用于检测绕组中的匝间故障的系统和方法技术方案

本公开的实施例涉及检测各种物体的一个或多个绕组中的匝间故障。在一种实施方式中，故障检测器使用差动保护算法检测三相并联电抗器的绕组中的匝间故障。使用对三相并联电抗器执行的各种电压和电流测量值计算基于电压的参数和基于电流的参数之间的差值。基于电压的参数指示归一化负电压不平衡，基于电流的参数指示归一化负电流不平衡。当所述差值不等于零时，断言有匝间绕组故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测绕组中的匝间故障的系统和方法
本公开涉及绕组故障检测器，并且更具体地涉及匝间绕组故障检测器系统和方法。
技术介绍
绕组线圈被并入到各种产品中，例如被并入到电感器和变压器中。更具体地，在电力传输系统中，例如，电力变压器或并联电抗器的各种部件可包括一个或多个绕组线圈。在使用中这些绕组中可出现各种类型的故障。这些故障中的一些，例如电力变压器的输出端子之间的短路比其它故障例如，电力变压器的一次绕组或二次绕组的几个线匝之间的内部短路更容易检测。几个线匝之间的内部短路可能不一定导致由电力变压器传送到耦连到电力变压器的电力传输线的电流量的明显变化。然而，如果不采取及时的补救动作，这种故障可最终发展成严重故障，其可严重地影响通过电力传输线的电力传输。通常配置成检测各种类型的绕组中的明显电流变化的常规故障检测装置可能不能够有效地检测在这些绕组中的小的匝间故障。更具体讲，常规的故障检测装置可能缺少足够的灵敏度检测指示匝间故障的低幅度差动电流的变化。因此，已经提出了涉及使用其它技术检测匝间故障的一些解决方案。例如，一种常规解决方案通常关于通过使用各相电流测量值识别负序差动电流源的电力变压器或电力线中的故障检测，其中，这种源指示故障。另一常规的实例大体上关于负序差分元件，其用来通过计算从第一相电流测量值和第二相电流测量值导出的负序值之间的差，检测电力系统中的故障。对于故障检测使用负序差动电流的常规解决方案可受到各种系统不平衡条件的影响，这些条件可影响检测过程的灵敏度和可靠性。另外，即便在检测到故障的时候，在多相系统中按照特定相位精确定位故障也可能是不可识别的。
技术实现思路
本公开的实施例大体上涉及用于检测绕组中的匝间故障的系统和方法。根据本公开的一个示范性实施例，一种三相电力线系统可包括：第一电力线导体、第二电力线导体、第三电力线导体、三相并联电抗器(three-phaseshuntreactor)、第一电流监测元件、第二电流监测元件、第三电流监测元件、第一电压监测元件、第二电压监测元件、第三电压监测元件和故障检测器。所述第一电力线导体传输第一相电力，所述第二电力线导体传输第二相电力，所述第三电力线导体传输第三相电力。所述三相并联电抗器耦连到所述三相电力线系统。所述第一电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第一绕组的第一相电流，提供第一电流测量值。所述第二电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第二绕组的第二相电流，提供第二电流测量值。所述第三电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第三绕组的第三相电流，提供第三电流测量值。所述第一电压监测元件被配置成基于监测所述第一电力线导体上存在的第一相电压提供第一电压测量值。所述第二电压监测元件被配置成基于监测所述第二电力线导体上存在的第二相电压提供第二电压测量值。所述第三电压监测元件被配置成基于监测所述第三电力线导体上存在的第三相电压提供第三电压测量值。所述故障检测器被配置成接收并使用所述第一相电流测量值、所述第二相电流测量值、所述第三相电流测量值、所述第一相电压测量值、所述第二相电压测量值和所述第三相电压测量值中的每一个，通过执行一种过程(procedure)检测在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中的匝间故障(turn-to-turnfault)。所述过程包括计算基于电压的参数和基于电流的参数之间的差值，其中，所述基于电压的参数指示归一化负电压不平衡(normalizednegativecurrentimbalance)，所述基于电流的参数指示归一化负电流不平衡；所述过程还包括当所述差值不等于零时，断言在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中出现匝间故障。根据本公开的另一示范性实施例，一种匝间故障检测器可包括：第一输入接口、第二输入接口、第三输入接口、第四输入接口、第五输入接口、第六输入接口和至少一个处理器。所述第一输入接口被配置成接收第一相电流测量值，所述第一相电流测量值基于监测流过三相并联电抗器的第一绕组的第一相电流，其中，所述第一绕组耦连到三相电力线系统的第一电力线导体。所述第二输入接口被配置成接收第二相电流测量值，所述第二相电流测量值基于监测流过所述三相并联电抗器的第二绕组的第二相电流，其中，所述第二绕组耦连到所述三相电力线系统的第二电力线导体。所述第三输入接口被配置成接收第三相电流测量值，所述第三相电流测量值基于监测流过所述三相并联电抗器的第三绕组的第三相电流，其中，所述第三绕组耦连到所述三相电力线系统的第三电力线导体。所述第四输入接口被配置成接收第一相电压测量值，所述第一相电压测量值基于监测所述三相电力线系统的所述第一电力线导体上存在的第一相电压。所述第五输入接口被配置成接收第二相电压测量值，所述第二相电压测量值基于监测所述三相电力线系统的所述第二电力线导体上存在的第二相电压。所述第六输入接口被配置成接收第三相电压测量值，所述第三相电压测量值基于监测所述三相电力线系统的所述第三电力线导体上存在的第三相电压。所述处理器被配置成使用所述第一相电流测量值、所述第二相电流测量值、所述第三相电流测量值、所述第一相电压测量值、所述第二相电压测量值和所述第三相电压测量值中的每一个，通过执行一种过程检测在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中的匝间故障，所述过程包括计算基于电压的参数和基于电流的参数之间的差值，其中，所述基于电压的参数指示归一化负电压不平衡，所述基于电流的参数指示归一化负电流不平衡；以及当所述差值不等于零时，断言在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中有匝间故障。根据本公开的又一示范性实施例，一种用于检测耦连到三相电力线系统的三相并联电抗器中的匝间故障的方法可包括例如以下的操作：接收基于监测流过所述三相并联电抗器的第一绕组的第一相电流的第一相电流测量值；接收基于监测流过所述三相并联电抗器的第二绕组的第二相电流的第二相电流；接收基于监测流过所述三相并联电抗器的第三绕组的第三相电流的第三相电流测量值；接收基于监测所述三相电力线系统的第一电力线导体上存在的第一相电压的第一相电压测量值；接收基于监测所述三相电力线系统的第二电力线导体上存在的第二相电压的第二相电压测量值；接收基于监测所述三相电力线系统的第三电力线导体上存在的第三相电压的第三相电压测量值；使用所述第一相电流测量值、所述第二相电流测量值、所述第三相电流测量值、所述第一相电压测量值、所述第二相电压测量值和所述第三相电压测量值中的每一个，并通过计算基于电压的参数和基于电流的参数之间的差值检测在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中的匝间故障，其中，所述基于电压的参数指示归一化负电压不平衡，所述基于电流的参数指示归一化负电流不平衡。当所述差值不等于零时，断言在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中有匝间故障。本专利技术的其它实施例和方面将从结合下图进行的以下描述变得显而易见。附图说明因此以上已经概括地描述了本专利技术，现在将参考附图，附图未必按比例绘制，且其中：图1图示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相电力线系统，包括：传输第一相电力的第一电力线导体，传输第二相电力的第二电力线导体，以及传输第三相电力的第三电力线导体；耦连到所述三相电力线系统的三相并联电抗器；第一电流监测元件，所述第一电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第一绕组的第一相电流提供第一电流测量值；第二电流监测元件，所述第二电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第二绕组的第二相电流提供第二电流测量值；第三电流监测元件，所述第三电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第三绕组的第三相电流提供第三电流测量值；第一电压监测元件，所述第一电压监测元件被配置成基于监测所述第一电力线导体上存在的第一相电压提供第一电压测量值；第二电压监测元件，所述第二电压监测元件被配置成基于监测所述第二电力线导体上存在的第二相电压提供第二电压测量值；第三电压监测元件，所述第三电压监测元件被配置成基于监测所述第三电力线导体上存在的第三相电压提供第三电压测量值；以及故障检测器，所述故障检测器被配置成接收并使用所述第一相电流测量值、所述第二相电流测量值、所述第三相电流测量值、所述第一相电压测量值、所述第二相电压测量值和所述第三相电压测量值中的每一个，通过执行一种过程检测在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中的匝间故障，所述过程包括：计算基于电压的参数和基于电流的参数之间的差值，其中，所述基于电压的参数指示归一化负电压不平衡，所述基于电流的参数指示归一化负电流不平衡；以及当所述差值不等于零时，断言在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中出现匝间故障。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.10 US 15/0405361.一种三相电力线系统，包括：传输第一相电力的第一电力线导体，传输第二相电力的第二电力线导体，以及传输第三相电力的第三电力线导体；耦连到所述三相电力线系统的三相并联电抗器；第一电流监测元件，所述第一电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第一绕组的第一相电流提供第一电流测量值；第二电流监测元件，所述第二电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第二绕组的第二相电流提供第二电流测量值；第三电流监测元件，所述第三电流监测元件被配置成基于监测流过所述三相并联电抗器的第三绕组的第三相电流提供第三电流测量值；第一电压监测元件，所述第一电压监测元件被配置成基于监测所述第一电力线导体上存在的第一相电压提供第一电压测量值；第二电压监测元件，所述第二电压监测元件被配置成基于监测所述第二电力线导体上存在的第二相电压提供第二电压测量值；第三电压监测元件，所述第三电压监测元件被配置成基于监测所述第三电力线导体上存在的第三相电压提供第三电压测量值；以及故障检测器，所述故障检测器被配置成接收并使用所述第一相电流测量值、所述第二相电流测量值、所述第三相电流测量值、所述第一相电压测量值、所述第二相电压测量值和所述第三相电压测量值中的每一个，通过执行一种过程检测在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中的匝间故障，所述过程包括：计算基于电压的参数和基于电流的参数之间的差值，其中，所述基于电压的参数指示归一化负电压不平衡，所述基于电流的参数指示归一化负电流不平衡；以及当所述差值不等于零时，断言在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的至少一个中出现匝间故障。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述基于电压的参数是至少部分地通过将负序电压值与正序电压值比较导出的第一归一化值，且所述基于电流的参数是至少部分地通过将负序电流值与正序电流值比较导出的第二归一化值。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述负序电压值和所述正序电压值中的每一个都以所述三相电力线系统中存在的相电压的矢量表示来表示。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一归一化值指示为第一百分比，所述第二归一化值指示为第二百分比。5.根据权利要求2所述的系统，其中，当所述三相并联电抗器中不存在匝间故障时，所述第一归一化值等于所述第二归一化值。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述故障检测器还被配置成一旦出现匝间故障，则执行补救操作，补救动作包括操作保护继电器。7.根据权利要求6所述的系统，其中，基于所述差值超过可设置阈值，执行所述补救动作。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述差值定义为绝对数字值或角度值的至少一个，并且所述可设置阈值相应地基于绝对数字值或角度值的至少一个。9.根据权利要求2所述的系统，其中，所述差值定义为角度值，且基于所述角度值来确定在所述三相并联电抗器的所述第一绕组、所述第二绕组或所述第三绕组的特定一个中的匝间故障的识别。10.根据权利要求9所述的系统，其中，当所述角度值基本上等于大约(180度±公差值)时识别所述第一绕组，当所述角度值基本上等于大约(-60度±公差值)时识别所述第二绕组，且当所述角度值基本上等于大约(+60度±公差值)时识别所述第三绕组。11.一种匝间故障检测器，包括：第一输入接口，所述第一输入接口被配置成接收第一相电流测量值，所述第一相电流测量值基于监测流过三相并联电抗器的第一绕组的第一相电流，其中，所述第一绕组耦连到三相电力线系统的第一电力线导体；第二输入接口，所述第二输入接口被配置成接收第二相电流测量值，所述第二相电流测量值基于监测流过所述三相并联电抗器的第二绕组的第二相电流，其中，所述第二绕组耦连到所述三相电力线系统的第二电力线导体；第三输入接口，所述第三输入接口被配置成接收第三相电流测量值，所述第三相电流测量值基于监测流过所述三相并联电抗器的第三绕组的第三相电流，其中，所述第三绕组耦连到所述三相电力线系统的第三电力线导体；第四输入接口，所述第四输入接口被配置成接收第一相电压测量值，所述第一相电压测量值基于监测所述三相电力线系统的所述第一电力线导体上存在的第一相电压；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志英，S达斯，T西杜，MR达达什扎德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US