CN105048413B - 一种变压器保护中和应涌流的鉴别方法 - Google Patents
一种变压器保护中和应涌流的鉴别方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种变压器保护中和应涌流的鉴别方法，解决了准确鉴别变压器故障电流与和应涌流的难题。当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流。本发明能准确鉴别变压器故障电流与和应涌流，避免了变压器差动保护的误动作，保证了电网主设备的正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统变压器继电保护中的故障电流鉴别方法，特别涉及一种变压器继电保护中的和应涌流与故障电流的鉴别方法，通过该方法能够准确判别出变压器保护装置的故障电流性质，达到保障变压器安全运行的目的。
背景技术
随着高压远距离输电线路的大规模建设和投入运行，大容量变压器的应用日益增多，在满足大容量输电的同时，也对变压器保护的可靠性和速动性提出了更高的要求。差动保护是变压器内部故障的主保护方案之一，差动保护主要解决两个问题：一是鉴别励磁涌流和故障电流；二是区分内部故障和外部故障。长期的运行经验表明，变压器差动保护在一定程度上能够较好地区分内部故障和外部故障，但在励磁涌流和故障电流的鉴别上还存在一定的问题。近年来，在运行过程中，出现了多起空投变压器的现象，导致相邻并联或级联变压器差动保护误动的事故，给主设备的正常运行带来了很大的危害。目前，还没有有效地鉴别变压器故障电流与和应涌流的方法，给大容量变压器的安全运行带来了隐患。
发明内容
本发明提供了一种变压器保护中和应涌流的鉴别方法，解决了准确鉴别变压器故障电流与和应涌流的难题，避免了变压器差动保护的误动作。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种变压器保护中和应涌流的鉴别方法，包括以下步骤：
第一步、获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的高压侧二次电流采样值，获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的中压侧二次电流采样值，获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的低压侧二次电流采样值；
第二步、将获取的高压侧二次电流采样值、中压侧二次电流采样值和低压侧二次电流采样值，分别进行差分滤波；
第三步、将差分滤波后的高压侧二次电流采样值、差分滤波后的中压侧二次电流采样值和差分滤波后的低压侧二次电流采样值，分别进行全波傅立叶数字滤波，得到变压器高压侧二次电流基波幅值和相角、变压器中压侧二次电流基波幅值和相角、变压器低压侧二次电流基波幅值和相角；
高压侧二次电流基波幅值和相角的计算方法为：
先设定变压器高压侧二次电流每周波的采样点数为N，则变压器高压侧二次电流采样点的电流采样值为i(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；
根据如下傅立叶变换公式：
其中：
ω—变压器高压侧二次电流周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
高压侧二次电流基波幅值为：
高压侧二次电流基波相角为：
利用以上同样方法，计算出变压器中压侧二次电流基波幅值和相角，以及变压器低压侧二次电流基波幅值和相角；
第四步、利用Y-Δ变换方法，调整变压器各侧电流幅值及相角；将Y-Y-Δ接线型式的变压器的Y接法的高压侧二次电流转换为Δ接法的高压侧二次电流，将Y-Y-Δ接线型式的变压器的Y接法的中压侧二次电流转换为Δ接法的中压侧二次电流，Y-Y-Δ接线型式的变压器的Δ接法的低压侧二次电流侧不变；将变压器中压侧电流幅值按照变压器变比折算至变压器高压侧，将变压器低压侧电流幅值按照变压器变比折算至变压器高压侧；由此得到滤波及转换后的：高压侧A相二次电流高压侧B相二次电流高压侧C相二次电流中压侧A相二次电流中压侧B相二次电流中压侧C相二次电流低压侧A相二次电流低压侧B相二次电流低压侧C相二次电流
第五步、获取Y-Y-Δ接线型式的变压器保护的差电流启动整定值ΔI；第六步、计算A相相差电流B相相差电流和C相相差电流计算公式如下：
第七步、分别获取三相变压器的差动保护动作定值Idza、Idzb、Idzc；
第八步、当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧A相二次电流基波相角和中压侧A相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧A相二次电流中压侧A相二次电流低压侧A相二次电流
第九步、当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流；
第十步、当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧B相二次电流基波相角和中压侧B相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧B相二次电流中压侧B相二次电流低压侧B相二次电流
第十一步、当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzb，并且，高压侧B相二次电流基波相角与中压侧B相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzb，并且，高压侧B相二次电流基波相角与中压侧B相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流；
第十二步、当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧C相二次电流基波相角和中压侧C相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧C相二次电流中压侧C相二次电流低压侧C相二次电流
第十三步、当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzc，并且，高压侧C相二次电流基波相角与中压侧C相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzc，并且，高压侧C相二次电流基波相角与中压侧C相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流。
本发明能准确鉴别变压器故障电流与和应涌流，避免了变压器差动保护的误动作，保证了电网主设备的正常运行。
附图说明
图1是发明的变压器各侧一、二次电流正方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种变压器保护中和应涌流的鉴别方法，包括以下步骤：
第一步、获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的高压侧二次电流采样值，获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的中压侧二次电流采样值，获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的低压侧二次电流采样值；
第二步、将获取的高压侧二次电流采样值、中压侧二次电流采样值和低压侧二次电流采样值，分别进行差分滤波；
第三步、将差分滤波后的高压侧二次电流采样值、差分滤波后的中压侧二次电流采样值和差分滤波后的低压侧二次电流采样值，分别进行全波傅立叶数字滤波，得到变压器高压侧二次电流基波幅值和相角、变压器中压侧二次电流基波幅值和相角、变压器低压侧二次电流基波幅值和相角；
高压侧二次电流基波幅值和相角的计算方法为：
先设定变压器高压侧二次电流每周波的采样点数为N，则变压器高压侧二次电流采样点的电流采样值为i(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；
根据如下傅立叶变换公式：
其中：
ω—变压器高压侧二次电流周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
高压侧二次电流基波幅值为：
高压侧二次电流基波相角为：
利用以上同样方法，计算出变压器中压侧二次电流基波幅值和相角，以及变压器低压侧二次电流基波幅值和相角；
第四步、利用Y-Δ变换方法，调整变压器各侧电流幅值及相角；将Y-Y-Δ接线型式的变压器的Y接法的高压侧二次电流转换为Δ接法的高压侧二次电流，将Y-Y-Δ接线型式的变压器的Y接法的中压侧二次电流转换为Δ接法的中压侧二次电流，Y-Y-Δ接线型式的变压器的Δ接法的低压侧二次电流侧不变；将变压器中压侧电流幅值按照变压器变比折算至变压器高压侧，将变压器低压侧电流幅值按照变压器变比折算至变压器高压侧；由此得到滤波及转换后的：高压侧A相二次电流高压侧B相二次电流高压侧C相二次电流中压侧A相二次电流中压侧B相二次电流中压侧C相二次电流低压侧A相二次电流低压侧B相二次电流低压侧C相二次电流
第五步、获取Y-Y-Δ接线型式的变压器保护的差电流启动整定值ΔI；
第六步、计算A相相差电流B相相差电流和C相相差电流计算公式如下：
第七步、分别获取三相变压器的差动保护动作定值Idza、Idzb、Idzc；
第八步、当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧A相二次电流基波相角和中压侧A相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧A相二次电流中压侧A相二次电流低压侧A相二次电流
第九步、当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流；
第十步、当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧B相二次电流基波相角和中压侧B相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧B相二次电流中压侧B相二次电流低压侧B相二次电流
第十一步、当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzb，并且，高压侧B相二次电流基波相角与中压侧B相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzb，并且，高压侧B相二次电流基波相角与中压侧B相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流；
第十二步、当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧C相二次电流基波相角和中压侧C相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧C相二次电流中压侧C相二次电流低压侧C相二次电流
第十三步、当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzc，并且，高压侧C相二次电流基波相角与中压侧C相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzc，并且，高压侧C相二次电流基波相角与中压侧C相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流。
对于变压器中压侧或低压侧无电源时，可利用变压器三侧的复合电压(低电压和负序电压)构成或逻辑解除第九步、第十一步和第十三步中的高压侧二次电流相角与中压侧二次电流相角差的条件；这样可避免在区内故障时发生拒动；
低电压和负序电压的计算方法为：
基波电压可利用第三步的全波傅立叶数字滤波，滤出基波电压；
正、负序电压计算方法为：
其中：a＝ej120°为矢量运算因子；
当变压器中压侧无电源时，可经过复合电压(低电压和负序电压)解除闭锁，此时只需判定相差电流是否超过整定值，不再判别高中压侧电流角度，保护装置即可输出跳闸信号，跳开变压器各侧断路器。对于变压器低压侧有电源情况，同样可以得出上述结论，但此时角度判别为高低压侧电流角度差。
利用Y‐Δ变换将变压器Y侧的电流转换为Δ；Δ侧不变，调整变压器各侧电流幅值及相位，然后计算差电流；对于Y‐Y‐Δ‐11接线型式的变压器，其电流变换公式如下表：
利用下式计算差电流：
式中：—为A、B、C相差电流；
—为变换前变压器高压侧A、B、C相电流；
—为变换前变压器中压侧A、B、C相电流；
—为变换后变压器高压侧A、B、C相电流；
—为变换后变压器中压侧A、B、C相电流；
—为变压器低压侧A、B、C相电流；
其他接线组别的变压器根据变压器各侧相位情况，同样可以推导出其变换公式。
Idz的整定值按照变压器接入系统情况计算后进行整定；
ΔI的整定参照目前变压器差动保护整定原则进行整定。
Claims (1)
1.一种变压器保护中和应涌流的鉴别方法，包括以下步骤：
第一步、获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的高压侧二次电流采样值，获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的中压侧二次电流采样值，获取Y-Y-Δ接线型式的变压器的低压侧二次电流采样值；
第二步、将获取的高压侧二次电流采样值、中压侧二次电流采样值和低压侧二次电流采样值，分别进行差分滤波；
第三步、将差分滤波后的高压侧二次电流采样值、差分滤波后的中压侧二次电流采样值和差分滤波后的低压侧二次电流采样值，分别进行全波傅立叶数字滤波，得到变压器高压侧二次电流基波幅值和相角、变压器中压侧二次电流基波幅值和相角、变压器低压侧二次电流基波幅值和相角；
高压侧二次电流基波幅值和相角的计算方法为：
先设定变压器高压侧二次电流每周波的采样点数为N，则变压器高压侧二次电流采样点的电流采样值为i(k)，k＝0，1，2，…N-1，采样间隔为Δt；
根据如下傅立叶变换公式：
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其中：
ω—变压器高压侧二次电流周波的角频率；
求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：
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利用以上同样方法，计算出变压器中压侧二次电流基波幅值和相角，以及变压器低压侧二次电流基波幅值和相角；
第四步、利用Y-Δ变换方法，调整变压器各侧电流幅值及相角；将Y-Y-Δ接线型式的变压器的Y接法的高压侧二次电流转换为Δ接法的高压侧二次电流，将Y-Y-Δ接线型式的变压器的Y接法的中压侧二次电流转换为Δ接法的中压侧二次电流，Y-Y-Δ接线型式的变压器的Δ接法的低压侧二次电流不变；将变压器中压侧电流幅值按照变压器变比折算至变压器高压侧，将变压器低压侧电流幅值按照变压器变比折算至变压器高压侧；由此得到滤波及转换后的：高压侧A相二次电流高压侧B相二次电流高压侧C相二次电流中压侧A相二次电流中压侧B相二次电流中压侧C相二次电流低压侧A相二次电流低压侧B相二次电流低压侧C相二次电流
第五步、获取Y-Y-Δ接线型式的变压器保护的差电流启动整定值ΔI；
第六步、计算A相相差电流B相相差电流和C相相差电流计算公式如下：
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第七步、分别获取三相变压器的差动保护动作定值Idza、Idzb、Idzc；
第八步、当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧A相二次电流基波相角和中压侧A相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧A相二次电流中压侧A相二次电流
第九步、当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当A相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idza，并且，高压侧A相二次电流基波相角与中压侧A相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流；
第十步、当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧B相二次电流基波相角和中压侧B相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧B相二次电流中压侧B相二次电流
第十一步、当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzb，并且，高压侧B相二次电流基波相角与中压侧B相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当B相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzb，并且，高压侧B相二次电流基波相角与中压侧B相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流；
第十二步、当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差电流启动整定值ΔI时，计算高压侧C相二次电流基波相角和中压侧C相二次电流基波相角，计算时要采用第四步调整后的高压侧C相二次电流中压侧C相二次电流
第十三步、当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzc，并且，高压侧C相二次电流基波相角与中压侧C相二次电流基波相角差大于90度时，为变压器区内故障电流；当C相相差电流幅值大于或等于变压器的差动保护动作电流整定值Idzc，并且，高压侧C相二次电流基波相角与中压侧C相二次电流基波相角差小于等于90度时，为变压器区外故障电流或和应涌流。
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