WO2023246955A1 - 一种用于换流变压器的匝间保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种用于换流变压器的匝间保护方法和系统。方法和系统采集换流变压器网侧和阀则在匝间保护启动前后的三相电流，并根据三相电流计算换流变压器的三相差动电流、三相差动电流变化量和三相差动电流变化量的正负序量和的基波相量，再根据计算的上述参数值确定差动保护判据、二次谐波闭锁判据、波形识别开放判据和序差动电流开放判据的判据结果，最后根据判据结果确定匝间保护是否动作。方法和系统能在换流变压器发生发展性匝间短路故障，差动保护因二次谐波闭锁时间较长，无法快速识别并切除故障时，快速进行匝间保护动作出口，大幅提升了匝间故障时保护的灵敏度及动作速度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于申请号为202210724335.2、申请日为2022年06月24日，申请名称为“一种用于换流变压器的匝间保护方法及系统”的中国专利申请提出，并要求该中国专利申请的优先权，该中国专利申请的全部内容在此以引入方式并入本申请。
本申请涉及继电保护技术领域，具体涉及一种用于换流变压器的匝间保护方法及系统。
特高压直流输电系统是特高压电网的重要组成部分，换流变压器作为交流部分和直流部分的分界点，是交直流输电系统中的整流、逆变两端接口的核心设备，其安全运行是特高压直流输电工程取得效益的关键和重要保证，具有十分重要的意义。
根据历年换流站设备故障数据统计，大约60％-70％的换流变压器内部故障是绕组匝间绝缘损坏导致的匝间短路故障。当交流系统容量较大时，匝间绝缘损坏的绕组将瞬间承受较大的能量，导致设备出现严重故障，甚至烧毁换流变压器。换流变压器通常配置有电量保护和非电量保护，针对稳态的绕组匝间绝缘损坏，电量保护中换流变压器大差比率差动保护、Y/Y变比率差动保护、Y/D变比率差动保护等主保护均能够快速识别稳态的绕组匝间短路故障，非电量保护中瓦斯保护等也能够识别稳态的绕组匝间短路故障，对设备形成有效保护。
但随着特高压换流站接入交流电网电压等级越来越高，换流变压器绕
组匝间绝缘损坏形成内部短路后可能迅速发展成多匝短路，暂态短路电流急剧增大，形成快速发展的故障形态。由于换流变压器差动保护配置二次谐波制动功能，当二次谐波含量大于一定数值后，将闭锁差动保护出口，防止励磁涌流造成差动保护误动。换流变压器发展性匝间短路故障中电流急剧增大的特征同励磁涌流产生的二次谐波特征难以区分，导致换流变压器差动保护因二次谐波闭锁时间较长，无法快速识别并切除故障，可能危及到设备甚至系统的安全稳定运行。
为了大幅提升匝间故障时保护动作的灵敏度及速度，必须为换流变压器配置高灵敏快速匝间保护。
发明内容
为了解决现有技术中换流变压器绕组匝间绝缘损坏形成快速发展的故障形态，而现有保护方法无法快速识别的技术问题，本申请提供一种用于换流变压器的匝间保护方法及系统。
本申请实施例提供了一种用于换流变压器的匝间保护方法，所述方法包括：
采集换流变压器网侧在taj时刻的三相电流iΦpri(taj)和阀侧在taj时刻的三相电流iΦva(taj)，以及所述换流变压器网侧在tgj时刻的三相电流iΦpri(tgj)和阀侧在tgj时刻的三相电流iΦva(tgj)，其中，Φ为换流变压器的A、B、C三相，tgj为匝间保护启动前一个时间窗口的第j个采样时刻，taj为匝间保护启动后第a个时间窗口的第j个采样时刻,N为一个时间窗口中的采样时刻总数，a≥1，1≤j≤N，a，j，N均为自然数，三相电流iΦpri(taj)、iΦva(taj)、iΦpri(tgj)和iΦva(tgj)的正方向均为指向变压器内部；
根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)；
根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)；
根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)；
根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果；
根据三相的所述第一判据结果、所述第二判据结果、所述第三判据结果和所述第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果。
在一些实施例中，所述根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)，其中，所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)的计算公式分别为公式(1)和公式(2)：
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
其中，Φ为A、B、C三相，ratio为换流变压器变比。
在一些实施例中，根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)，包括：
根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)，所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的计算公
式为公式(3)：
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的零序分量Δidiff0(taj)，所述零序分量Δidiff0(taj)的计算公式为公式(4)：
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；
根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)和所述零序分量Δidiff0(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)，所述正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的计算公式为公式(5)：
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)。
在一些实施例中，所述根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果，其中：
差动保护判据的公式为公式(6)：
式中，IresΦ(taj)＝|iΦpri(taj)-iΦva(taj)÷ratio|/2，Ires0和k0均为常数，Icdqd为预设的第一系数，所述第一判据结果为差动保护判据的公式成立时，满足差动
保护判据，差动保护判据的公式不成立时，不满足差动保护判据；
二次谐波闭锁判据的公式为公式(7)：
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
式中，k1为预设的第二系数，所述第二判据结果为二次谐波闭锁判据的公式成立时，满足二次谐波闭锁判据，二次谐波闭锁判据的公式不成立时，不满足二次谐波闭锁判据；
波形识别开放判据的公式为公式(8)：
式中，t0为保护启动时刻，t1为第一阶段时刻，t2为第二阶段时刻，t1和t2是依据涌流间断角特征而定的经验值，t1＜t2＜20ms，Pset为开放系数，是按照保证匝间故障有灵敏度整定的经验值；所述第三判据结果为三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式成立时，满足波形识别开放判据，三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式不成立时，不满足波形识别开放判据；
序差动电流开放判据的公式为公式(9)和公式(10)：
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
式中，ΔIdiffmax±(taj)＝max{ΔIdiffA±(taj),ΔIdiffB±(taj)ΔIdiffC±(taj)}，ΔIdiffx±(taj)和ΔIdiffy±(taj)是三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)中除ΔIdiffmax±(taj)外的剩余两相的差动电流变化量的正负序量和的基波相量，k2＜1；所述第四判据结果为序差动电流开放判据的两个公式同时成立时，三相中ΔIdiffmax±(taj)对应的一相满足序差动电流开放判据，剩余两相不满足序差动电流开放判据；当序差动电流开放判据的两个公式中任意一个不成立时，三相均不不满足序差动电流开放判据。
在一些实施例中，所述根据三相的所述第一判据结果、所述第二判据
结果、所述第三判据结果和所述第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果，包括：
当三相中的某一相的所述第一判据结果为满足差动保护判据，所述第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据时，确定该相的匝间保护动作出口，或者当三相中的某一相的所述第一判据结果为满足差动保护判据，所述第二判据结果为满足二次谐波闭锁判据，且所述第三判据结果为满足波形识别开放判据，所述第四判据结果为满足序差动电流开放判据时，确定该相的匝间保护动作出口。
本申请实施例提供了一种用于换流变压器的匝间保护系统，所述系统包括：
数据采集单元，用于采集换流变压器网侧在taj时刻的三相电流iΦpri(taj)和阀侧在taj时刻的三相电流iΦva(taj)，以及所述换流变压器网侧在tgj时刻的三相电流iΦpri(tgj)和阀侧在tgj时刻的三相电流iΦva(tgj)，其中，Φ为换流变压器的A、B、C三相，tgj为匝间保护启动前一个时间窗口的第j个采样时刻，taj为匝间保护启动后第a个时间窗口的第j个采样时刻,N为一个时间窗口中的采样时刻总数，a≥1，1≤j≤N，a，j，N均为自然数，三相电流iΦpri(taj)、iΦva(taj)、iΦpri(tgj)和iΦva(tgj)的正方向均为指向变压器内部；
第一计算单元，用于根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)；
第二计算单元，用于根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)；
第三计算单元，用于根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正
负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)；
判据结果单元，用于根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果；
保护动作单元，用于根据三相的所述第一判据结果、所述第二判据结果、所述第三判据结果和所述第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果。
在一些实施例中，第一计算单元根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)，其中，所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)的计算公式分别为公式(1)和公式(2)：
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
其中，Φ为A、B、C三相，ratio为换流变压器变比。
在一些实施例中，第三计算单元根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)，包括：
根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)，所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的计算公式为公式(3)：
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的零序分量Δidiff0(taj)，所述零序分量Δidiff0(taj)的计算公式为公式(4)：
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；
根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)和所述零序分量Δidiff0(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)，所述正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的计算公式为公式(5)：
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)。
在一些实施例中，判据结果单元包括：
第一判据单元，用于根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，其中，差动保护判据的公式为公式(6)：
式中，IresΦ(taj)＝|iΦpri(taj)-iΦva(taj)÷ratio|/2，Ires0和k0均为常数，Icdqd为预设的第一系数，所述第一判据结果为差动保护判据的公式成立时，满足差动
保护判据，差动保护判据的公式不成立时，不满足差动保护判据；
第二判据单元，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，其中，二次谐波闭锁判据的公式为公式(7)：
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
式中，k1为预设的第二系数，所述第二判据结果为二次谐波闭锁判据的公式成立时，满足二次谐波闭锁判据，二次谐波闭锁判据的公式不成立
时，不满足二次谐波闭锁判据；
第三判据单元，被配置为根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，其中，波形识别开放判据的公式为公式(8)：
式中，t0为保护启动时刻，t1为第一阶段时刻，t2为第二阶段时刻，t1和t2是依据涌流间断角特征而定的经验值，t1＜t2＜20ms，Pset为开放系数，是按照保证匝间故障有灵敏度整定的经验值；所述第三判据结果为三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式成立时，满足波形识别开放判据，三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式不成立时，不满足波形识别开放判据；
第四判据单元，被配置为根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果，其中，序差动电流开放判据的公式为公式(9)和公式(10)：
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
式中，ΔIdiffmax±(taj)＝max{ΔIdiffA±(taj),ΔIdiffB±(taj)ΔIdiffC±(taj)}，ΔIdiffx±(taj)和ΔIdiffy±(taj)是三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)中除ΔIdiffmax±(taj)外的剩余两相的差动电流变化量的正负序量和的基波相量，k2＜1；所述第四判据结果为序差动电流开放判据的两个公式同时成立时，三相中ΔIdiffmax±(taj)对应的一相满足序差动电流开放判据，剩余两相不满足序差动电流开放判据；当序差动电流开放判据的两个公式中任意一个不成立时，三相均不不满足序差动电流开放判据。
在一些实施例中，保护动作单元根据三相的第一判据结果、第二判据
结果、第三判据结果和第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果，包括：
当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据时，确定该相的匝间保护动作出口，或者当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为满足二次谐波闭锁判据，且第三判据结果为满足波形识别开放判据，第四判据结果为满足序差动电流开放判据时，确定该相的匝间保护动作出口。
本申请技术方案提供的用于换流变压器的匝间保护方法和系统采集换流变压器网侧和阀则在匝间保护启动前后的三相电流，并根据所述三相电流计算换流变压器的三相差动电流、三相差动电流变化量和三相差动电流变化量的正负序量和的基波相量，再根据计算的上述参数值确定差动保护判据、二次谐波闭锁判据、波形识别开放判据和序差动电流开放判据的判据结果，最后根据判据结果确定匝间保护是否动作。所述方法和系统能在换流变压器发生发展性匝间短路故障，差动保护因二次谐波闭锁时间较长，无法快速识别并切除故障时，快速进行匝间保护动作出口，大幅提升了匝间故障时保护的灵敏度及动作速度。
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种用于换流变压器的匝间保护方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种换流变压器网侧绕组匝间短路故障示
意图；
图3为本申请实施例提供的一种换流变压器三相差动电流波形示意图；
图4为本申请实施例提供的一种换流变压器三相差动电流变化量的正负序量波形示意图；
图5为本申请实施例提供的一种换流变压器匝间保护判据逻辑图；
图6为本申请实施例提供的一种换流变压器A相匝间保护动作出口示意图；
图7为本申请实施例提供的一种换流变压器B相匝间保护动作出口示意图；
图8为本申请实施例提供的一种换流变压器C相匝间保护动作出口示意图；
图9为本申请实施例提供的一种用于换流变压器的匝间保护系统的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种判据结果单元的结构示意图。
现在参考附图介绍本申请的示例性实施方式，然而，本申请可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本申请，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本申请的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本申请的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例一
图1为本申请实施例提供的一种用于换流变压器的匝间保护方法的流程图。如图1所示，用于换流变压器的匝间保护方法从步骤101开始。
在步骤101，采集换流变压器网侧在taj时刻的三相电流iΦpri(taj)和阀侧在taj时刻的三相电流iΦva(taj)，以及换流变压器网侧在tgj时刻的三相电流iΦpri(tgj)和阀侧在tgj时刻的三相电流iΦva(tgj)，其中，Φ为换流变压器的A、B、C三相，tgj为匝间保护启动前一个时间窗口的第j个采样时刻，taj为匝间保护启动后第a个时间窗口的第j个采样时刻,N为一个时间窗口中的采样时刻总数，a≥1，1≤j≤N，a，j，N均为自然数，三相电流iΦpri(taj)、iΦva(taj)、iΦpri(tgj)和iΦva(tgj)的正方向均为指向变压器内部。
在一些实施例中，以时间窗口为单位采集电流，每个时间窗口按照时间间隔取固定数量的采样时刻，时间窗口可以是20ms，时间窗口采样的时间间隔是0.8333s，采样时刻的总数为24。由于任何换流变压器三相中的任何一相都可能发生故障，因此，采集换流变压器网侧和阀侧的电流时，三相中的每一相都需要进行采集。
图2为本申请实施例提供的一种换流变压器网侧绕组匝间短路故障示意图。如图2所示，换流变压器的网侧B相发生短路故障。
在步骤102，根据网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)。
在一些实施例中，根据网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)，其中，三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)的计算公式分别为公式(1)和公式(2)：
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
其中，Φ为A、B、C三相，ratio为换流变压器变比。
图3为本申请实施例提供的一种换流变压器三相差动电流波形示意图。如图3所示，由于网侧B相发生匝间短路故障，因此，将匝间保护启动时刻作为0时刻可知，B相差动电流的波形变化大，而A相和C相由于运行正常，其差动电流的波形变化小，且几乎相同。
在步骤103，根据三相差动电流idiffΦ(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)。
现有技术中根据三相差动电流计算换流变压器三相差动电流的基波有效值和二次谐波有效值的技术已经很成熟，本申请中在此处沿用现有技术，故不做详细介绍。
在步骤104，根据三相差动电流idiffΦ(taj)和三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)。
在一些实施例中，根据三相差动电流idiffΦ(taj)和三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)，包括：
根据三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)，三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的计算公式为公式(3)：
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的零序分量Δidiff0(taj)，零序分量Δidiff0(taj)的计算公式为公式(4)：Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)和零序分量Δidiff0(taj)分别计算taj时刻
换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)，正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的计算公式为公式(5)：
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)。
在步骤105，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果。
在一些实施例中，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果，其中：
差动保护判据的公式为公式(6)：
式中，IresΦ(taj)＝|iΦpri(taj)-iΦva(taj)÷ratio|/2，Ires0和k0均为常数，Icdqd为预设的第一系数，第一判据结果为差动保护判据的公式成立时，满足差动保护判据，差动保护判据的公式不成立时，不满足差动保护判据。
二次谐波闭锁判据的公式为公式(7)：
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
式中，k1为预设的第二系数，第二判据结果为二次谐波闭锁判据的公式成立时，满足二次谐波闭锁判据，二次谐波闭锁判据的公式不成立时，不满足二次谐波闭锁判据。
现有技术中，换流变压器差动保护判据和二次谐波闭锁判据的公式根据不同的应用情形，具有多种表达方式，本申请中只是列举了其中一种，并不代表对本申请的差动保护判据和二次谐波闭锁判据构成任何限制。采用现有技术中任何一种差动保护判据，二次谐波闭锁判据与本申请其他判据结合，以解决本申请的技术问题，达到本申请技术效果的技术方案都在本申请的保护范围内。
波形识别开放判据的公式为公式(8)：
式中，t0为保护启动时刻，t1为第一阶段时刻，t2为第二阶段时刻，t1和t2是依据涌流间断角特征而定的经验值，t1＜t2＜20ms，Pset为开放系数，是按照保证匝间故障有灵敏度整定的经验值；第三判据结果为三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式成立时，满足波形识别开放判据，三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式不成立时，不满足波形识别开放判据。
序差动电流开放判据的公式为公式(9)和公式(10)：
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
式中，ΔIdiffmax±(taj)＝max{ΔIdiffA±(taj),ΔIdiffB±(taj)，ΔIdiffC±(taj)}，ΔIdiffx±(taj)和ΔIdiffy±(taj)是三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)中除ΔIdiffmax±(taj)外的剩余两相的差动电流变化量的正负序量
和的基波相量，k2＜1；第四判据结果为序差动电流开放判据的两个公式同时成立时，三相中ΔIdiffmax±(taj)对应的一相满足序差动电流开放判据，剩余两相不满足序差动电流开放判据；当序差动电流开放判据的两个公式中任意一个不成立时，三相均不满足序差动电流开放判据。
图4为本申请实施例提供的一种换流变压器三相差动电流变化量的正负序量波形示意图。如图4所示，B相差动电流变化量的正负序量和波形为三相中幅值最大的。因此，在一些实施例中，ΔIdiffmax±(taj)是B相的三相差动电流变化量的正负序量和的基波相量。
在步骤106，根据三相的第一判据结果、第二判据结果、第三判据结果和第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果。
在一些实施例中，根据三相的第一判据结果、第二判据结果、第三判据结果和第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果，包括：
当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据时，确定该相的匝间保护动作出口，或者当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为满足二次谐波闭锁判据，且第三判据结果为满足波形识别开放判据，第四判据结果为满足序差动电流开放判据时，确定该相的匝间保护动作出口。
图5为本申请实施例提供的一种换流变压器匝间保护判据逻辑图。如图5所示，换流变压器三相中的每一相的S501序差动电流开放判据与S502波形识别开放判据执行S503的与，同S504二次谐波闭锁判据执行S505的非构成或的关系，因此，当S506差动保护判据满足，且S504二次谐波闭锁判据不满足，或者虽然S504二次谐波闭锁判据满足，但S501序差动电流开放判据和S502波形识别开放判据同时满足，且S506中差动保护判据也满足时，执行S507匝间保护动作均出口。
图6为本申请实施例提供的一种换流变压器A相匝间保护动作出口示意图。如图6所示，匝间保护启动后，33ms时A相差动保护判据逻辑值为
1，第一判据结果为满足差动保护判据，56ms时二次谐波闭锁判据逻辑值为0，第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据，而波形识别开放判据和序差动电流开放判据的逻辑值则均为0，因此，在56ms时，既满足差动保护判据，二次谐波闭锁判据又不满足，符合匝间保护动作出口的情形，因此，61ms时A相匝间保护动作出口。
图7为本申请实施例提供的一种换流变压器B相匝间保护动作出口示意图。如图7所示，匝间保护启动后，13ms时B相差动保护判据逻辑值为1，第一判据结果为满足差动保护判据，0至56ms时二次谐波闭锁判据逻辑值为1，第二判据结果为满足二次谐波闭锁判据，而波形识别开放判据和序差动电流开放判据的逻辑值在15ms由0变为1，即15ms时，第三判据结果为满足波形识别开放判据，第四判据结果为满足序差动电流开放判据，因此，在15ms时，既满足差动保护判据，也满足波形识别开放判据和序差动电流开放判据，符合匝间保护动作出口的情形，最终20ms时B相匝间保护动作出口。
图8为本申请实施例提供的一种换流变压器C相匝间保护动作出口示意图。如图8所示，其与图6中A相的逻辑判断结果相同，匝间保护启动后，33ms时C相差动保护判据逻辑值为1，第一判据结果为满足差动保护判据，56ms时二次谐波闭锁判据逻辑值为0，第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据，而波形识别开放判据和序差动电流开放判据的逻辑值则均为0，因此，在56ms时，既满足差动保护判据，二次谐波闭锁判据又不满足，符合匝间保护动作出口的情形，最终61ms时C相匝间保护动作出口。
通过图6，图7和图8可知，当换流变压器B相发生匝间短路故障时，采用本申请的方法和采用传统的差动保护判据与二次谐波闭锁判据判断匝间保护动作是否出口相比，本申请的方法只需要20ms即可实现B相匝间保护动作出口，而传统的方法中，B相匝间保护动作出口时间将和A相，C相一样，在61ms时才能出口，明显要慢于通过本申请方法匝间保护动作出
口时间，因此，采用本申请的匝间保护方法，能够大幅提升匝间故障时匝间保护的灵敏度和动作速度。
实施例二
图9为本申请实施例提供了一种用于换流变压器的匝间保护系统的结构示意图。如图9所示，用于换流变压器的匝间保护系统包括：
数据采集单元901，被配置为采集换流变压器网侧在taj时刻的三相电流iΦpri(taj)和阀侧在taj时刻的三相电流iΦva(taj)，以及换流变压器网侧在tgj时刻的三相电流iΦpri(tgj)和阀侧在tgj时刻的三相电流iΦva(tgj)，其中，Φ为换流变压器的A、B、C三相，tgj为匝间保护启动前一个时间窗口的第j个采样时刻，taj为匝间保护启动后第a个时间窗口的第j个采样时刻,N为一个时间窗口中的采样时刻总数，a≥1，1≤j≤N，a，j，N均为自然数，三相电流iΦpri(taj)、iΦva(taj)、iΦpri(tgj)和iΦva(tgj)的正方向均为指向变压器内部；
第一计算单元902，被配置为根据网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)；
第二计算单元903，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)；
第三计算单元904，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)和三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)；
判据结果单元905，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设
的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果；
保护动作单元906，被配置为根据三相的第一判据结果、第二判据结果、第三判据结果和第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果。
在一些实施例中，第一计算单元902根据网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)，其中，三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)的计算公式分别为公式(1)和公式(2)：
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；
其中，Φ为A、B、C三相，ratio为换流变压器变比。
在一些实施例中，第三计算单元904根据三相差动电流idiffΦ(taj)和三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)，包括：
根据三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)，三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的计算公式为公式(3)：
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的零序分量Δidiff0(taj)，零序分量Δidiff0(taj)的计算公式为公式(4)：
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)和零序分量Δidiff0(taj)分别计算taj时刻
换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)，正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的计算公式为公式(5)：
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；
根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)。
在一些实施例中，判据结果单元905包括：
第一判据单元951，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，其中，差动保护判据的公式为公式(6)：
式中，IresΦ(taj)＝|iΦpri(taj)-iΦva(taj)÷ratio|/2，Ires0和k0均为常数，Icdqd为预设的第一系数，第一判据结果为差动保护判据的公式成立时，满足差动保护判据，差动保护判据的公式不成立时，不满足差动保护判据；
第二判据单元952，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，其中，二次谐波闭锁判据的公式为公式(7)：
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；
式中，k1为预设的第二系数，第二判据结果为二次谐波闭锁判据的公式成立时，满足二次谐波闭锁判据，二次谐波闭锁判据的公式不成立时，不满足二次谐波闭锁判据；
第三判据单元953，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，其中，波形识别开放判据的公式为公式(8)：
式中，t0为保护启动时刻，t1为第一阶段时刻，t2为第二阶段时刻，t1和t2是依据涌流间断角特征而定的经验值，t1＜t2＜20ms，Pset为开放系数，是按照保证匝间故障有灵敏度整定的经验值；第三判据结果为三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式成立时，满足波形识别开放判据，三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式不成立时，不满足波形识别开放判据；
第四判据单元954，被配置为根据基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果，其中，序差动电流开放判据的公式为公式(9)和公式(10)：
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；
式中，ΔIdiffmax±(taj)＝max{ΔIdiffA±(taj),ΔIdiffB±(taj)ΔIdiffC±(taj)}，ΔIdiffx±(taj)和ΔIdiffy±(taj)是三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)中除ΔIdiffmax±(taj)外的剩余两相的差动电流变化量的正负序量和的基波相量，k2＜1；第四判据结果为序差动电流开放判据的两个公式同时成立时，三相中ΔIdiffmax±(taj)对应的一相满足序差动电流开放判据，剩余两相不满足序差动电流开放判据；当序差动电流开放判据的两个公式中任意一个不成立时，三相均不不满足序差动电流开放判据。
图10为本申请实施例提供的一种判据结果单元的结构示意图。如图10所示，判据结果单元包括第一判据单元951，第二判据单元952，第三判据单元953和第四判据单元954。
在一些实施例中，保护动作单元906根据三相的第一判据结果、第二判据结果、第三判据结果和第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出
结果，包括：
当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据时，确定该相的匝间保护动作出口，或者当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为满足二次谐波闭锁判据，且第三判据结果为满足波形识别开放判据，第四判据结果为满足序差动电流开放判据时，确定该相的匝间保护动作出口。
本申请被配置为换流变压器的匝间保护系统在换流变压器绕组匝间内部短路迅速发展，暂态短路电流急剧增大时，通过采集网侧和阀侧故障前后的三相电流，从而快速识别匝间故障，开放二次谐波闭锁，使差动保护快速出口并切除故障的步骤与被配置为换流变压器的匝间保护方法采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本申请。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本申请以上公开的其他的实施例等同地落在本申请的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程
序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本申请的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本申请精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本申请的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
- 一种被配置为换流变压器的匝间保护方法，其中，所述方法包括：采集换流变压器网侧在taj时刻的三相电流iΦpri(taj)和阀侧在taj时刻的三相电流iΦva(taj)，以及所述换流变压器网侧在tgj时刻的三相电流iΦpri(tgj)和阀侧在tgj时刻的三相电流iΦva(tgj)，其中，Φ为换流变压器的A、B、C三相，tgj为匝间保护启动前一个时间窗口的第j个采样时刻，taj为匝间保护启动后第a个时间窗口的第j个采样时刻,N为一个时间窗口中的采样时刻总数，a≥1，1≤j≤N，a，j，N均为自然数，三相电流iΦpri(taj)、iΦva(taj)、iΦpri(tgj)和iΦva(tgj)的正方向均为指向变压器内部；根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)；根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)；根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)；根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果；根据三相的所述第一判据结果、所述第二判据结果、所述第三判据结果和所述第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果。
- 根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)，其中，所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)的计算公式分别为公式(1)和公式(2)：
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；式中，Φ为A、B、C三相，ratio为换流变压器变比。 - 根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)，包括：根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)，所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的计算公式为公式(3)：
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的零序分量Δidiff0(taj)，所述零序分量Δidiff0(taj)的计算公式为公式(4)：
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)和所述零序分量Δidiff0(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)，所述正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的计算公式为公式(5)：
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)。 - 根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果，其中：差动保护判据的公式为公式(6)：
式中，IresΦ(taj)＝|iΦpri(taj)-iΦva(taj)÷ratio|/2，Ires0和k0均为常数，Icdqd为预设的第一系数，所述第一判据结果为差动保护判据的公式成立时，满足差动保护判据，差动保护判据的公式不成立时，不满足差动保护判据；二次谐波闭锁判据的公式为公式(7)：
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；式中，k1为预设的第二系数，所述第二判据结果为二次谐波闭锁判据的公式成立时，满足二次谐波闭锁判据，二次谐波闭锁判据的公式不成立时，不满足二次谐波闭锁判据；波形识别开放判据的公式为公式(8)：
式中，t0为保护启动时刻，t1为第一阶段时刻，t2为第二阶段时刻，t1和t2是依据涌流间断角特征而定的经验值，t1＜t2＜20ms，Pset为开放系数，是按照保证匝间故障有灵敏度整定的经验值；所述第三判据结果为三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式成立时，满足波形识别开放判据， 三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式不成立时，不满足波形识别开放判据；序差动电流开放判据的公式为公式(9)和公式(10)：
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；式中，ΔIdiffmax±(taj)＝max{ΔIdiffA±(taj),ΔIdiffB±(taj)ΔIdiffC±(taj)}，ΔIdiffx±(taj)和ΔIdiffy±(taj)是三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)中除ΔIdiffmax±(taj)外的剩余两相的差动电流变化量的正负序量和的基波相量，k2＜1；所述第四判据结果为序差动电流开放判据的两个公式同时成立时，三相中ΔIdiffmax±(taj)对应的一相满足序差动电流开放判据，剩余两相不满足序差动电流开放判据；当序差动电流开放判据的两个公式中任意一个不成立时，三相均不满足序差动电流开放判据。 - 根据权利要求4所述的方法，其中，所述根据三相的所述第一判据结果、所述第二判据结果、所述第三判据结果和第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果，包括：当三相中的某一相的所述第一判据结果为满足差动保护判据，所述第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据时，确定该相的匝间保护动作出口，或者当三相中的某一相的所述第一判据结果为满足差动保护判据，所述第二判据结果为满足二次谐波闭锁判据，且所述第三判据结果为满足波形识别开放判据，所述第四判据结果为满足序差动电流开放判据时，确定该相的匝间保护动作出口。
- 一种被配置为换流变压器的匝间保护系统，其中，所述系统包括：数据采集单元，被配置为采集换流变压器网侧在taj时刻的三相电流iΦpri(taj)和阀侧在taj时刻的三相电流iΦva(taj)，以及所述换流变压器网侧在tgj时刻的三相电流iΦpri(tgj)和阀侧在tgj时刻的三相电流iΦva(tgj)，其中，Φ为换流变压器的A、B、C三相，tgj为匝间保护启动前一个时间窗口的第j个采 样时刻，taj为匝间保护启动后第a个时间窗口的第j个采样时刻,N为一个时间窗口中的采样时刻总数，a≥1，1≤j≤N，a，j，N均为自然数，三相电流iΦpri(taj)、iΦva(taj)、iΦpri(tgj)和iΦva(tgj)的正方向均为指向变压器内部；第一计算单元，被配置为根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj)分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)；第二计算单元，被配置为根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)；第三计算单元，被配置为根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)；判据结果单元，被配置为根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，以及根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果；保护动作单元，被配置为根据三相的所述第一判据结果、所述第二判据结果、所述第三判据结果和所述第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果。
- 根据权利要求6所述的系统，其中，第一计算单元根据所述网侧三相电流iΦpri(taj)和阀侧三相电流iΦva(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(taj)，以及根据所述网侧三相电流iΦpri(tgj)和阀侧三相电流iΦva(tgj) 分别计算tgj时刻换流变压器的三相差动电流idiffΦ(tgj)，其中，所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)的计算公式分别为公式(1)和公式(2)：
idiffΦ(taj)＝iΦpri(taj)+iΦva(taj)÷ratio (1)；
idiffΦ(tgj)＝iΦpri(tgj)+iΦva(tgj)÷ratio (2)；其中，Φ为A、B、C三相，ratio为换流变压器变比。 - 根据权利要求6所述的系统，其中，第三计算单元根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和所述三相差动电流idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)，包括：根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和idiffΦ(tgj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)，所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的计算公式为公式(3)：
ΔidiffΦ(taj)＝idiffΦ(taj)-idiffΦ(tgj) (3)；根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的零序分量Δidiff0(taj)，所述零序分量Δidiff0(taj)的计算公式为公式(4)：
Δidiff0(taj)＝[ΔidiffA(taj)+ΔidiffB(taj)+ΔidiffC(taj)]÷3 (4)；根据所述三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)和所述零序分量Δidiff0(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)，所述正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的计算公式为公式(5)：
ΔidiffΦ±(taj)＝ΔidiffΦ(taj)-Δidiff0(taj) (5)；根据三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)分别计算taj时刻换流变压器的三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)。 - 根据权利要求8所述的系统，其中，判据结果单元包括：第一判据单元，被配置为根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值 IdiffΦ(taj)和预设的差动保护判据分别确定三相的第一判据结果，其中，差动保护判据的公式为公式(6)：
式中，IresΦ(taj)＝|iΦpri(taj)-iΦva(taj)÷ratio|/2，Ires0和k0均为常数，Icdqd为预设的第一系数，所述第一判据结果为差动保护判据的公式成立时，满足差动保护判据，差动保护判据的公式不成立时，不满足差动保护判据；第二判据单元，被配置为根据三相差动电流idiffΦ(taj)的基波有效值IdiffΦ(taj)和二次谐波有效值Idiff2Φ(taj)，以及预设的的二次谐波闭锁判据分别确定三相的第二判据结果，其中，二次谐波闭锁判据的公式为公式(7)：
Idiff2Φ(taj)＞k1IdiffΦ(taj) (7)；式中，k1为预设的第二系数，所述第二判据结果为二次谐波闭锁判据的公式成立时，满足二次谐波闭锁判据，二次谐波闭锁判据的公式不成立时，不满足二次谐波闭锁判据；第三判据单元，被配置为根据所述三相差动电流idiffΦ(taj)和预设的波形识别开放判据分别确定三相的第三判据结果，其中，波形识别开放判据的公式为公式(8)：
式中，t0为保护启动时刻，t1为第一阶段时刻，t2为第二阶段时刻，t1和t2是依据涌流间断角特征而定的经验值，t1＜t2＜20ms，Pset为开放系数，是按照保证匝间故障有灵敏度整定的经验值；所述第三判据结果为三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式成立时，满足波形识别开放判据，三相差动电流idiffΦ(taj)使波形识别开放判据的公式不成立时，不满足波形识别开放判据；第四判据单元，被配置为根据所述基波相量ΔIdiffΦ±(taj)和预设的序差动电流开放判据分别确定三相的第四判据结果，其中，序差动电流开放判据的公式为公式(9)和公式(10)：
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffx±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (9)；
|ΔIdiffmax±(taj)+2ΔIdiffy±(taj)|＜k2|ΔIdiffmax±(taj)| (10)；式中，ΔIdiffmax±(taj)＝max{ΔIdiffA±(taj),ΔIdiffB±(taj)，ΔIdiffC±(taj)}，ΔIdiffx±(taj)和ΔIdiffy±(taj)是三相差动电流变化量ΔidiffΦ(taj)的正负序量和ΔidiffΦ±(taj)的基波相量ΔIdiffΦ±(taj)中除ΔIdiffmax±(taj)外的剩余两相的差动电流变化量的正负序量和的基波相量，k2＜1；所述第四判据结果为序差动电流开放判据的两个公式同时成立时，三相中ΔIdiffmax±(taj)对应的一相满足序差动电流开放判据，剩余两相不满足序差动电流开放判据；当序差动电流开放判据的两个公式中任意一个不成立时，三相均不满足序差动电流开放判据。 - 根据权利要求9所述的系统，其中，保护动作单元根据三相的第一判据结果、第二判据结果、第三判据结果和第四判据结果确定各自的匝间保护动作的输出结果，包括：当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为不满足二次谐波闭锁判据时，确定该相的匝间保护动作出口，或者当三相中的某一相的第一判据结果为满足差动保护判据，第二判据结果为满足二次谐波闭锁判据，且第三判据结果为满足波形识别开放判据，第四判据结果为满足序差动电流开放判据时，确定该相的匝间保护动作出口。
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