CN114447883A - 一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法 - Google Patents

Abstract

一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法，方法包括：获取换相开关状态和机端断路器状态；采集机端三相电流，根据换相开关状态，按照一次侧换相方式对机端三相电流二次值进行换相；根据换相开关状态或机端断路器状态，基于机端三相电流的幅值最大值与无流定值的比较结果判别变压器的运行工况；根据变压器的运行工况，利用换相后的机端三相电流二次值计算差动电流和制动电流；利用差动电流和制动电流，确定变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据；按比率差动保护的动作方程进行计算并判定变压器差动保护是否动作。本发明提出的方法，主变差动保护均能全程投入，使差动保护范围无死区，提高了抽水蓄能机组主变压器保护的可靠性和灵敏性。

Description

一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，更具体地，涉及一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法。

背景技术

抽水蓄能是当今世界容量最大、最成熟、技术经济性能最佳的物理储能方法，抽水蓄能电站具有削峰填谷、调相调频、紧急事故备用、黑启动等重要功能，运行状态灵活可靠、工况转换过程迅速，为电网安全稳定、高质量供电提供着重要保障，也为风电、光伏等清洁能源大规模并网消納提供重要支撑。

抽水蓄能机组，相比常规发变组，所采用的一次设备增加了换相开关、拖动开关、被拖动开关，SFC(Static Frequency Converter，静止变频器)的变频启动输入变，且发电电动机有发电和抽水两个运行方向，在抽水方向运行时，一次相序会通过换相开关进行换相，由于不同抽水蓄能电站的换相相别各有不同，因此，接入抽水蓄能机组变压器的发电电动机机端电流不仅需要通过二次软件换相，还要支持AB、BC、CA换相，因此，抽水蓄能机组变压器保护与常规发变组保护差异很大。现有技术中，国内外抽水蓄能机组变压器保护通常会配置主变差动1 保护(小差)、主变差动2保护(大差)，主变差动1保护范围至变压器低压侧电流互感器(CT)，保护不包含换相开关，因此不需要二次软件换相，可以全程投入；主变差动2保护范围延伸至发电电动机机端CT，包含了换相开关、拖动开关、被拖动开关、机端断路器，抽水蓄能机组从启动工况至并网工况转换过程中，对主变差动2保护的影响很大，不仅需要考虑软件换相，也要考虑在机组的不同工况下，工况转换过程中，机组并网和非同期合闸时，主变差动2保护的防误动问题。

对主变差动2保护的防误处理现状分析可知，国内外主流厂家目前有两种防误方式：方式一，采用简单的保护闭锁方式，机组并网前，直接闭锁主变差动2 保护，机组并网后开放主变差动2保护，这种处理方式简单可靠，但代价是损失了变压器保护的可靠性和灵敏性，主变倒送电时，从机端断路器到主变低压侧 CT这一段缺失快速主保护，只能依赖倒送电后备保护延时切除故障；方式二，采取封机端CT的方法，在抽水启动工况下，差动2保护封机端CT，非抽水启动工况下解封机端CT，该方法虽然能实现主变差动2保护的全程投入，但需要通过判别换相开关位置开入和机端断路器位置开入来选择何时解封机端CT，由于开关量开入具有一定延时、往往微机保护装置会更快采集到模拟量，当机端断路器合闸瞬间，尤其是非同期合闸时，若机端断路器位置与电流不同步，解封机端CT可能会产生很大的差动电流，可能造成差动2保护误动作，此外，当主变差动2保护范围包含电制动隔离开关时，电制动过程中会造成差动2保护误动。

综上，为了解决现有技术中抽水蓄能机组变压器差动2保护(大差)从倒送电工况到并网工况转换过程中，非同期合闸时，因机端断路器位置与电流不同步，解封机端CT可能引起保护误动的难题，从而保证抽水蓄能机组变压器的安全运行，必须对现有差动2保护方法予以补充，研究更完善的工况判别和可靠防误的差动保护方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法，首先采集换相开关位置开入和机端断路器位置开入并进行逻辑判别，并对机端电流二次值进行软件换相处理，然后判别抽水蓄能变压器的运行状态，即并网或倒送电，再根据变压器运行状态确定变压器差动保护的保护判据，最后根据变压器差动保护判据确定变压器差动保护是否动作。

本发明采用如下的技术方案。

本发明提出一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其中，抽水蓄能机组变压器包括：定速抽水蓄能机组变压器和可变速抽水蓄能机组变压器。方法包括：

步骤1，采集换相开关状态信号，利用换相开关状态信号判别换相开关状态；采集机端断路器状态信号，利用机端断路器状态信号判别机端断路器状态；

步骤2，采集机端三相电流，根据换相开关状态，按照一次侧系统的换相方式对机端三相电流二次值进行软件换相；

步骤3，根据换相开关状态或机端断路器状态，将机端三相电流的幅值最大值与无流定值进行比较，根据比较结果判别抽水蓄能机组变压器的运行工况；其中，变压器的运行工况包括：并网工况，倒送电工况；

步骤4，根据变压器的运行工况，确定差动电流和制动电流的计算范围；在计算范围内，确定变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据；其中，当变压器处于倒送电工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流计算均不计入换相后的机端三相电流二次值；当变压器处于并网工况时，主差动判据中，计入换相后的机端三相电流二次值；

步骤5，利用变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据，按比率差动保护的动作方程进行计算；根据计算结果判定变压器差动保护是否动作。

优选地，步骤1中，换相开关状态信号包括：换相开关的分闸位置开入信号，换相开关的发电机位置开入信号，换相开关的电动机位置开入信号；

机端断路器状态信号包括：机端断路器的分闸位置开入信号、机端断路器的合闸位置开入信号。

优选地，步骤1包括：

步骤1.1，利用换相开关的分闸位置开入信号、换相开关的发电机位置开入信号和换相开关的电动机位置开入信号，基于双位置校验判别逻辑，进行换相开关唯一状态的判定；其中，换相开关唯一状态包括：换相开关分闸状态，换相开关发电机状态，换相开关电动机状态；

步骤1.2，利用机端断路器的分闸位置开入信号和机端断路器的合闸位置开入信号，基于双位置校验判别逻辑，进行机端断路器唯一状态的判定；其中，机端断路器唯一状态包括：机端断路器分闸状态，机端断路器合闸状态。

优选地，步骤1.1中，基于双位置校验判别逻辑，进行换相开关唯一状态的判定包括：

1)以换相开关的分闸位置开入信号、换相开关的发电机位置开入信号的反向信号和换相开关的电动机位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定换相开关处于分闸状态；

2)以换相开关的分闸位置开入信号的反向信号、换相开关的发电机位置开入信号和换相开关的电动机位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为 1，则判定换相开关处于发电机状态；

3)以换相开关的分闸位置开入信号的反向信号、换相开关的发电机位置开入信号的反向信号和换相开关的电动机位置开入信号，作逻辑与处理，当输出为 1，则判定换相开关处于电动机状态；

当换相开关状态信号异常时，以上三个判别条件均不满足，则维持当前的换相开关状态。

优选地，步骤1.2中，基于双位置校验判别逻辑包括，进行机端断路器唯一状态的判定：

1)机端断路器的分闸位置开入信号和机端断路器的合闸位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定机端断路器处于分闸状态；

2)机端断路器的分闸位置开入信号的反向信号和机端断路器的合闸位置开入信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定机端断路器处于合闸状态；

当机端断路器状态信号异常时，以上两个判别条件均不满足，则维持当前的机端断路器状态。

优选地，步骤2包括：

步骤2.1，采集机端三相电流以及一次侧系统的换相方式；其中，一次侧系统的换相方式包括：AB相换相，BC相换相，CA相换相；

步骤2.2，当换相开关处于换相开关电动机状态时，按照一次侧系统的换相方式依次对机端三相电流二次值进行换相；机端三相电流二次值的换相方式包括： AB相换相，BC相换相，CA相换。

优选地，采用软件换相方法对机端三相电流二次值进行换相，软件换相方法包括：采样值换相方式和向量换相方式。

优选地，步骤3包括：

步骤3.1，当同时满足如下的第一条件和第二条件时，延时100ms后，判定抽水蓄能机组变压器处于倒送电工况；

1)第一条件是，换相开关处于换相开关分闸状态或机端断路器处于机端断路器合闸状态；

2)第二条件是，机端三相电流的幅值最大值I_MTLmax小于无流定值I_set；其中，取变压器低压侧三相电流幅值的最大值作为机端三相电流的幅值最大值，即满足I_MTLmax＝MAX{I_MTLa,I_MTLb,I_MTLc}，I_MTLa,I_MTLb,I_MTLc分别为变压器低压侧三相电流的幅值；无流定值I_set为电流互感器二次侧额定值的0.05倍；

步骤3.2，当不满足第一条件和/或不满足第二条件时，无延时，并判定抽水蓄能机组变压器处于并网工况；

步骤3.3，在抽水蓄能机组变压器处于并网工况下，当满足第一条件时，延时100ms后，判定抽水蓄能机组变压器处于倒送电工况。

优选地，步骤4包括：

步骤4.1，分别采集变压器网端三相电流二次值

换相后的机端三相电流二次值

SFC输入变压器机端三相电流二次值

和高压厂用电变压器机端三相电流二次值

步骤4.2，当变压器处于并网工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流的计算范围为：

当变压器处于倒送电工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流的计算范围为

步骤4.3，无论变压器处于何种工况，辅助差动判据中的差动电流的计算范围均为：

步骤4.4，在计算范围内，以如下关系式分别计算变压器差动保护的差动电流I_dz和制动电流I_zd：

式中，

为计算范围内各三相电流二次值之和，其中，N＝1,2,3,4，

为计算范围内幅值最大的三相电流二次值，

为除

之外的其它三相电流二次值之和。

优选地，步骤5包括：

步骤5.1，利用变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据，按如下所示的比率差动保护的动作方程进行计算：

1)当制动电流I_zd≤0.6I_e时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz＞K_b1I_zd+I_CD

式中，I_e为变压器高压侧额定电流，K_b1为第一比率制动斜率系数，K_b1设置为0.2，I_CD为差动保护启动电流定值；

2)当0.6I_e＜I_zd≤5I_e时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz＞K_b2(I_zd-0.6I_e)+K_b1×0.6I_e+I_CD

式中，K_b2为第二比率制动斜率系数，由用户定值整定得到，K_b2设置为0.5；

3)当5I_e＜I_zd时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz＞K_b3(I_zd-5I_e)+K_b2(5I_e-0.6I_e)+K_b1×0.6I_e+I_CD

式中，K_b3为第三比率制动斜率系数，K_b3设置为0.7；

步骤5.2，根据动作方程的判别结果，判定主差动判据为动作或不动作，判定辅助差动判据在动作区内或区外，包括：

当主差动判据满足上述三项关系式中的任一项关系式时，则判定主差动判据为动作；反之，则判定主差动判据为不动作；

当辅助差动判据满足上述三项关系式中的任一项关系式时，则判定辅助差动判据为动作；反之，则判定辅助主差动判据为不动作；

步骤5.3，当同时满足以下三个状态时，则变压器差动保护动作：

1)变压器差动保护投入，2)变压器差动保护满足主差动判据动作，3)变压器差动保护满足辅助差动判据在动作区内；

三个状态中至少有一个状态不满足时，则变压器差动保护为不动作。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比：本发明提供的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，解决了抽水蓄能机组变压器差动保护从倒送电工况至并网工况转换过程中，非同期合闸时，因机端断路器位置与电流不同步，解封机端CT可能造成差动保护误动的难题，不论抽水蓄能机组处于任何工况，包括并网工况、拖动工况、被拖动工况、SFC变频启动工况或停机工况等多种工况，主变差动保护均能全程投入，使差动保护范围无死区，提高了抽水蓄能机组主变压器保护的可靠性和灵敏性。

本发明提供的技术方案中采用的变压器工况判别逻辑，实现了不用考虑机端 CT的安装位置，不论差动保护范围包含或者不包含电制动隔离开关，均不会对差动保护造成任何影响。

本发明提供的技术方案中采用的变压器状态判别逻辑，能实时自动根据变压器运行状态的变化自动对机端电流二次值进行软件换相处理，保证了发电电动机在发电方向和抽水方向运行时，变压器的稳定运行。

附图说明

图1是本发明提出一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法的步骤框图；

图2是本发明一实施例中抽水蓄能机组变压器电气接线示意图；

图2中附图标记说明如下：

CT1-变压器网端电流互感器；

CT2-换相开关机端电流互感器；

CT3-高压厂用电变压器机端电流互感器；

CT4-SFC输入变压器机端电流互感器；

CT5-主变低压侧电流互感器；

GCB-机端断路器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。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申请的保护范围。

本发明提出一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其中，抽水蓄能机组变压器包括：定速抽水蓄能机组变压器和可变速抽水蓄能机组变压器。如图1，方法包括步骤1至5。

步骤1，采集换相开关状态信号，利用换相开关状态信号判别换相开关状态；采集机端断路器状态信号，利用机端断路器状态信号判别机端断路器状态。

具体地，步骤1中，换相开关状态信号包括：换相开关的分闸位置开入信号，换相开关的发电机位置开入信号，换相开关的电动机位置开入信号；

机端断路器状态信号包括：机端断路器的分闸位置开入信号、机端断路器的合闸位置开入信号。

进一步，步骤1包括：

步骤1.1，利用换相开关的分闸位置开入信号、换相开关的发电机位置开入信号和换相开关的电动机位置开入信号，基于双位置校验判别逻辑，进行换相开关唯一状态的判定；其中，换相开关唯一状态包括：换相开关分闸状态，换相开关发电机状态，换相开关电动机状态；

具体地，步骤1.1中，基于双位置校验判别逻辑，进行换相开关唯一状态的判定包括：

1)以换相开关的分闸位置开入信号、换相开关的发电机位置开入信号的反向信号和换相开关的电动机位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为 1，则判定换相开关处于分闸状态；

2)以换相开关的分闸位置开入信号的反向信号、换相开关的发电机位置开入信号和换相开关的电动机位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为 1，则判定换相开关处于发电机状态；

3)以换相开关的分闸位置开入信号的反向信号、换相开关的发电机位置开入信号的反向信号和换相开关的电动机位置开入信号，作逻辑与处理，当输出为 1，则判定换相开关处于电动机状态；

当换相开关状态信号异常时，以上三个判别条件均不满足，则维持当前的换相开关状态。

通过上述判别逻辑能够保证换相开关状态的唯一性。

步骤1.2，利用机端断路器的分闸位置开入信号和机端断路器的合闸位置开入信号，基于双位置校验判别逻辑，进行机端断路器唯一状态的判定；其中，机端断路器唯一状态包括：机端断路器分闸状态，机端断路器合闸状态。

具体地，步骤1.2中，基于双位置校验判别逻辑包括，进行机端断路器唯一状态的判定：

1)机端断路器的分闸位置开入信号和机端断路器的合闸位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定机端断路器处于分闸状态；

2)机端断路器的分闸位置开入信号的反向信号和机端断路器的合闸位置开入信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定机端断路器处于合闸状态。

当机端断路器状态信号异常时，以上两个判别条件均不满足，则维持当前的机端断路器状态。

通过上述判别逻辑能够保证机端断路器状态的唯一性。

步骤2，采集机端三相电流，根据换相开关状态，按照一次侧系统的换相方式对机端三相电流二次值进行软件换相。

具体地，步骤2包括：

步骤2.1，采集机端三相电流以及一次侧系统的换相方式；其中，一次侧系统的换相方式包括：AB相换相，BC相换相，CA相换相；

步骤2.2，当换相开关处于换相开关电动机状态时，按照一次侧系统的换相方式依次对机端三相电流二次值进行换相；机端三相电流二次值的换相方式包括： AB相换相，BC相换相，CA相换。

具体地，采用软件换相方法对机端三相电流二次值进行换相，软件换相方法包括：采样值换相方式和向量换相方式。

步骤3，根据换相开关状态或机端断路器状态，将机端三相电流的幅值最大值与无流定值进行比较，根据比较结果判别抽水蓄能机组变压器的运行工况；其中，变压器的运行工况包括：并网工况，倒送电工况。

具体地，步骤3包括：

步骤3.1，当同时满足如下的第一条件和第二条件时，延时100ms后，判定抽水蓄能机组变压器处于倒送电工况；

1)第一条件是，换相开关处于换相开关分闸状态或机端断路器处于机端断路器合闸状态；

2)第二条件是，机端三相电流的幅值最大值I_MTLmax小于无流定值I_set；其中，取变压器低压侧三相电流幅值的最大值作为机端三相电流的幅值最大值，即满足I_MTLmax＝MAX{I_MTLa,I_MTLb,I_MTLc}，I_MTLa,I_MTLb,I_MTLc分别为变压器低压侧三相电流的幅值；无流定值I_set为电流互感器二次侧额定值的0.05倍；

步骤3.2，当不满足第一条件和/或不满足第二条件时，无延时，并判定抽水蓄能机组变压器处于并网工况；

步骤3.3，在抽水蓄能机组变压器处于并网工况下，当满足第一条件时，延时100ms后，判定抽水蓄能机组变压器处于倒送电工况。

步骤4，根据变压器的运行工况，确定差动电流和制动电流的计算范围；在计算范围内，确定变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据；其中，当变压器处于倒送电工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流计算均不计入换相后的机端三相电流二次值；当变压器处于并网工况时，主差动判据中，计入换相后的机端三相电流二次值。

具体地，步骤4包括：

步骤4.1，分别采集变压器网端三相电流二次值

换相后的机端三相电流二次值

SFC输入变压器机端三相电流二次值

和高压厂用电变压器机端三相电流二次值

如图2所示，利用变压器网端电流互感器CT1采集变压器网端三相电流二次值

利用换相开关机端电流互感器CT2采集机端三相电流二次值后再换相得到

利用高压厂用电变压器机端电流互感器CT3采集SFC输入变压器机端三相电流二次值

利用SFC输入变压器机端电流互感器CT4采集高压厂用电变压器机端三相电流二次值

从图2可以看出，现有的主变压器大差保护存在如下问题：

1)方式一：主变倒送电时，直接闭锁大差保护，并网后，开放大差保护。缺点：变倒送电时，从主变低压侧电流互感器CT5至机端断路器GCB断开处这一段主保护存在死区。

2)方式二：采取封换相开关机端电流互感器CT2的方法，在抽水启动工况下，大差保护封换相开关机端电流互感器CT2，非抽水启动工况下解封换相开关机端电流互感器CT2。缺点：当机端断路器GCB合闸瞬间，尤其是非同期合闸时，若机端断路器位置与电流不同步，解封换相开关机端电流互感器CT可能会产生很大的差动电流，可能造成大差保护误动作。

步骤4.2，当变压器处于并网工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流的计算范围为：

当变压器处于倒送电工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流的计算范围为

步骤4.3，无论变压器处于何种工况，辅助差动判据中的差动电流的计算范围均为：

步骤4.4，在计算范围内，以如下关系式分别计算变压器差动保护的差动电流I_dz和制动电流I_zd：

式中，

为计算范围内各三相电流二次值之和，其中，N＝1,2,3,4，

为计算范围内幅值最大的三相电流二次值，

为除

之外的其它三相电流二次值之和。

步骤5，利用变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据，按比率差动保护的动作方程进行计算；根据计算结果判定变压器差动保护是否动作。

具体地，步骤5包括：

步骤5.1，利用变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据，按如下所示的比率差动保护的动作方程进行计算：

1)当制动电流I_zd≤0.6I_e时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz＞K_b1I_zd+I_CD

式中，I_e为变压器高压侧额定电流，K_b1为第一比率制动斜率系数，K_b1设置为0.2，I_CD为差动保护启动电流定值；

2)当0.6I_e＜I_zd≤5I_e时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz＞K_b2(I_zd-0.6I_e)+K_b1×0.6I_e+I_CD

式中，K_b2为第二比率制动斜率系数，由用户定值整定得到，K_b2设置为0.5；

3)当5I_e＜I_zd时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz＞K_b3(I_zd-5I_e)+K_b2(5I_e-0.6I_e)+K_b1×0.6I_e+I_CD

式中，K_b3为第三比率制动斜率系数，K_b3设置为0.7；

值得注意的是，本发明优选实施例中，对第一比率制动斜率系数K_b1、第二比率制动斜率系数K_b2和第三比率制动斜率系数K_b3所设置的数值，是一种非限制性的较优选择。

步骤5.2，根据动作方程的判别结果，判定主差动判据为动作或不动作，判定辅助差动判据在动作区内或区外，包括：

当主差动判据满足上述三项关系式中的任一项关系式时，则判定主差动判据为动作；反之，则判定主差动判据为不动作；

当辅助差动判据满足上述三项关系式中的任一项关系式时，则判定辅助差动判据为动作；反之，则判定辅助主差动判据为不动作；

步骤5.3，当同时满足以下三个状态时，则变压器差动保护动作：

1)变压器差动保护投入，2)变压器差动保护满足主差动判据动作，3)变压器差动保护满足辅助差动判据在动作区内；

三个状态中至少有一个状态不满足时，则变压器差动保护为不动作。

通过本发明提出的主变压器大差保护，解决了抽水蓄能机组变压器差动保护从倒送电工况至并网工况转换过程中，尤其在非同期合闸时，因机端断路器位置与电流不同步，解封机端CT可能造成差动保护误动的难题。不论抽水蓄能机组处于任何工况，包括并网工况、拖动工况、被拖动工况、SFC变频启动工况或停机工况等多种工况，主变差动保护均能全程投入，使差动保护范围无死区。实现了不用考虑机端CT的安装位置，不论差动保护范围包含或者不包含电制动开关，均不会对差动保护造成任何影响。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抽水蓄能机组变压器差动保护方法，抽水蓄能机组变压器包括：定速抽水蓄能机组变压器和可变速抽水蓄能机组变压器，其特征在于，

所述方法包括：

步骤1，采集换相开关状态信号，利用换相开关状态信号判别换相开关状态；采集机端断路器状态信号，利用机端断路器状态信号判别机端断路器状态；

步骤2，采集机端三相电流，根据换相开关状态，按照一次侧系统的换相方式对机端三相电流二次值进行软件换相；

步骤3，根据换相开关状态或机端断路器状态，将机端三相电流的幅值最大值与无流定值进行比较，根据比较结果判别抽水蓄能机组变压器的运行工况；其中，变压器的运行工况包括：并网工况，倒送电工况；

步骤4，根据变压器的运行工况，确定差动电流和制动电流的计算范围；在计算范围内，确定变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据；其中，当变压器处于倒送电工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流计算均不计入换相后的机端三相电流二次值；当变压器处于并网工况时，主差动判据中，计入换相后的机端三相电流二次值；

步骤5，利用变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据，按比率差动保护的动作方程进行计算；根据计算结果判定变压器差动保护是否动作。

2.根据权利要求1所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤1中，换相开关状态信号包括：换相开关的分闸位置开入信号，换相开关的发电机位置开入信号，换相开关的电动机位置开入信号；

机端断路器状态信号包括：机端断路器的分闸位置开入信号、机端断路器的合闸位置开入信号。

3.根据权利要求2所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤1包括：

步骤1.1，利用换相开关的分闸位置开入信号、换相开关的发电机位置开入信号和换相开关的电动机位置开入信号，基于双位置校验判别逻辑，进行换相开关唯一状态的判定；其中，换相开关唯一状态包括：换相开关分闸状态，换相开关发电机状态，换相开关电动机状态；

步骤1.2，利用机端断路器的分闸位置开入信号和机端断路器的合闸位置开入信号，基于双位置校验判别逻辑，进行机端断路器唯一状态的判定；其中，机端断路器唯一状态包括：机端断路器分闸状态，机端断路器合闸状态。

4.根据权利要求3所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤1.1中，基于双位置校验判别逻辑，进行换相开关唯一状态的判定包括：

1)以换相开关的分闸位置开入信号、换相开关的发电机位置开入信号的反向信号和换相开关的电动机位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定换相开关处于分闸状态；

2)以换相开关的分闸位置开入信号的反向信号、换相开关的发电机位置开入信号和换相开关的电动机位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定换相开关处于发电机状态；

3)以换相开关的分闸位置开入信号的反向信号、换相开关的发电机位置开入信号的反向信号和换相开关的电动机位置开入信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定换相开关处于电动机状态；

当换相开关状态信号异常时，以上三个判别条件均不满足，则维持当前的换相开关状态。

5.根据权利要求3所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤1.2中，基于双位置校验判别逻辑包括，进行机端断路器唯一状态的判定：

1)机端断路器的分闸位置开入信号和机端断路器的合闸位置开入信号的反向信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定机端断路器处于分闸状态；

2)机端断路器的分闸位置开入信号的反向信号和机端断路器的合闸位置开入信号，作逻辑与处理，当输出为1，则判定机端断路器处于合闸状态；

当机端断路器状态信号异常时，以上两个判别条件均不满足，则维持当前的机端断路器状态。

6.根据权利要求3所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤2包括：

步骤2.1，采集机端三相电流以及一次侧系统的换相方式；其中，一次侧系统的换相方式包括：AB相换相，BC相换相，CA相换相；

步骤2.2，当换相开关处于换相开关电动机状态时，按照一次侧系统的换相方式依次对机端三相电流二次值进行换相；机端三相电流二次值的换相方式包括：AB相换相，BC相换相，CA相换。

7.根据权利要求6所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

采用软件换相方法对机端三相电流二次值进行换相，软件换相方法包括：采样值换相方式和向量换相方式。

8.根据权利要求6所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤3包括：

步骤3.1，当同时满足如下的第一条件和第二条件时，延时100ms后，判定抽水蓄能机组变压器处于倒送电工况；

1)第一条件是，换相开关处于换相开关分闸状态或机端断路器处于机端断路器合闸状态；

2)第二条件是，机端三相电流的幅值最大值I_MTLmax小于无流定值I_set；其中，取变压器低压侧三相电流幅值的最大值作为机端三相电流的幅值最大值，即满足I_MTLmax＝MAX{I_MTLa,I_MTLb,I_MTLc}，I_MTLa,I_MTLb,I_MTLc分别为变压器低压侧三相电流的幅值；无流定值I_set为电流互感器二次侧额定值的0.05倍；

步骤3.2，当不满足第一条件和/或不满足第二条件时，无延时，并判定抽水蓄能机组变压器处于并网工况；

步骤3.3，在抽水蓄能机组变压器处于并网工况下，当满足第一条件时，延时100ms后，判定抽水蓄能机组变压器处于倒送电工况。

9.根据权利要求8所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤4包括：

步骤4.1，分别采集变压器网端三相电流二次值

换相后的机端三相电流二次值

SFC输入变压器机端三相电流二次值

和高压厂用电变压器机端三相电流二次值

步骤4.2，当变压器处于并网工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流的计算范围为：

当变压器处于倒送电工况时，主差动判据中的差动电流和制动电流的计算范围为

步骤4.3，无论变压器处于何种工况，辅助差动判据中的差动电流的计算范围均为：

步骤4.4，在计算范围内，以如下关系式分别计算变压器差动保护的差动电流I_dz和制动电流I_zd：

式中，

为计算范围内各三相电流二次值之和，其中，N＝1,2,3,4，

为计算范围内幅值最大的三相电流二次值，

为除

之外的其它三相电流二次值之和。

10.根据权利要求9所述的抽水蓄能机组变压器差动保护方法，其特征在于，

步骤5包括：

步骤5.1，利用变压器差动保护的主差动判据和辅助差动判据，按如下所示的比率差动保护的动作方程进行计算：

1)当制动电流I_zd≤0.6I_e时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz>K_b1I_zd+I_CD

式中，I_e为变压器高压侧额定电流，K_b1为第一比率制动斜率系数，K_b1设置为0.2，I_CD为差动保护启动电流定值；

2)当0.6I_e<I_zd≤5I_e时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz>K_b2(I_zd-0.6I_e)+K_b1×0.6I_e+I_CD

式中，K_b2为第二比率制动斜率系数，由用户定值整定得到，K_b2设置为0.5；

3)当5I_e<I_zd时，差动电流I_dz满足如下关系式：

I_dz>K_b3(I_zd-5I_e)+K_b2(5I_e-0.6I_e)+K_b1×0.6I_e+I_CD

式中，K_b3为第三比率制动斜率系数，K_b3设置为0.7；

步骤5.2，根据动作方程的判别结果，判定主差动判据为动作或不动作，判定辅助差动判据在动作区内或区外，包括：

当主差动判据满足上述三项关系式中的任一项关系式时，则判定主差动判据为动作；反之，则判定主差动判据为不动作；

当辅助差动判据满足上述三项关系式中的任一项关系式时，则判定辅助差动判据为动作；反之，则判定辅助主差动判据为不动作；

步骤5.3，当同时满足以下三个状态时，则变压器差动保护动作：

1)变压器差动保护投入，2)变压器差动保护满足主差动判据动作，3)变压器差动保护满足辅助差动判据在动作区内；

三个状态中至少有一个状态不满足时，则变压器差动保护为不动作。

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