一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法技术

本发明专利技术涉及一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法。其特征在于，包括如下步骤：(1)测量变压器进线端实时三相电压U

【技术实现步骤摘要】
一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法
本专利技术涉及一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法。
技术介绍
近年来电力系统不断发展，电网的容量也在不断提高并会导致线路发生短路故障时的短路电流提高。而过高的短路电流如果不加以限制，不但会使变电所的设备投资大幅增加，还会对系统的线路和通信设备造成很大干扰和危害。目前传统限制短路电流的方案主要有两种：高阻抗变压器方案和外接限流电抗器方案。这两种方案虽然都能起到限制短路电流的作用，但是在实际运行的过程中仍存在各种不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法，该方法能够通过在线监测系统的运行方式和故障类型，在线调整电流保护的整定值，从而使得保护灵敏度恒定，给运行人员的保护工作带来方便。一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法，其特别之处在于，包括如下步骤：(1)测量变压器进线端实时三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic，然后使用对称分量法，将ABC三相的电压电流转化为正负零序的电压电流；(2)使用故障分量法，根据正常状态下的正负零序电压电流和故障状态下的正负零序电压电流，计算出正负零序电压电流的故障分量；(3)根据步骤(1)得到的变压器进线端实时三相电流，通过与步骤(2)计算出的三相短路电流的故障分量进行比较，从而判断出如下短路故障类型：BC两相短路：|IAg|<K1|Icg|；AB两相短路：|ICg|<K1|IAg|；CA两相短路：|IAg+ICg|<K1|IAg|；上式中IAg、IBg、ICg分别为A、B、C相电流的故障分量，K1为系数，并且K1<1；(4)按照下列公式确定电流主保护的电流整定值，式中：Iset为继电器的动作电流即变压器高压侧的自适应过流保护的整定值，KF为系统低压侧发生故障时的故障类型，当发生三相短路故障，即步骤3中故障类型公式都不成立，KF＝1，发生相间故障时，即步骤3中故障类型公式满足任意一种时，为可靠系数，取1.2-1.3，Es为系统的等效相电势，Zs为背侧阻抗，ZL为被保护线路阻抗，ZT为变压器阻抗。步骤(4)中按照下列公式确定自适应过电流保护的电流整定值，式中：Iset为电流整定值，Krel为可靠系数，取1.15-1.25，Kss为自启动系数，是最大电流和最大负荷电流比，数值大于1，Kre为电流继电器的返回系数，取0.85～0.95，Iload(0)为保护启动前安装处的实时负荷电流。步骤(2)中计算出正负零序电压电流的故障分量：具体公式如下：ΔU1＝U1-U′1,ΔU2＝U2-U2’,ΔU0＝U0-U′0，式中，U1、U2、U0代表正常状态下正负零序电压量，U1′、U2′、U0′代表故障状态下正负零序电压量；ΔI1＝I1-I′1,ΔI2＝I2-I′2,ΔI0＝I0-I0′，式中，I1、I2、I0代表正常状态下正负零序电流量，I1′、I2′、I0′代表故障状态下正负零序电流量，并根据电压电流故障分量，计算出所需的系统阻抗，具体公式如下：其中Zm1，Zm2，Zm0为系统正负零序阻抗。本专利技术还提供了一种自适应电流保护方法，通过对系统的运行方式进行实时测量、并对线路短路故障类型进行在线判定，从而可以通过自适应动作电流的整定公式得到实时电流整定值。该保护方法通过电流值的实时整定，可以满足后备保护系统灵敏度的要求，从而能很好的解决传统保护灵敏度不足的问题。该方法尤其适用于快速开关型变阻抗变压器，即本专利技术提出的一种新型的变阻抗变压器概念，通过对控制回路对继电开关的控制，起到限制短路电流的作用，并很好的规避了传统方案所带来的不足。附图说明附图1是变阻抗变压器的结构图；附图2是外部故障电流暂态图；附图3是内部故障电流暂态图；附图4是断路器测量示意图。具体实施方式本专利技术提出了一种新型的变阻抗变压器的概念。该新型变压器能够起到限制短路电流的作用，并且不会带来能量损耗大、占地面积大和改造工作量巨大等问题。本专利技术对新型变阻抗变压器的过电流保护的灵敏度进行详尽分析，并用PSCAD软件进行仿真验证。本专利技术提出了一种能够解决传统保护灵敏度不足的新方法：自适应电流保护。通过在线监测系统的运行方式和检查发生故障的故障类型，调整保护的整定电流的定值，从而起到满足保护灵敏度的要求。本专利技术的目的之一：判断并分析变阻抗变压器在发生故障时的电流暂态过程，进行过电流后备保护的灵敏度分析。本专利技术的目的之一：通过对系统故障分量的分析，根据叠加定理计算出系统的正负序阻抗。本专利技术的目的之一：利用两相电流故障分量来求解故障类型系数，根据故障类型系数可以判断线路发生故障时的故障类型。本专利技术的目的之一：提出变阻抗变压器自适应电流保护的概念，有效解决传统后备保护灵敏度不足的问题。并分别从理论上和仿真实践上验证该保护方法在变阻抗变压器上的适用性。所述变阻抗变压器的工作原理是：变阻抗变压器是由限流电抗器、控制回路、继电开关和普通变压器组合而成的(图1)。当变阻抗变压器正常工作且外部线路无故障发生时，控制回路控制继电开关处于闭合状态，从而将串联的限流电抗器短路。而当变阻抗变压器正常工作且外部线路发生短路故障时，控制回路收到信号控制继电开关断开，从而将串联的限流电抗器投入到系统中去。所述变阻抗变压器经济性原理：当系统正常运行时，限流电抗器被短路，变压器阻抗较小，电能损耗较低。当系统发生故障短路时，限流电抗器投入使用，变压器阻抗较大，能够很好地起到限制短路电流的作用。故障电流暂态分析：变阻抗变压器与传统变压器有所不同，在线路发生故障时会有串联电抗器的投入使用。观察当线路发生外部故障后，变阻抗变压器的限流电抗器被投入时的电流波形图(图2)。并观察当变阻抗变压器发生内部故障后，变阻抗变压器的限流电抗器被投入时的电流波形图(图3)。可以发现串联的限流电抗器的投入并不会使得暂态电流值发生畸变。自适应电流保护分析：下面结合附图对本专利技术的实施过程作进一步详细描述：步骤一：系统运行方式的判定。本专利技术需要对系统的运行方式进行实时的测量，也就是说需要对系统的阻抗进行测量计算。如图4，通过测量变阻抗变压器进线端的实时三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic。使用对称分量法，将ABC三相的电压电流转化为正负0序的电压电流。步骤二：使用故障分量法，根据无故障状态下的正负零序电压电流和线路发生短路故障下的正负零序电压电流计算出正负零序电压电流的故障分量。ΔU1＝U1-U′1,ΔU2＝U2-U2’,ΔU0＝U0-U0′，ΔI1＝I1-I′1,ΔI2＝I2-I′2,ΔI0＝I0-I0′。并根据电压电流故障分量，计算出所需的系统阻抗。通常在对称系统中，正负序计算出的阻抗值相同。步骤三：短路故障类型的确定。通过下列判据可知，当知道系统三相的故障电流时，可以通过将ABC三相短路电流的故障分量进行比较，从而判断故障类型。BC两相短路：|IAg|<K1|Icg|(1)AB两相短路：|ICg|<K1|IAg|(2)CA两相短路：|IAg+ICg|<K1|IAg|(3)式中IAg、IBg、ICg分别为A、B、C相电流的故障分量；K1为系数，为经验值，一般K1<1。式1-3可以组成判据1，通过该判据，可以在线判断线路发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)测量变压器进线端实时三相电压U

【技术特征摘要】
1.一种快速开关型变阻抗变压器自适应电流保护方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)测量变压器进线端实时三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic，然后使用对称分量法，将ABC三相的电压电流转化为正负零序的电压电流；(2)使用故障分量法，根据正常状态下的正负零序电压电流和故障状态下的正负零序电压电流，计算出正负零序电压电流的故障分量；(3)根据步骤(1)得到的变压器进线端实时三相电流，通过与步骤(2)计算出的三相短路电流的故障分量进行比较，从而判断出如下短路故障类型：BC两相短路：|IAg|<K1|Icg|；AB两相短路：|ICg|<K1|IAg|；CA两相短路：|IAg+ICg|<K1|IAg|；上式中IAg、IBg、ICg分别为A、B、C相电流的故障分量，K1为系数，并且K1<1；(4)按照下列公式确定电流主保护的电流整定值，式中：Iset为继电器的动作电流即变压器高压侧的自适应过流保护的整定值，KF为系统低压侧发生故障时的故障类型，当发生三相短路故障，即步骤3中故障类型公式都不成立，KF＝1，发生相间故障时，即步骤3中故障类型公式满足任意一种时，KKI为可靠系数，取1.2-1.3，E...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾绍贵，卢文华，樊益平，马奎，焦在滨，郝志国，李江涛，王曙鸿，摆存曦，王博，吴旭涛，高峰，孙丽琼，杜玮，沈黎明，车俊禄，丁培，王银明，李秀广，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网宁夏电力公司电力科学研究院，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11