CN203301129U - 一种电力系统变压器判断过载切负荷的装置 - Google Patents

Abstract

一种电力系统变压器判断过载切负荷的装置：包括依次连接的变压器低压侧电流监测单元、A/D转换单元、逻辑控制单元和跳闸输出单元，电流监测单元的输入端接变压器低压则电流互感器的二次侧绕组输出，跳闸输出单元的输出接至跳闸继电器的跳闸线圈控制电源。本实用新型：1）变压器过载无需停运；2）自动操作；3）杜绝人工延误切负荷。

Description

一种电力系统变压器判断过载切负荷的装置

技术领域

本发明涉及一种电力系统的110kV及以上电压的变压器判断过载切负荷的装置。 

背景技术

变压器供电：如图1所示，传统的变压器与低压侧母线供电示意图。电流从变压器1的高压侧2流入，经变压器转换后从低压侧3流出，流经低压侧开关4、低压侧电流互感器5，直至流入到母线6、再从母线向线路F1至线路Fn供电到用户。母线电流也可经母联开关10供电到另一段母线11。 

变压器带负荷能力：目前电力系统的110kV及以上等级变压器的低压侧母线上常接入12条线路，一条线路的带负荷能力约在500安培左右，如果12条线路都满负荷运行，变压器低压侧将要输出6000安培电流，大大超出了变压器负荷能力。因此，变压器低压侧所接线路全部满负荷运行将超出变压器供电能力。 

变压器可以超过其额定容量运行一段时间。目前常以变压器额定容量的1.0至1.2倍作为过载标准。因此，变压器的负载超过其额定容量时也不用立即停止运行。 

目前的变压器保护装置也有过载保护功能：当变压器过载时，保护装置监测到电流超过设定值，经延时后起动跳闸功能，跳开变压器低压侧开关、或跳开母联开关，以保证变压器不会由于长时间过载而损坏。表1是一台63兆伏安的变压器低压侧过载保护定值跳闸表，该变压器低压侧额定电流是3500安培。 

保护功能	电流定值	过载时间	起动功能
				过载电流1	3800安培	5秒	报警发信
过载电流2	4350安培	1秒	跳开低压侧开关、母联开关

表1.某变压器低压侧过载保护定值跳闸表 

现有的变压器保护装置通过低压侧电流互感器监测低压侧电流，过载起动的判断方法介绍如下： 

1）变压器保护装置监测到低压侧电流达到低值的过载电流定值1时，经延时后，电流若仍超过过载电流定值1，保护装置发信报警，由值班人员决定处理 方法。 

2）变压器保护装置监测到低压侧电流达到高值的过载电流定值2时，经延时后，电流若仍超过过载电流定值2，保护装置发跳闸命令至变压器低压侧开关和母联开关，自动切除变压器所有负荷。 

上述变压器保护装置过载起动方式存在以下缺点： 

1）过载时需切除全部负荷：当变压器负载超过高值的过载电流定值时，将会起动变压器过流跳闸功能，跳开低压侧开关和母联开关，使得低压侧母线上的所有线路都失去电源，停止对外供电； 

2）过载时需由人工处理：当变压器负载超过低值的过载电流时，将会起动报警发信功能，值班人员切除部分不重要线路负荷； 

3）过载报警处理不及时将扩大事故：当变压器负载超过低值的过载电流定值时，将会起动报警发信功能，如果值班人员没有在场监控，没能及时切除部分线路负荷，而变压器负荷继续增加，达到高值的过载电流定值时，保护装置将跳开低压侧开关和母联开关，使母线失压，全部线路失去电源。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种能检测到变压器过载、并在过载时自动向低压侧线路开关发跳闸命令且不至于在所有情况下都停止供电的电力系统变压器判断过载切负荷的装置。 

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下： 

一种电力系统变压器判断过载切负荷的装置1，其特征是：包括依次连接的变压器低压侧电流监测单元2、A/D转换单元3、逻辑控制单元4和跳闸输出单元5，电流监测单元2的输入端接变压器低压则电流互感器21的二次侧绕组输出，跳闸输出单元5的输出接至跳闸继电器6的跳闸线圈控制电源。 

所述的电流监测单元4包括布置在变压器低压侧依次连接的电流互感器21和电流电缆22； 

所述的逻辑控制单元4的组成和连接关系为：过载切负荷功能是否投入判断信号101和过载切负荷装置是否设定跳闸轮次判断信号102分别输入第一与逻辑元件105；负荷过载时间是否超过时间定值判断信号103和低压侧负荷是否过载 判断信号104分别输入第二与逻辑元件106；第一与逻辑元件105和第二与逻辑元件106分别输出至第八与逻辑元件107，第八与逻辑元件107的输出经第一跳闸出口连接片108后至轮次1的跳闸继电器109；轮次1的跳闸继电器109的输出经第一延时元件1010后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第四与逻辑元件1011；第四与逻辑元件1011的输出经第二跳闸出口连接片1012后至轮次2的跳闸继电器1013；轮次2的跳闸继电器1013的输出经第二延时元件1014后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第五与逻辑元件1015；第五与逻辑元件1015的输出经第三跳闸出口连接片1016后至轮次3的跳闸继电器1017；轮次3的跳闸继电器1017的输出经第三延时元件1019后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第六与逻辑元件1020；第六与逻辑元件1020的输出经第四跳闸出口连接片1021后至轮次4的跳闸继电器1022；轮次4的跳闸继电器1022的输出经第四延时元件1023后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第七与逻辑元件1024，第七与逻辑元件1024的输出经第五跳闸出口连接片1025后至轮次5的跳闸继电器1026；轮次5的跳闸继电器1026的输出经第五延时元件1027后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第八与逻辑元件1028，第八与逻辑元件1028的输出经第六跳闸出口连接片1029后至轮次5的跳闸继电器1018。 

任意跳闸一轮次的跳闸继电器可起动一条线路开关或多条线路开关跳闸。 

工作原理： 

变压器低压侧电流互感器将大电流用互感器变比转成小电流，通过电流电缆传送到电流采样模块，再转换成微小电流；微小电流传送到A/D转换单元，转换成数字量电流信号，传送到逻辑控制单元；CUP运算单元计算电流是否达到过载电流定值，如果超过，则按跳闸轮次有选择地发信号至跳闸输出单元，由跳闸输出单元起动变压器低压侧部分线路开关跳闸，切除部分负荷；如果电流不超过过载电流定值，本装置不动作。 

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 

1）变压器过载无需停运，只需切除部分线路负荷。当变压器过载时，本发明装置能监测到电流超过过载电流定值，起动过载切负荷功能，向低压侧所接部分线路开关发跳闸命令，有选择地切除部分线路负荷，降低变压器负荷； 

2）变压器过载切负荷按程序自动操作。本发明方法以CPU运算计算判断是否达到切负荷条件，按设定轮次判断切除负荷的线路开关，无需人工操作，能避免人为误操作造成切除线路开关不正确； 

3）杜绝人工延误切负荷导致扩大事故。本发明装置能自动起动切负荷功能，并按程序发出跳线路开关的命令。所有操作均能按整定的延时时间动作。即使应用在无人值班的变电站，也能自动切除部分负荷。避免变压器过载跳开变压器低压侧开关，造成全部线路失去电源。 

附图说明

图1是本发明的变压器过载切负荷装置结构示意图； 

图2是本发明的变压器过载切负荷逻辑判断示意图； 

图3中是本发明的变压器过载切负荷方法流程图。 

具体实施方式

如图1和图2所示，实现上述方法的电力系统变压器判断过载切负荷的装置1，包括依次连接的变压器低压侧电流监测单元2、A/D转换单元3、逻辑控制单元4和跳闸输出单元5，；电流监测单元2包括布置在变压器低压侧依次连接的电流互感器21和电流电缆22；电流监测单元2的输入端接变压器低压则电流互感器21的二次侧绕组输出，跳闸输出单元5的输出接至跳闸继电器6的跳闸线圈控制电源。 

首先，从变压器低压侧电流互感器21的二次绕组以电流电缆22引出二次小电流，二次小电流接入到电流监测单元2的输入端，经电流监测单元2内部电流互感器转换成微小电流，微小电流输入到A/D转换单元3，转换成数字量电流信号，数字量电流信号输入到逻辑控制单元4，由逻辑控制单元计算该数字量电流信号，判断电流是否超过过载电流值。 

逻辑控制单元4的组成和连接关系为：过载切负荷功能是否投入判断信号101和过载切负荷装置是否设定跳闸轮次判断信号102分别输入第一与逻辑元件105；负荷过载时间是否超过时间定值判断信号103和低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第二与逻辑元件106；第一与逻辑元件105和第二与逻辑元件106分别输出至第八与逻辑元件107，第八与逻辑元件107的输出经第一跳闸出口连接片108后至轮次1的跳闸继电器109；轮次1的跳闸继电器109的输出经 第一延时元件1010后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第四与逻辑元件1011；第四与逻辑元件1011的输出经第二跳闸出口连接片1012后至轮次2的跳闸继电器1013；轮次2的跳闸继电器1013的输出经第二延时元件1014后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第五与逻辑元件1015；第五与逻辑元件1015的输出经第三跳闸出口连接片1016后至轮次3的跳闸继电器1017；轮次3的跳闸继电器1017的输出经第三延时元件1019后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第六与逻辑元件1020；第六与逻辑元件1020的输出经第四跳闸出口连接片1021后至轮次4的跳闸继电器1022；轮次4的跳闸继电器1022的输出经第四延时元件1023后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第七与逻辑元件1024，第七与逻辑元件1024的输出经第五跳闸出口连接片1025后至轮次5的跳闸继电器1026；轮次5的跳闸继电器1026的输出经第五延时元件1027后与低压侧负荷是否过载判断信号104分别输入第八与逻辑元件1028，第八与逻辑元件1028的输出经第六跳闸出口连接片1029后至轮次5的跳闸继电器1018。 

若变压器低压侧电流超过过载电流值，变压器将过载，变压器过载切负荷装置内部程序按跳闸轮次起动，向跳闸输出单元5发跳闸命令，跳闸输出单元5收到逻辑控制单元的切负荷命令，吸合输出接点51，输出接点51的吸合接通跳闸继电器6的线圈控制电源，跳闸继电器6的线圈控制电源经控制电缆51、输出接点51形成通路，起动跳闸继电器6上常开接点所接的线路开关，切除跳闸继电器6上常开接点所接的线路开关所带负荷。 

跳闸轮次设置原则：不重要的线路设置在优先轮次，重要线路设置在滞后轮次甚至不接入跳闸输出单元。 

本发明变压器过载切负荷逻辑判断电路如图2所示： 

S1）判断过载切负荷功能是否投入； 

S2）判断是线路跳闸轮次是否设定； 

S3）判断是变压器负荷是否超过定值； 

S4）判断是变压器过载时间是否超过定值： 

若有，则发跳闸命令至跳开跳闸轮次为1输出接点，使接在跳闸轮次为1的输出接点上的线路开关跳闸；跳开跳闸轮次为1的线路开关的后，经延时 Tset，延时后继续按S3判断，如满足，则发跳闸命令至跳闸轮次为2的输出接点，使接在跳闸轮次为2的输出接点上的线路开关跳闸。继续判断，直至起动第6轮的线路开关跳闸为止。如判断过程中不满足S3，则说明变压器已不过载，过载切负荷判断到此为止，逻辑判断返回初始状态。 

若无，不动作，继续监视变压器负荷状况。 

每一轮跳闸出口的控制回路上，设置了跳闸出口连接片1，由用户选择是否使用该轮次上的跳闸功能。合上连接片，跳闸接通，切负荷功能能起动该线路开关跳闸；断开连接片，过载切负荷功能仍能起动，但不会跳线路开关。 

变压器过载计算方法： 

Ie-变压器低压侧额定电流,单位：安培； 

S-变压器额定容量，单位：伏安； 

U-变压器低压侧额定电压，单位：伏； 

T-变压器低压侧电流互感器变比 

Ie=[S/（√3*U）]/T 

变压器过载以变压器超出变压器额定电流来判断。 

考虑到变压器具有过载能力，变压器过载电流值可略大于额定电流值，但应小于变压器跳低压侧开关的过载电流值。 

因此可选变压器过载切负荷电流Imax＝1.1～1.2Ie，过载延时Tset可选5-15秒。 

如图3所示，本发明的变压器过载切负荷逻辑的判断方法，包括如下步骤： 

S1判断变压器过载切负荷功能是否投入：没投入则终止，投入则进入下一步骤； 

S2判断变压器低压侧负荷是否过载：不过载则终止，过载则进入下一步骤； 

S3判断变压器负荷过载时间是否超过时间定值：不超过时间则终止，超过时间则进入下一步骤； 

S4判断变压器过载切负荷装置是否设定跳闸轮次：没设定则终止，设定则进入下一步骤； 

S5变压器过载切负荷装置按跳闸轮次依次跳开部分变压器低压侧所接的线路开关； 

S6延时X秒后，返回步骤S2。 

Claims (1)

1.一种电力系统变压器判断过载切负荷的装置（1），其特征是：包括依次连接的变压器低压侧电流监测单元（2）、A/D转换单元（3）、逻辑控制单元（4）和跳闸输出单元（5），电流监测单元（2）的输入端接变压器低压则电流互感器（21）的二次侧绕组输出，跳闸输出单元（5）的输出接至跳闸继电器（6）的跳闸线圈控制电源； 

所述的逻辑控制单元（4）的组成和连接关系为：过载切负荷功能是否投入判断信号（101）和过载切负荷装置是否设定跳闸轮次判断信号（102）分别输入第一与逻辑元件（105）；负荷过载时间是否超过时间定值判断信号（103）和低压侧负荷是否过载判断信号（104）分别输入第二与逻辑元件（106）；第一与逻辑元件（105）和第二与逻辑元件（106）分别输出至第八与逻辑元件（107），第八与逻辑元件（107）的输出经第一跳闸出口连接片（108）后至轮次1的跳闸继电器（109）；轮次1的跳闸继电器（109）的输出经第一延时元件（1010）后与低压侧负荷是否过载判断信号（104）分别输入第四与逻辑元件（1011）；第四与逻辑元件（1011）的输出经第二跳闸出口连接片(1012）后至轮次2的跳闸继电器(1013）；轮次2的跳闸继电器(1013）的输出经第二延时元件（1014）后与低压侧负荷是否过载判断信号（104）分别输入第五与逻辑元件（1015）；第五与逻辑元件（1015）的输出经第三跳闸出口连接片（1016）后至轮次3的跳闸继电器（1017）；轮次3的跳闸继电器(1017）的输出经第三延时元件（1019）后与低压侧负荷是否过载判断信号（104）分别输入第六与逻辑元件（1020）；第六与逻辑元件（1020）的输出经第四跳闸出口连接片（1021）后至轮次4的跳闸继电器（1022）；轮次4的跳闸继电器(1022）的输出经第四延时元件（1023）后与低压侧负荷是否过载判断信号（104）分别输入第七与逻辑元件（1024），第七与逻辑元件（1024）的输出经第五跳闸出口连接片（1025）后至轮次5的跳闸继电器（1026）；轮次5的跳闸继电器(1026）的输出经第五延时元件（1027）后与低压侧负荷是否过载判断信号（104）分别输入第八与逻辑元件（1028），第八与逻辑元件（1028）的输出经第六跳闸出口连接片（1029）后至轮次5的跳闸继电器（1018）。 

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