CN1303155A

CN1303155A - 基于励磁阻抗变化的变压器过励磁判别的继电保护方法

Info

Publication number: CN1303155A
Application number: CN 01108067
Authority: CN
Inventors: 宗洪良; 金华锋; 郑玉平; 沈国荣
Original assignee: NR Electric Co Ltd
Current assignee: NR Electric Co Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: CN1129220C

Abstract

一种基于励磁阻抗(变压器励磁支路的电感)变化的变压器过励磁判别的继电保护方法,利用测量阻抗的均方差来判别变压器过励磁与故障:先测量阻抗,其中U、I为通过滤波算法得到的电压、电流在某一时刻的计算幅值,Z是随时间变化的,用Z(K)表示,其数学期望E(z)为算术平均值,与其数学期望E(Z)的均方差表示的是测量阻抗Z(k)的变化程度;设σZ_zd为门槛值,将两者比较判别过励磁和故障。本发明容易实现,工作可靠。且不需考虑系统参数和变压器参数。

Description

基于励磁阻抗变化的变压器过励磁判别的继电保护方法

本发明涉及一种继电保护的设置方法及其装置，尤其是的基于励磁阻抗(励磁支路的电感)变化的变压器过励磁判别的继电保护方法和装置。

继电保护装置是维护电网安全运行的必须部件，用以保护重要的供电或发电装置。现有投入运行的微机变压器差动保护中，目前差动保护都采用五次谐波电流与基波电流之比来判别变压器是否过励磁，从而决定是否闭锁差动保护，这种方法存在以下缺点：

1)五次谐波成分的大小与铁芯材料有关，在具体确定五次谐波闭锁判据的

数值时必须结合铁芯的实际材料来考虑。

2)当过电压大于一定数值后，五次谐波比例下降，比率差动保护会误动。

本发明的目的是：提供一种变压器差动保护的过励磁判别方法，使其在变压器空投、区外故障切除等情况下产生的过励磁情况下能够可靠闭锁；在变压器故障和在过励磁同时存在变压器内部故障的情况下快速动作，且动作速度稳定。本发明的目的是这样实现的：一种基于励磁阻抗变化的变压器过励磁判别的继电保护方法，利用测量阻抗的均方差来判别变压器过励磁与故障。测量阻抗

Z = \frac{U}{I} - - - - - - - - - - - - - - - - - - (1)

其中U、I为通过滤波算法得到的电压、电流在某一时刻的计算幅值。Z是随时间变化的用Z(k)表示，其数学期望E(Z)为

E (Z) = \frac{1}{N} Σ_{k = 1}^{N} Z (k) - - - - - - - (2)

其中N为一个周期的采用点。Z(k)与其数学期望E(Z)的均方差为

σZ (k) = \sqrt{E {(Z (k) - E (Z))}^{2}} - - - - - - - (3)

均方差σZ(k)表示的是测量阻抗Z(k)的变化程度。设σZ_zd为门槛值，判别过励磁和故障的判据为：

本发明的实现：一种基于励磁阻抗(变压器励磁支路的电感)变化的变压器差动保护装置，是由模拟量和开关量采样电路，输入输出控制接口芯片(I/O芯片)，微处理器(CPU)组成，输出控制接口芯片实现信号输出和跳闸输出。

变压器的磁化曲线是非线性的，当在正常运行状态和区内、外故障时，变压器运行在磁化曲线的线性段，因而励磁阻抗是基本保持不变的。在正常情况下，变压器的励磁电流很小，对于现代大型变压器通常要小于1％变压器额定电流；因此，当变压器运行在磁化曲线的线性段时，励磁阻抗很大，一般以变压器额定电压和电流为基准的励磁阻抗Z_m大于100。而当变压器过励磁时，变压器运行在磁化曲线的饱和段，励磁电流激增，同时励磁阻抗减小。例如当过电压20％～30％时，励磁电流可达额定励磁电流的10～100倍，而当过电压更大时，励磁电流甚至高达满负荷电流的水平；因此在过励磁时变压器的励磁阻抗要减小。在过励磁时，变压器周期性地进入饱和区和退出饱和区，周期为10ms(对应于电网频率为50Hz)，因此励磁阻抗也呈周期性的变化。而正常运行时励磁阻抗是基本保持不变的；因此可以利用检测励磁阻抗的变化来判别变压器是否过励磁。此判据从变压器过励磁时变压器励磁阻抗(变压器励磁支路的电感)的急剧变化这一机理出发，充分利用了微机保护的计算能力，而且实现起来非常简单。

本发明的特点是：采用该方法和装置实现的微机变压器保护，在变压器过励磁时能够可靠闭锁；在变压器故障和过励磁同时存在区内故障时能够快速动作，即使是过励磁时发生小匝间故障时也能快速动作(一般小于30ms)。本发明容易实现，工作可靠。具有以下特点：

1)不需考虑系统参数和变压器参数；

2)可以与判别变压器励磁涌流用同一判据和同一门槛值

以下结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明方法的程序框图

图2为本发明实施的电路框图

如图所示：图1中经采样，再通过电压、电流计算阻抗，再计算数学期望E(Z)，即一个周期N个采用点的平均值，N大于等于12点。Z(k)与其数学期望E(Z)的均方差为σZ(k)，方差σZ(k)表示的是测量阻抗Z(k)的变化程度。设σZ_zd为门槛值，判别过励磁和故障的判据为：为定值，取0.5-4；再用比率制动方法判别是否为内部故障。如为内部故障，保护动作，发出跳闸命令。

在图2中，装置实现上述方法与现有微机继电保护装置类似，从电网的电流、电压互感器(CT、PT)的二次侧，经交流插件、A/D转换器件输入至CPU，保护投入压板等开关量输入亦至CPU，经上述设置方法编制的软件、并由CPU运算后，得到开关量输出，输出信号控制跳闸继电器。

Claims

1、一种基于励磁阻抗(变压器励磁支路的电感)变化的变压器过励磁判别的继电保护方法，其特征是利用测量阻抗的均方差来判别变压器过励磁与故障：先测量阻抗

Z = \frac{U}{I}

其中U、I为通过滤波算法得到的电压、电流在某一时刻的计算幅值，Z是随时间变化的，用Z(k)表示，其数学期望E(Z)为

E (Z) = \frac{1}{N} Σ_{k = 1}^{1} Z (k)

其中N为一个周期的采用点；Z(k)与其数学期望E(Z)的均方差为

σZ (k) = \sqrt{E {(Z (k) - E (Z))}^{2}}

均方差σZ(k)表示的是测量阻抗Z(k)的变化程度；设σZ_zd为门槛值，判别过励磁和故障的判据为：

2、由权利要求1所述的基于励磁阻抗变化的变压器过励磁判别的继电保护方法，其特征是一个周期的采用点大于等于12点。