CN116047355A - 基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法 - Google Patents

基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法 Download PDF

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    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Abstract

基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，属于配电设备安全运行领域。通过电流监测系统获得接地变压器高压侧各相电流信号；计算接地变压器高压侧各相电流有效值以及相位差；判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否＝0；接地变压器退出运行；判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否≤额定站用电流I1；判断接地变压器三相电流相位差是否为120°；接地变压器仅带低压侧负载运行；判断接地变压器三相电流相位差是否为0°；接地变压器的低压负载与消弧线圈同时投入运行；接地变压器运行状态异常。本发明在线检测方法能够实时准确的判断接地变的运行状态，有利于接地变压器自身故障的精确检测。

Description

基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法
技术领域
基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，属于配电设备安全运行领域。
背景技术
随着我国中压配电网的不断发展，变电站配出线路回数和长度以及电力电缆所占比重快速增加，当系统发生单相接地故障时对地电容电流幅值急剧上升，导致接地电弧不易熄灭，暂态过电压升高，容易破坏电气设备绝缘并引起火灾。因此需要采取有效措施来对接地电弧进行抑制，普遍的措施是采用消弧线圈或经小电阻接，由于电力变压器低压侧普遍采用三角形联结接线，没有供消弧线圈和小电阻接地的中性点，因此需要人为增设接地点，国内外普遍的做法是装设接地变压器来为城市中压配电网提供接地中性点。目前我国接地变压器普遍采用ZNyn11联结，其独特的绕组结构对零序电流呈低阻抗性，有利于接地保护可靠地动作。同时为了节省成本和节约空间，ZNyn11联结的接地变压器通过增设低压绕组来为变电站内部供电。由此可见接地变压器是否安全可靠直接关系到变电站的运行安全。
由于接地变压器独特的工作方式和绕组结构导致接地变压器运行特性较常规变压器有很大差别，接地变压器的运行工况可以分为接地变压器压器停运、仅带低压侧负载运行、低压侧负载和消弧线圈同时运行和运行状态异常四种，在不同工况下其电气参数变化规律差别很大。目前关于接地变压器运行状态检测方法尚不完善，运行状态检测方法主要借鉴普通配电变压器的离线监测方法，其检测结果往往存在很大的误差。同时由于接地变压器的保护配置以电流速断保护和过电流保护为主，但是系统正常运行时高压侧工作电流仅为站用电流，其电流值远低于额定电流，接地变压器故障初期保护装置灵敏性不足，难以起到有效的保护作用，因此通过检测接地变压器运行状态的切换，有利于接地变压器自身故障的精确检测，其检测结果也可以作为系统单相接地故障判别的辅助依据。
现有技术通过借鉴普通配电变压器的离线监测方法来作为接地变压器运行状态检测手段，但是检测周期很长，难以实时判别接地变压器的运行状态，同时其检测结果也存在较大的误差。
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，提供一种能够实时准确的判断接地变的运行状态，有利于接地变压器自身故障的精确检测，其检测结果也可以作为系统单相接地故障判别的辅助依据的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1001，通过电流监测系统获得接地变压器高压侧各相电流信号；
步骤1002，计算接地变压器高压侧各相电流有效值以及相位差；
步骤1003，判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否＝0；若各相电流有效值＝0，执行步骤1004，若各相电流有效值≠0，执行步骤1005；
步骤1004，接地变压器退出运行；
步骤1005，判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否≤额定站用电流I1；若各相电流有效值≤额定站用电流I1，执行步骤1006，若各相电流有效值大于I1，执行步骤1008；
步骤1006，判断接地变压器三相电流相位差是否为120°；若三相电流相位差为120°，执行步骤1007，否则执行步骤1010；
步骤1007，接地变压器仅带低压侧负载运行；
步骤1008，判断接地变压器三相电流相位差是否为0°；若三相电流相位差为0°，执行步骤1009，否则执行步骤1010；
步骤1009，接地变压器的低压负载与消弧线圈同时投入运行；
步骤1010，接地变压器运行状态异常。
优选的，所述方法还包括，提取各相电流信号来对接地变压器运行状态进行判断，其中接地变压器运行状态包括接地变压器退出运行、接地变压器仅带低压侧负载、接地变压器的低压负载与消弧线圈同时投入运行以及接地变压器运行状态异常。
优选的，所述的接地变压器高压侧电流由站用电流和消弧线圈电流组成。
优选的，所述的电流监测系统包括接地变压器高压侧所接母线上的电流互感器、信号采集单元、逻辑计算单元、通讯单元以及人机界面；接地变压器高压侧电流互感器安装在接地变高压侧进线端，电流互感器输出端接在信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端接在逻辑计算单元的输入端，逻辑计算单元的输出端通过通讯单元与人机界面连接。
优选的，所述电流有效值为：
Figure BDA0004023207960000021
其中，IA为电流有效值，iA(t)接地变压器高压侧A相电流。
优选的，所述方法还包括，电流经傅里叶分解如下：
Figure BDA0004023207960000022
式中：f为频率；ai0分别为A相电流的直流分量；Aik分别为A相电流的第k次谐波幅值；
Figure BDA0004023207960000023
分别为A相电流的k次谐波的相位。
优选的，取电流的基波分量：
Figure BDA0004023207960000031
优选的，所述方法还包括，A相电流相位角为：
Figure BDA0004023207960000032
优选的，所述方法还包括，电流相位差分别为：
Figure BDA0004023207960000033
其中，
Figure BDA0004023207960000034
分别为A相、B相、C相电流相位角。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法能够实时准确的判断接地变的运行状态，有利于接地变压器自身故障的精确检测，其检测结果也可以作为系统单相接地故障判别的辅助依据，为研究接地变压器的保护配置奠定理论基础。
附图说明
图1为接地变压器接线图；
图2为接地变压器运行状态在线检测装置原理框图；
图3为接地变压器运行状态在线检测方法流程图。
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：接地变压器接在主变压器低压侧母线上，中性点经消弧线圈接地，低压侧负载为变电站站用负荷。
如图2所示：电流监测系统包括高压侧电流互感器、信号采集单元、逻辑计算单元、通讯单元以及人机界面；接地变压器高压侧三相电流由电流互感器TA1、TA2、TA3获取，电流互感器的输入端接在接地变压器高压侧母线上，输出端接在信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端接在逻辑计算单元的输入端，逻辑计算单元的输出端连接在通讯单元的输入端，通讯单元直接与人机界面连接。
基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，包括如下步骤：
步骤1001，电流互感器以及信号采集单元获取接地变高压侧各相电流信号；
步骤1002，逻辑计算单元计算接地变高压侧各相电流有效值以及相位差；
逻辑计算单元依据信号采集单元采集的数据，分别计算高压侧各相电流有效值以及相位差，以接地变压器高压侧A相电流为例，电流有效值为：
Figure BDA0004023207960000041
其中，IA为电流有效值，iA(t)接地变压器高压侧A相电流。
电流经傅里叶分解得：
Figure BDA0004023207960000042
式中：f为频率；ai0分别为A相电流的直流分量；Aik分别为A相电流的第k次谐波幅值；
Figure BDA0004023207960000048
分别为A相电流的k次谐波的相位。
取电流的基波分量，即k＝1，表达式为：
Figure BDA0004023207960000043
A相电流相位角为：
Figure BDA0004023207960000044
根据上述方法分别计算出B、C两相电流相位角
Figure BDA0004023207960000045
则电流相位差分别为：
Figure BDA0004023207960000046
其中，
Figure BDA0004023207960000047
分别为A相、B相、C相电流相位角。
步骤1003，逻辑计算单元判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否＝0；若各相电流有效值＝0，执行步骤1004，若各相电流有效值≠0，执行步骤1005；
步骤1004，逻辑计算单元判定接地变压器退出运行；
步骤1005，逻辑计算单元判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否≤额定站用电流I1；若各相电流有效值≤额定站用电流I1，执行步骤1006，若各相电流有效值大于I1，执行步骤1008；
步骤1006，逻辑计算单元判断接地变压器三相电流相位差是否为120°；若三相电流相位差为120°，执行步骤1007，否则执行步骤1010
步骤1007，逻辑计算单元判断接地变仅带低压侧负载运行；
步骤1008，逻辑计算单元判断接地变压器三相电流相位差是否为0°；若三相电流相位差为0°，执行步骤1009，否则执行步骤1010；
步骤1009，逻辑计算单元判断接地变的低压负载与消弧线圈同时投入运行；
步骤1010，逻辑计算单元判定接地变压器运行状态异常。
逻辑计算单元判断出接地变运行工况后，将结果经通讯模块传输，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 (9)

1.基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1001，通过电流监测系统获得接地变压器高压侧各相电流信号；
步骤1002，计算接地变压器高压侧各相电流有效值以及相位差；
步骤1003，判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否＝0；若各相电流有效值＝0，执行步骤1004，若各相电流有效值≠0，执行步骤1005；
步骤1004，接地变压器退出运行；
步骤1005，判断接地变压器高压侧各相电流有效值是否≤额定站用电流I1；若各相电流有效值≤额定站用电流I1，执行步骤1006，若各相电流有效值大于I1，执行步骤1008；
步骤1006，判断接地变压器三相电流相位差是否为120°；若三相电流相位差为120°，执行步骤1007，否则执行步骤1010；
步骤1007，接地变压器仅带低压侧负载运行；
步骤1008，判断接地变压器三相电流相位差是否为0°；若三相电流相位差为0°，执行步骤1009，否则执行步骤1010；
步骤1009，接地变压器的低压负载与消弧线圈同时投入运行；
步骤1010，接地变压器运行状态异常。
2.根据权利要求1所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：所述方法还包括，提取各相电流信号来对接地变压器运行状态进行判断，其中接地变压器运行状态包括接地变压器退出运行、接地变压器仅带低压侧负载、接地变压器的低压负载与消弧线圈同时投入运行以及接地变压器运行状态异常。
3.根据权利要求1所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：所述的接地变压器高压侧电流由站用电流和消弧线圈电流组成。
4.根据权利要求1所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：所述的电流监测系统包括接地变压器高压侧所接母线上的电流互感器、信号采集单元、逻辑计算单元、通讯单元以及人机界面；接地变压器高压侧电流互感器安装在接地变高压侧进线端，电流互感器输出端接在信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端接在逻辑计算单元的输入端，逻辑计算单元的输出端通过通讯单元与人机界面连接。
5.根据权利要求1所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：所述电流有效值为：
Figure FDA0004023207950000011
其中，IA为电流有效值，iA(t)接地变压器高压侧A相电流。
6.根据权利要求5所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：所述方法还包括，电流经傅里叶分解如下：
Figure FDA0004023207950000021
式中：f为频率；ai0分别为A相电流的直流分量；Aik分别为A相电流的第k次谐波幅值；
Figure FDA0004023207950000022
分别为A相电流的k次谐波的相位。
7.根据权利要求6所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：取电流的基波分量：
Figure FDA0004023207950000023
8.根据权利要求6所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：所述方法还包括，A相电流相位角为：
Figure FDA0004023207950000024
9.根据权利要求1所述的基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法，其特征在于：所述方法还包括，电流相位差分别为：
Figure FDA0004023207950000025
其中，
Figure FDA0004023207950000026
分别为A相、B相、C相电流相位角。
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