CN115800195A - 一种并联电抗器匝间保护方法 - Google Patents

一种并联电抗器匝间保护方法 Download PDF

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CN115800195A CN202211621152.4A CN202211621152A CN115800195A CN 115800195 A CN115800195 A CN 115800195A CN 202211621152 A CN202211621152 A CN 202211621152A CN 115800195 A CN115800195 A CN 115800195A
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陈水耀
曹文斌
王松
许烽
裘愉涛
方愉冬
潘武略
吴佳毅
戚宣威
方芳
陈明
钱政旭
孙文文
阮黎翔
沈奕菲
李心宇
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Abstract

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种并联电抗器匝间保护方法。针对现有不依赖于电压的电抗器保护方法，容易出现误动作的不足，本发明采用如下技术方案：一种并联电抗器匝间保护方法，包括：获取各相电流的特征值；根据相关电流值判断是否区内故障、区分并联电抗器接地故障和非接地故障、区分并联电抗器匝间短路故障和铁芯饱和，当区内外故障检测、接地检测、匝间短路故障和铁芯饱和同时满足且持续时间达到设定动作延时后，并联电抗器匝间保护动作。本发明的有益效果是：仅采集电流的特征值，不需要装设电压互感器，节约了工程造价；在电抗器发生匝间短路故障时能灵敏快速可靠地动作，保证电网安全稳定运行。

Description

一种并联电抗器匝间保护方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种并联电抗器匝间保护方法。
背景技术
目前，电力系统工程中的并联电抗器匝间短路保护大多同时依赖对电流和电压的检测，要求装设相应电压互感器和电流互感器，一方面增加了工程造价，另一方面电压互感器的误用增加了并联电抗器匝间保护误动的风险，如线路并联电抗器保护使用了母线电压互感器电压而在线路重合闸工况时误动、母线并联电抗器三相不同期合闸时匝间保护误动等，给电网的安全稳定运行带来了严重威胁。
授权公告号为CN105006802B的中国发明专利公开了一种基于电流比幅式序分量的电抗器保护方法，利用电抗器首端故障相电流的正序分量与负序分量构成的矢量差，同故障相电流的正序分量的反向矢量与负序分量构成的矢量差，进行比较，从而区分区内故障和区外故障。
前述的发明专利方案，不依赖于电压值，与基于零序阻抗和零序方向的匝间保护原理相比，在PT断线情况下仍然能够反映电抗器匝间故障。但是，此方法在电抗器铁芯饱和或CT饱和时均容易出现误判而误动作，且无法区分电抗器是发生了接地故障或匝间短路故障。
发明内容
本发明针对现有不依赖于电压的电抗器保护方法，容易出现误动作的不足，提供一种并联电抗器匝间保护方法，不依赖电压，能在并联电抗器发生匝间短路故障时可靠动作，在非区内故障、区内接地故障、电抗器铁芯饱和任一状况下可靠不动作。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种并联电抗器匝间保护方法，所述并联电抗器匝间保护方法包括以下步骤：
步骤S1、采集并联电抗器所在线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流；
步骤S2、根据并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的大小进行区内故障检测，以判断并联电抗器是否区内故障；
步骤S3、根据并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流的大小进行接地检测，以判断并联电抗器是否区内接地故障；
步骤S4、根据并联电抗器首端三相电流的直流含量和谐波含量的大小进行匝间检测，以判断并联电抗器匝间短路故障或铁芯饱和；
步骤S5、当判断为出现匝间短路故障同时未出现区内接地故障、铁芯饱和且持续时间达到设定动作延时后，并联电抗器匝间保护动作。
本发明的并联电抗器匝间保护方法，仅采集电流的特征值，不依赖电压，不需要采集开关位置信息，不需要装设电压互感器，节约了工程造价，且避免电压互感器误用导致的保护误动作的风险；通过电流的特征值判断是何种故障，在电抗器发生匝间短路故障时能灵敏快速可靠地动作，在电抗器铁芯饱、区内接地故障任一出现时可靠不动作，保证电网安全稳定运行。
作为改进，步骤S2包括：步骤S21、计算并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的增加值；S22、比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否小于设定值；S23、再判断并联电抗器所在的线路或母线的三相电流幅值的增加值是否大于并联电抗器首端三相电流的增加值；S24、若均是，则判断不存在区内故障。
作为改进，区内故障判断用公式表示为：
Figure BDA0004002192660000021
式中，
Figure BDA0004002192660000022
为并联电抗器首端
Figure BDA0004002192660000023
相电流幅值，
Figure BDA0004002192660000024
三相；
Figure BDA0004002192660000025
为并联电抗器所在的线路或母线的
Figure BDA0004002192660000026
相电流幅值，
Figure BDA0004002192660000027
三相；Ie为并联电抗器额定电流；k1、k2分别为内部故障启动设定系数、外部故障启动设定系数；t0、t1分别为前、后的计算时刻。
作为改进，k1取1.3；k2取1.1。
作为改进，步骤S3包括：步骤S31、比较并联电抗器首端和末端三相电流的幅值，判断二者差值是否小于设定值；步骤S32、若小于，则判断不存在接地故障。
作为改进，区内接地故障判断用公式表示为：
Figure BDA0004002192660000028
式中，
Figure BDA0004002192660000029
为并联电抗器末端
Figure BDA00040021926600000210
相电流幅值，
Figure BDA00040021926600000211
三相；k3为区内接地故障启动系数。
作为改进，k3取0.2。
作为改进，步骤S4包括：步骤S41、比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否大于匝间故障设定值；S42、再比较并联电抗器首端三相电流的直流含量或谐波含量是否低于设定值；步骤S43、若均满足，则判断存在匝间短路故障，不存在铁芯饱和。
作为改进，匝间短路故障和铁芯饱和判断用公式表示为：
Figure BDA0004002192660000031
式中，IhA1、IhB1、IhC1分别为并联电抗器首端A、B、C相电流工频基波幅值；IhA_a、IhB_a、IhC_a分别为并联电抗器首端A、B、C相电流工频基波之外的谐波均方根有效值；IhA_d、IhB_d、IhC_d分别为并联电抗器首端A、B、C相电流直流幅值；k4,k5分别为交流谐波设定系数、直流幅值设定系数。
作为改进，k4取0.1，k5取0.15。
本发明的并联电抗器匝间保护方法的有益效果是：仅采集电流的特征值，不依赖电压，不需要采集开关位置信息，不需要装设电压互感器，节约了工程造价，还避免电压互感器误用导致的保护误动作的风险；通过电流的特征值判断是何种故障，在电抗器发生匝间短路故障时能灵敏快速可靠地动作，在电抗器铁芯饱和、区外故障或区内接地故障时可靠不动作，保证电网安全稳定运行；所需的电流的特征值不同于现有，且容易获取。
附图说明
图1是本发明实施例一的并联电抗器匝间保护方法的电流互感器的配置图。
图2是本发明实施例一的并联电抗器匝间保护方法的保护动作逻辑图。
具体实施方式
下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。
参见图1和图2，本发明的一种并联电抗器匝间保护方法，所述并联电抗器匝间保护方法包括以下步骤：
步骤S1、采集并联电抗器所在线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流；
步骤S2、根据并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的大小进行区内故障检测，以判断并联电抗器是否区内故障；
步骤S3、根据并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流的大小进行接地检测，以判断并联电抗器是否区内接地故障；
步骤S4、根据并联电抗器首端三相电流的直流含量和谐波含量的大小进行匝间检测，以判断并联电抗器匝间短路故障或铁芯饱和；
步骤S5、当判断为出现匝间短路故障同时未出现区内接地故障、铁芯饱和且持续时间达到设定动作延时后，并联电抗器匝间保护动作。
本发明的并联电抗器匝间保护方法，仅采集电流的特征值，不依赖电压，不需要采集开关位置信息，不需要装设电压互感器，节约了工程造价；通过电流的特征值判断是何种故障，在电抗器发生匝间短路故障时能灵敏快速可靠地动作，在电抗器铁芯饱和、区外故障或区内接地故障时可靠不动作，避免电压互感器误用导致的保护误动作的风险，保证电网安全稳定运行。
实施例一
参见图1和图2，本发明的一种并联电抗器匝间保护方法，所述并联电抗器匝间保护方法包括以下步骤：
步骤S1、采集并联电抗器所在线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流；
步骤S2、根据并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的大小进行区内故障检测，以判断并联电抗器是否区内故障；
步骤S3、根据并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流的大小进行接地检测，以判断并联电抗器是否区内接地故障；
步骤S4、根据并联电抗器首端三相电流的直流含量和谐波含量的大小进行匝间检测，以判断并联电抗器匝间短路故障或铁芯饱和；
步骤S5、当判断为出现匝间短路故障同时未出现区内接地故障、铁芯饱和且持续时间达到设定动作延时后，并联电抗器匝间保护动作。
本实施例中，如图1所示，并联电抗器为中性点电抗器，在不同位置设置三个电流互感器CT以获取所需的电流数据。
本实施例中，步骤S2包括：步骤S21、计算并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的增加值；S22、比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否小于设定值；S23、再判断并联电抗器所在的线路或母线的三相电流幅值的增加值是否大于并联电抗器首端三相电流的增加值；S24、若均是，则判断不存在区内故障。
本实施例中，区内故障判断用公式表示为：
Figure BDA0004002192660000051
式中，
Figure BDA0004002192660000052
为并联电抗器首端
Figure BDA0004002192660000053
相电流幅值，
Figure BDA0004002192660000054
三相；
Figure BDA0004002192660000055
为并联电抗器所在的线路或母线的
Figure BDA0004002192660000056
相电流幅值，
Figure BDA0004002192660000057
三相；Ie为并联电抗器额定电流；k1、k2分别为内部故障启动设定系数、外部故障启动设定系数；t0、t1分别为前、后的计算时刻。
本实施例中，工程上，k1取1.3；k2取1.1。
在其它实施例中，步骤S2也可以进行是否区外故障检测，判断并联电抗器是否区外故障，当判断为区外故障时，则无需进行后续步骤，只有当判断为非区外故障时，才进行后续步骤。
本实施例中，步骤S3包括：步骤S31、比较并联电抗器首端和末端三相电流的幅值，判断二者差值是否小于设定值；步骤S32、若小于，则判断不存在接地故障。
本实施例中，区内接地故障判断用公式表示为：
Figure BDA0004002192660000058
式中，
Figure BDA0004002192660000059
为并联电抗器末端
Figure BDA00040021926600000510
相电流幅值，
Figure BDA00040021926600000511
三相；k3为区内接地故障启动系数。
本实施例中，工程上，k3取0.2。
本实施例中，步骤S4包括：步骤S41、比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否大于匝间故障设定值；S42、再比较并联电抗器首端三相电流的直流含量或谐波含量是否低于设定值；步骤S43、若均满足，则判断存在匝间短路故障，不存在铁芯饱和。
本实施例中，匝间短路故障和铁芯饱和判断用公式表示为：
Figure BDA00040021926600000512
式中，IhA1、IhB1、IhC1分别为并联电抗器首端A、B、C相电流工频基波幅值；IhA_a、IhB_a、IhC_a分别为并联电抗器首端A、B、C相电流工频基波之外的谐波均方根有效值；IhA_d、IhB_d、IhC_d分别为并联电抗器首端A、B、C相电流直流幅值；k4,k5分别为交流谐波设定系数、直流幅值设定系数。
本实施例中，工程上，k4取0.1，k5取0.15。
本实施例中，首先判断是否区内故障，即比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否小于设定值，再判断并联电抗器所在的线路或母线的三相电流幅值的增加值是否大于并联电抗器首端三相电流的增加值，当并联电抗器首端三相电流的幅值小于设定值且并联电抗器所在的线路或母线的三相电流幅值的增加值大于并联电抗器首端三相电流的增加值时，判断不存在区内故障，无需动作；其次，当判断可能存在区内故障后(图2中取反)，判断是否区内接地故障，即比较并联电抗器首端和末端三相电流的幅值，判断二者差值是否小于设定值，当并联电抗器首端和末端三相电流的幅值之差小于设定值时，判断不存在区内接地故障；再次，当不是区内接地故障后，判断是否存在匝间短路故障或铁芯饱和，即比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否大于匝间故障设定值，再比较并联电抗器首端三相电流的直流含量或谐波含量是否低于设定值，当并联电抗器首端三相电流的幅值大于匝间故障设定值时，判断存在匝间短路故障，当并联电抗器首端三相电流的直流含量或谐波含量低于设定值时，判断非铁芯饱和；最后，当匝间短路故障且不存在区外故障(存在区内故障则必然不存在区外故障)、区内接地故障、铁芯饱和的持续时间达到设定动作延时后，并联电抗器匝间保护动作。
本实施例中，步骤S2至S4的逻辑关系可以是具有先后顺序，即依次从步骤S2至步骤S4，也可以是并列的即同时进行。当步骤S2至S4具有先后顺序时，可以减少计算量，如当步骤S2判断为非区内故障时，则无需进行后续的步骤S3至S5，当步骤S3判断为区内接地故障则无需进行后续步骤S4和S5。当步骤S2至步骤S4同时进行时，相比先后的方式，可以更快速的判断是否匝间短路故障，从而决定是否进行匝间保护动作。
本发明实施例一的并联电抗器匝间保护方法的有益效果是：仅采集电流的特征值，不依赖电压，不需要采集开关位置信息，不需要装设电压互感器，节约了工程造价；通过电流的特征值判断是何种故障，在电抗器发生匝间短路故障时能灵敏快速可靠地动作，在电抗器铁芯饱和、区外故障或区内接地故障时可靠不动作，避免电压互感器误用导致的保护误动作的风险，保证电网安全稳定运行；通过比较并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的大小进行区内外故障检测，以判断并联电抗器是否区内故障；通过比较并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流的大小进行接地检测，以区分并联电抗器接地故障和非接地故障；通过比较并联电抗器首端三相电流的直流含量和谐波含量进行匝间检测，以区分并联电抗器匝间短路故障和铁芯饱和。
以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：所述并联电抗器匝间保护方法包括以下步骤：
步骤S1、采集并联电抗器所在线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流；
步骤S2、根据并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的大小进行区内故障检测，以判断并联电抗器是否区内故障；
步骤S3、根据并联电抗器首端三相电流和并联电抗器末端三相电流的大小进行接地检测，以判断并联电抗器是否区内接地故障；
步骤S4、根据并联电抗器首端三相电流的直流含量和谐波含量的大小进行匝间检测，以判断并联电抗器匝间短路故障或铁芯饱和；
步骤S5、当判断为出现匝间短路故障同时未出现区内接地故障、铁芯饱和且持续时间达到设定动作延时后，并联电抗器匝间保护动作。
2.根据权利要求1所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：步骤S2包括：步骤S21、计算并联电抗器所在的线路或母线的三相电流、并联电抗器首端三相电流的增加值；S22、比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否小于设定值；S23、再判断并联电抗器所在的线路或母线的三相电流幅值的增加值是否大于并联电抗器首端三相电流的增加值；S24、若均是，则判断不存在区内故障。
3.根据权利要求2所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：区内故障判断用公式表示为：
Figure FDA0004002192650000011
式中，
Figure FDA0004002192650000012
为并联电抗器首端
Figure FDA0004002192650000013
相电流幅值，
Figure FDA0004002192650000014
三相；
Figure FDA0004002192650000015
为并联电抗器所在的线路或母线的
Figure FDA0004002192650000016
相电流幅值，
Figure FDA0004002192650000017
三相；Ie为并联电抗器额定电流；k1、k2分别为内部故障启动设定系数、外部故障启动设定系数；t0、t1分别为前、后的计算时刻。
4.根据权利要求3所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：k1取1.3；k2取1.1。
5.根据权利要求1所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：步骤S3包括：步骤S31、比较并联电抗器首端和末端三相电流的幅值，判断二者差值是否小于设定值；步骤S32、若小于，则判断不存在区内接地故障。
6.根据权利要求5所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：区内接地故障判断用公式表示为：
Figure FDA0004002192650000021
式中，
Figure FDA0004002192650000022
为并联电抗器末端
Figure FDA0004002192650000023
相电流幅值，
Figure FDA0004002192650000024
三相；k3为区内接地故障启动系数。
7.根据权利要求6所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：k3取0.2。
8.根据权利要求1所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：步骤S4包括：步骤S41、比较并联电抗器首端三相电流的幅值是否大于匝间故障设定值；S42、再比较并联电抗器首端三相电流的直流含量或谐波含量是否低于设定值；步骤S43、若均满足，则判断存在匝间短路故障，不存在铁芯饱和。
9.根据权利要求8所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：匝间短路故障和铁芯饱和判断用公式表示为：
Figure FDA0004002192650000025
式中，IhA1、IhB1、IhC1分别为并联电抗器首端A、B、C相电流工频基波幅值；IhA_a、IhB_a、IhC_a分别为并联电抗器首端A、B、C相电流工频基波之外的谐波均方根有效值；IhA_d、IhB_d、IhC_d分别为并联电抗器首端A、B、C相电流直流幅值；k4,k5分别为交流谐波设定系数、直流幅值设定系数。
10.根据权利要求9所述的一种并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：k4取0.1，k5取0.15。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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