CN1783626A - 一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件，通过变压器纵差保护中代表三相穿越电流的制动电流与变压器各中性点接地侧(或分支)的零序电流的加权求和值进行加权求和构成三相含零序电流的制动电流，用该三相含零序电流的制动电流分别与相应相的差动电流构成三相比率制动元件，当差动电流大于含零序电流的制动电流且大于最小动作电流时，输出相应相比率制动元件的动作信号。应用本方案，可实现比率差动折线不过原点的情况，比率制动系数随制动电流变化而变化；也可完全避免三相电流互感器误差不一致时，Y₀侧区外接地故障导致的变压器纵差保护误动。

Description

一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护元件，特别涉及一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件。

背景技术

目前的电力变压器纵差保护由差动速断、比率差动、励磁涌流检测、过励磁检测等元件构成，据中华人民共和国电力行业标准中的DL/T 684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，变压器纵差保护方框图如图1所示，纵差保护原理接线示例如图2所示。通常利用电流互感器对Y₀侧三相电流进行Y/Δ变换，以消除零序电流的影响。显然，变换后，各电流已不包含一次电流中的零序分量，这些电流经中间电流互感器TAM1～TAM6调平衡后，各同名相电流相加得到三相差动电流，Wd为差动线圈，同名相电流进行其它方式组合得到三相制动电流，Wres1～Wres3为各侧制动线圈。可见，由此得到的差动电流与制动电流均不包含一次电流中的零序分量。

在实施纵差保护时，也存在Y₀侧电流互感器为全星型接线的情况，此时，往往在保护装置内对Y₀侧三相二次电流进行Y/Δ变换，或者将Y₀侧三相二次电流分别减去零序电流同时对Δ侧二次电流进行Δ/Y变换，通过上述变换消除零序电流的影响。通过这些变换并经各侧调平衡后，由同名相相加得到的差动电流及通过其它组合得到的制动电流同样不包含一次电流中的零序分量。如：通过计算同名相电流的矢量和得到该相差动电流；通过求取同名相电流的最大值或通过计算同名相电流幅值的加权和得到该相制动电流，其制动电流只能代表穿越电流的大小。

当变压器在Y₀侧发生区外接地故障且只有该侧有电源时，Y₀侧将出现很大的零序故障电流，但无故障电流穿越变压器。此时，当Y₀侧三相电流互感器误差不一致时，在一次侧三相相等的零序电流经三相电流互感器变换后，二次电流不相等，上述传统的Y₀侧三相电流变换方法不能完全消除零序电流的影响，将在差动回路产生不平衡电流。由于此时无故障电流穿越变压器，通过上述传统方法获得的制动电流很小，不会超过故障前的制动电流，只要差动不平衡电流超过差动门槛，变压器纵差保护将误动。显然，由Y₀侧零序故障电流引起不平衡电流在传统的纵差保护的比率制动元件中被忽略了，即在比率制动元件中没有相应的制动电流对其进行制动，从而可能导致变压器纵差保护误动作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有变压器纵差保护技术中存在的Y₀侧三相电流变换方法不能完全消除零序电流的影响，提供一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件，通过变压器纵差保护中代表三相穿越电流的制动电流与变压器各中性点接地侧(或分支)的零序电流的加权求和值进行加权求和构成三相含零序电流的制动电流，用该三相含零序电流的制动电流分别与相应相的差动电流构成三相比率制动元件，当差动电流大于含零序电流的制动电流且大于最小动作电流时，输出相应相比率制动元件的动作信号。本发明的优点是，可完全避免三相电流互感器误差不一致时，Y₀侧区外接地故障导致的变压器纵差保护误动。

一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件，包括减法器、乘法器、加法器、比较器；其特征在于：该元件由减法器A₁₁、B₁₂、C₁₃、乘法器A₂₁、B₂₂、C₂₃、M₂、011、021、……0n1加法器A₃₁、B₃₂、C₃₃、A₄₁、B₄₂、C₄₃、M₁和比较器A₅₁、B₅₂、C₅₃构成；其中减法器A₁₁、B₁₂、C₁₃的正输入端分别输入变压器纵差保护的代表穿越电流的经滤波后的制动电流信号I_za、I_zb、I_zc，负输入端分别输入变压器纵差保护中的制动拐点电流值I_reso；乘法器A₂₁、B₂₂、C₂₃的一个输入端分别接减法器A₁₁、B₁₂、C₁₃的输出端，另一个输入端分别输入比率差动折线斜率S，其输出端分别接加法器A₃₁、B₃₂、C₃₃的一个输入端；加法器A₃₁、B₃₂、C₃₃的另一个输入端分别输入最小动作电流值I_op.min，其输出端分别与加法器A₄₁、B₄₂、C₄₃的一个输入端相连接；乘法器011、021、……0n1的一个输入端分别输入变压器Y₀侧经滤波后的零序电流信号3I₁₀、3I₂₀、……3I_n0，另一个输入端分别输入预先设定的权值k₁₀、k₂₀、……k_n0，其输出端接加法器M₁的输入端；加法器M₁的输出端接乘法器M₂的一个输入端；乘法器M₂的另一个输入端输入零序制动系数K₀，其输出端分别与加法器A₄₁、B₄₂、C₄₃的一个输入端相连接；比较器A₅₁、B₅₂、C₅₃的正输入端分别输入经滤波后的三相差动电流信号I_da、I_db、I_dc，负输入端分别与加法器A₄₁、B₄₂、C₄₃的输出端相连接，其输出端分别输出A、B、C相的比率差动动作信号。n为变压器中性点接地侧数(或分支数)；现有比率差动保护中的比率差动折线斜率S，其值为0＜S＜0.8；在零序电流与三相差动电流、三相制动电流归算到同一侧的情况下，零序制动系数K₀整定范围为0＜K₀＜1/3，预先设定的权值k₁₀、k₂₀、……k_n0为0＜k_n0＜1/3；变压器纵差保护中的制动拐点电流值I_reso和最小动作电流值I_op.min，其值为0＜I_n＜2，I_n为变压器额定电流；当差动电流大于含零序电流的制动电流时，比较器输出相应相的比率差动动作信号。

同现有技术比较，本发明的有益效果是首次提供一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件，通过变压器纵差保护中代表三相穿越电流的制动电流与变压器各中性点接地侧(或分支)的零序电流的加权求和值进行加权求和构成三相含零序电流的制动电流，用该三相含零序电流的制动电流分别与相应相的差动电流构成三相比率制动元件，当差动电流大于含零序电流的制动电流且大于最小动作电流时，输出相应相比率制动元件的动作信号。应用本方案，可实现比率差动折线不过原点的情况，比率制动系数随制动电流变化而变化；也可完全避免三相电流互感器误差不一致时，Y₀侧区外接地故障导致的变压器纵差保护误动，还可防止其他非内部故障情况下，零序电流造成的纵差不平衡电流导致的变压器纵差保护误动作，且不影响区内故障情况下纵差保护的正确动作。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细的描述。

图1为现有变压器纵差保护方框图

图2为现有变压器纵差保护原理接线图

图3为实现本发明的一种带零序比率制动的故障分量变压器纵差保护装置的电路框图。

具体实施方式

实施例1：

一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件，该元件可通过图3的一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件的电路框图得以实现。该元件由减法器A₁₁、B₁₂、C₁₃、乘法器A₂₁、B₂₂、C₂₃、M₂、011、021、……0n1加法器A₃₁、B₃₂、C₃₃、A₄₁、B₄₂、C₄₃、M₁和比较器A₅₁、B₅₂、C₅₃构成；其中变压器纵差保护中的制动拐点电流I_reso＝1.2*I_n，I_n为折算到该侧的变压器额定电流，现有比率差动保护中的比率差动折线斜率S，其值为0.4；最小动作电流I_op.min＝0.4*I_n；零序制动系数K₀＝0.2，预先设定的权值k₁₀、k₂₀、……k_n0，其值为0.3；n＝3为变压器中性点接地侧数(或分支数)。当差动电流大于含零序电流的制动电流时，比较器输出相应相的比率差动动作信号。应用本方案，可实现比率差动折线不过原点的情况，比率制动系数随制动电流变化而变化；也可完全避免三相电流互感器误差不一致时，Y₀侧区外接地故障导致的变压器纵差保护误动，还可防止其他非内部故障情况下，零序电流造成的纵差不平衡电流导致的变压器纵差保护误动作，且不影响区内故障情况下纵差保护的正确动作。

Claims (5)

1.一种带多侧零序比率制动的变压器纵差保护元件，包括减法器、乘法器、加法器、比较器；其特征在于：该元件由减法器(A₁₁、B₁₂、C₁₃)、乘法器(A₂₁、B₂₂、C₂₃、M₂、011、021、……0n1)、加法器(A₃₁、B₃₂、C₃₃、A₄₁、B₄₂、C₄₃、M₁)和比较器(A₅₁、B₅₂、C₅₃)构成；其中减法器(A₁₁、B₁₂、C₁₃)的正输入端分别输入变压器纵差保护的代表穿越电流的经滤波后的制动电流信号(I_za、I_zb、I_zc)，负输入端分别输入变压器纵差保护中的制动拐点电流值(I_reso)；乘法器(A₂₁、B₂₂、C₂₃)的一个输入端分别接减法器(A₁₁、B₁₃、C₁₃)的输出端，另一个输入端分别输入比率差动折线斜率(S)，其输出端分别接加法器(A₃₁、B₃₂、C₃₃)的一个输入端；加法器(A₃₁、B₃₂、C₃₃)的另一个输入端分别输入最小动作电流值(I_op.min)，其输出端分别与加法器(A₄₁、B₄₂、C₄₃)的一个输入端相连接；乘法器(011、021、……0n1)的一个输入端分别输入变压器Y₀侧经滤波后的零序电流信号(3I₁₀、3I₂₀、……3I_n0)，另一个输入端分别输入预先设定的权值(k₁₀、k₂₀、……k_n0)，其输出端分别接加法器(M₁)的输入端；加法器(M₁)的输出端接乘法器(M₂)的一个输入端；乘法器(M₂)的另一个输入端输入零序制动系数(K₀)，其输出端分别与加法器(A₄₁、B₄₂、C₄₃)的一个输入端相连接；比较器(A₅₁、B₅₂、C₅₃)的正输入端分别输入经滤波后的三相差动电流信号(I_da、I_db、I_dc)，负输入端分别与加法器(A₄₁、B₄₂、C₄₃)的输出端相连接，其输出端分别输出(A、B、C)相的比率差动动作信号；(n)为变压器中性点接地侧数(或分支数)；当差动电流大于含零序电流的制动电流时，比较器输出相应相的比率差动动作信号。

2.根据权利要求1所述的一种带零序比率制动的变压器纵差保护元件，其特征在于：现有比率差动保护中的比率差动折线斜率(S)，其值为0＜S＜0.8。

3.根据权利要求1所述的一种带零序比率制动的变压器纵差保护元件，其特征在于：在零序电流与三相差动电流、三相制动电流归算到同一侧的情况下，预先设定的权值(k₁₀、k₂₀、……k_n0)为0＜k_n0＜1/3。

4.根据权利要求1所述的一种带零序比率制动的变压器纵差保护元件，其特征在于：变压器纵差保护中的制动拐点电流(I_reso)和最小动作电流(I_op.min)，其值为0＜In＜2，(In)为变压器额定电流。

5.根据权利要求1所述的一种带零序比率制动的变压器纵差保护元件，其特征在于：在零序电流与三相差动电流、三相制动电流归算到同一侧的情况下，零序制动系数(K₀)整定范围为0＜K₀＜1/3。

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