电流小很多，即使低压绕组发生匝间短路故障，导致高压绕组电流变大，但也达不到过电流保护和电流速断保护的动作定值，无法起到保护作用。因此，接地变压器低压绕组发生匝间短路故障时，由于存在继电保护死区，无法切除故障，会导致单匝匝间短路故障发展成多匝线圈短路故障，直至接地变压器烧毁。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时进行准确监测，并能判断出故障相，及时发出跳闸指令，有效防止了接地变压器的烧毁，并提高了运维效率的接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，其特征在于：包括电流采集系统，还包括如下步骤：
步骤a，通过电流采集系统得到接地变压器低压绕组三相的电流值Ia、Ib、Ic以及接地变压器高压绕组三相的电流值IA、IB、IC；
步骤b，电流采集系统分别计算接地变压器低压绕组三相电流的有效值以及高压绕组三相电流的有效值并计算接地变压器高压侧零序电流的大小；
步骤c，判断接地变压器高压绕组三相电流有效值是否增大，若接地变压器高压绕组电流值增大，执行步骤d，若高压绕组电流值未增大，执行步骤l；
步骤d，判断接地变压器高压侧绕组是否存在零序电流，如果存在零序电流，执行步骤e，如果不存在零序电流，执行步骤f；
步骤e，若接地变压器高压侧出现零序电流，则表示系统出现单相接地故障，执行步骤l；
步骤f，判断接地变压器是否满足a相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤g，如果不满足，执行步骤h；
步骤g，接地变压器低压绕组a相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；
步骤h，判断接地变压器是否满足b相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤i，如果不满足，执行步骤j；
步骤i，接地变压器低压绕组b相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；
步骤j，判断接地变压器是否满足c相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤k，如果不满足，执行步骤l；
步骤k，接地变压器低压绕组c相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；
步骤l，接地变压器运行正常；
步骤m，接地变压器低压绕组发生匝间短路故障，发出跳闸指令并进行显示。
优选的，所述a相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：接地变压器高压绕组中A相、B相绕组电流值增大，C相电流值减小；接地变压器低压绕组中a相、b相绕组电流值减小，c相电流值不变。
优选的，所述b相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：接地变压器高压绕组中B相、C相绕组电流值增大，A相电流值减小；接地变压器低压绕组中b相、c相绕组电流值减小，A相电流值不变。
优选的，所述c相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：接地变压器高压绕组中A相、C相绕组电流值增大，B相电流值减小；接地变压器低压绕组中a相、c相绕组电流值减小，b相电流值不变。
优选的，所述的电流采集系统包括低压绕组电流传感器、高压绕组电流传感器、信号采集单元、逻辑分析单元、通讯单元以及人机界面，低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器分别安装在接地变压器低压绕组和高压绕组中，低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器的输出端与信号采集单元的信号输入端相连，信号采集单元的输出端与逻辑分析单元的输入端相连，逻辑分析模块的输出端通过通讯单元与人机界面连接。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
通过本接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，在接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时进行准确监测，并能判断出故障相，及时发出跳闸指令，有效防止了接地变压器的烧毁，并提高了运维效率。
附图说明
图1为接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法流程图。
图2为接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识装置原理方框图。
图3为现有技术接地变压器接线图。
具体实施方式
图1～3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～3对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，包括如下步骤：
步骤1001，获取接地变压器电流信号；
如图3所示，与现有技术相同，接地变压器B2接于YNd11型主变压器(变压器B1)低压侧母线上，为变电站一、二次设备提供工作电源。
同时结合图2，设置有接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识装置，接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识装置包括低压绕组电流传感器、高压绕组电流传感器、信号采集单元、逻辑分析单元、通讯单元以及人机界面。低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器分别安装在接地变压器低压绕组和高压绕组中，通过低压绕组电流传感器得到对接地变压器低压绕组三相的电流值Ia、Ib、Ic以及对接地变压器高压绕组三相的电流值IA、IB、IC。
低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器的输出端与信号采集单元的信号输入端相连，信号采集单元的输出端与逻辑分析单元的输入端相连，信号采集模块将低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器送入的电流信号送入逻辑分析模块进行判断，逻辑分析模块通过通讯单元将判断结果送入人机界面，由人机界面进行显示。
步骤1002，计算接地变压器电流信号有效值和零序电流；
逻辑分析单元根据信号采集模块送入的数据，分别计算接地变压器低压绕组三相电流的有效值以及高压绕组三相电流的有效值，其计算公式为：
Figure BDA0002937679780000031
其中，i(t)代表接地变压器高、低压侧的电流互感器测得的电流瞬时值，T代表时间，取0.1s。
逻辑分析单元同时
计算接地变压器高压侧零序电流的大小，其计算公式为：
Figure BDA0002937679780000041
式中，
Figure BDA0002937679780000042
代表接地变压器高压侧零序电流，
Figure BDA0002937679780000043
分别代表接地变压器高压绕组三相电流。
步骤1003，判断接地变压器高压绕组电流值是否增大；
逻辑运算单元判断接地变压器高压绕组三相电流有效值是否增大，若接地变压器高压绕组电流值增大，执行步骤1004，若高压绕组电流值未增大，执行步骤1012。
步骤1004，判断接地变压器高压侧是否存在零序电流；
逻辑运算单元判断接地变压器高压侧绕组是否存在零序电流，如果存在零序电流，执行步骤1005，如果不存在零序电流，执行步骤1006。
步骤1005，系统发生接地故障；
若接地变压器高压侧出现零序电流，则表示系统出现单相接地故障，执行步骤1012。
步骤1006，判断是否满足a相判定条件；
逻辑分析模块判断接地变压器是否满足以下判定条件：接地变压器高压绕组A相、B相绕组电流值增大，C相电流值减小；接地变压器低压绕组a相、b相绕组电流值减小，c相电流值不变。如果满足该判定条件，执行步骤1007，如果不满足该判定条件，执行步骤1008。
步骤1007，a相绕组发生匝间短路故障；
逻辑分析模块判定接地变压器低压绕组a相绕组发生匝间短路故障，执行步骤1013。
步骤1008，判断是否满足b相判定条件；
逻辑分析模块判断接地变压器是否满足以下判定条件：接地变压器高压绕组B相、C相绕组电流值增大，A相电流值减小；接地变压器低压绕组b相、c相绕组电流值减小，a相电流值不变。如果满足该判定条件，执行步骤1009，如果不满足该判定条件，执行步骤1010。
步骤1009，b相绕组发生匝间短路故障；
逻辑分析模块判定接地变压器低压绕组b相绕组发生匝间短路故障，执行步骤1013。
步骤1010，判断是否满足c相判定条件；
逻辑分析模块判断接地变压器是否满足以下判定条件：接地变压器高压绕组A相、C相绕组电流值增大，B相电流值减小；接地变压器低压绕组a相、c相绕组电流值减小，b相电流值不变。如果满足该判定条件，执行步骤1011，如果不满足该判定条件，执行步骤1012。
步骤1011，c相绕组发生匝间短路故障；
逻辑分析模块判定接地变压器低压绕组c相绕组发生匝间短路故障，执行步骤1013。
步骤1012，接地变压器继续运行正常。
逻辑分析模块判定接地变压器运行正常。
步骤1013，发出跳闸指令；
逻辑分析模块判断出接地变压器低压绕组发生匝间短路故障，发出跳闸指令并通过通讯模块将判断结果进行传输，并在人机界面上进行显示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，其特征在于：包括电流采集系统，还包括如下步骤：
步骤a，通过电流采集系统得到接地变压器低压绕组三相的电流值Ia、Ib、Ic以及接地变压器高压绕组三相的电流值IA、IB、IC；
步骤b，电流采集系统分别计算接地变压器低压绕组三相电流的有效值以及高压绕组三相电流的有效值并计算接地变压器高压侧零序电流的大小；
步骤c，判断接地变压器高压绕组三相电流有效值是否增大，若接地变压器高压绕组电流值增大，执行步骤d，若高压绕组电流值未增大，执行步骤l；
步骤d，判断接地变压器高压侧绕组是否存在零序电流，如果存在零序电流，执行步骤e，如果不存在零序电流，执行步骤f；
步骤e，若接地变压器高压侧出现零序电流，则表示系统出现单相接地故障，执行步骤l；
步骤f，判断接地变压器是否满足a相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤g，如果不满足，执行步骤h；
步骤g，接地变压器低压绕组中a相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；
步骤h，判断接地变压器是否满足b相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤i，如果不满足，执行步骤j；
步骤i，接地变压器低压绕组中b相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；
步骤j，判断接地变压器是否满足c相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤k，如果不满足，执行步骤l；
步骤k，接地变压器低压绕组中c相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；
步骤l，接地变压器运行正常；
步骤m，接地变压器低压绕组发生匝间短路故障，发出跳闸指令并进行显示。
2.根据权利要求1所述的接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，其特征在于：所述a相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：接地变压器高压绕组中A相、B相绕组电流值增大，C相电流值减小；接地变压器低压绕组中a相、b相绕组电流值减小，c相电流值不变。
3.根据权利要求1所述的接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，其特征在于：所述b相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：接地变压器高压侧绕组中B相、C相绕组电流值增大，A相电流值减小；接地变压器低压侧绕组中b相、c相绕组电流值减小，a相电流值不变。
4.根据权利要求1所述的接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，其特征在于：所述c相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：接地变压器高压绕组中A相、C相绕组电流值增大，B相电流值减小；接地变压器低压绕组中a相、c相绕组电流值减小，b相电流值不变。
5.根据权利要求1所述的接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，其特征在于：所述的电流采集系统包括低压绕组电流传感器、高压绕组电流传感器、信号采集单元、逻辑分析单元、通讯单元以及人机界面，低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器分别安装在接地变压器低压绕组和高压绕组中，低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器的输出端与信号采集单元的信号输入端相连，信号采集单元的输出端与逻辑分析单元的输入端相连，逻辑分析模块的输出端通过通讯单元与人机界面连接。
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