用于电力变压器中的断相检测的方法和系统技术方案

本发明专利技术通过监测相电流的函数来检测待用电力变压器的断相状况。所述函数具有基于参考电流计算出的参数，所述参考电流构成在所有相位都连接时的“指纹”。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电力变压器中的断相检测的方法和系统相关申请案的交叉引用本申请案要求2015年6月16日提交的关于“电力变压器的断相检测(OpenPhaseDetectionofPowerTransformers)”的第62/180,152号美国临时专利申请案，和2016年4月12日提交的关于“使用VT触发式光学CTS和IEC61850-9.2LE兼容继电器进行电力变压器的断相检测(OpenPhaseDetectionforPowerTransformersusingVTtriggeredOpticalCTSandIEC61850-9.2LECompliantRelays)”的第62/321,407号美国临时专利申请案的优先权和权益，所述两文献的全部内容以引用的方式并入本专利技术中。
本专利技术中所公开的主题的实施例大体上涉及检测处于待用状态(即，通电但无负载)的电力变压器的高侧上的任一相位是变得断开、接地还是阻抗接地。更确切地说，使用从相电流导出的一个或多个量来检测断相状况。
技术介绍
在发电厂(例如，核能发电厂)中，与发电厂相关联的辅助设备通常由发电厂自身生成的电力供电。然而，当电厂中发生电力故障时，用于实现辅助设备的正常操作的电源可能受损。为了确保用于辅助设备(例如，冷却核反应堆堆芯以防止熔毁的设备)的电力，必须维持替代电源并使其可易于使用。此替代电源可包括从远离发电厂的电源延行的电力线路，所述电力线路连接到电力变压器的高侧，变压器的低侧可连接到辅助设备。在正常操作期间，变压器常常处于待用模式，但在故障情况下，辅助设备迅速地变成电力变压器的低侧负载。因此，在正常状况下，这些电力变压器是无负载的且处于待用状态，其高侧连接到电力线路。维持高侧连接允许在需要时快速地接通电力变压器。高侧未充分连接(即，处于断相状况)时，电力发电机会引起若干突发事件，仅在需要应急电力时记录一个状况。针对此问题，美国的核管理委员会现在要求监测(即，安装有监测设备)所有待用电力发电机，以检测断相状况并确保在需要时可快速地提供辅助电力。在此技术背景中，如本文中所使用的术语“断相状况(OPC)”和“断相检测(OPD)”不仅指代断开的线路，且还指代接地的线路。如果无负载，则流入此待用电力变压器的高侧的电流大体上是由电力变压器芯的磁化引起的电流，且通常小于一个安培，例如50到800mA。替代地，如果待用电力变压器具有轻微负载(例如，归因于存在监测负载)，则流入待用电力变压器的高侧的电流可能高一点，例如数量级为一安培或更大。无论如何，当处于不合需要的断相状况(包括断开或接地状况)时，流入待用电力变压器的高侧的电流可能下降(例如，当电流仅由断开的线路上的电容耦合生成时)，或可能上升(例如，当电流流过接地线路时)，但在任一状况下，三相电流的量值、相位或量值与相位会发生改变。因此，通常通过监测流入变压器的高侧的电流来检测断相状况。然而，在某些情形下，在变压器处并无对应低相磁化电流的情况下也可存在断相状况。举例来说，当电力线路上离变压器较大距离(例如，大于1km)处存在断路时，三个线路之间的电容耦合可为断路线路供应充分能量，从而使得变压器处的断路相线上存在电流。在一些状况(例如，在离变压器大约5km处断路的电力线路)下，变压器处的断路线路的电流大于未发生此故障状况时将存在的电流。断路并接地的电力线路同样如此。因此，仅仅关注变压器的高侧中是否存在低相磁化电流，或低相电流是否具有适当量值有时将无法检测到断相状况。因此，期望提供例如甚至能够在电容耦合或接地在断路电力线路中产生电流时检测断相状况的其它方法和仪器。
技术实现思路
本专利技术中描述的实施例例如基于在电力变压器处于待用模式且所有相位都连接时记录的相电流与参考相电流的相似性来检测断相状况。根据一个实施例，存在一种检测待用电力变压器中的断相状况的方法。所述方法包括：在低侧无负载情况下，测量连接到电力线路的三个相位的参考电流；将量界定为相电流的函数，基于参考电流确定函数的参数；以及监测使用当前相电流计算出的量的值，以确定是否已发生断相状况。根据另一实施例，一种控制器被配置成检测待用电力变压器中的断相状况。所述控制器包括能够感测三个相位上的电流的至少三个电流感测元件，和信号处理设备。所述信号处理设备被配置成：从至少三个电流感测元件接收表示相电流的感测信号；处理感测信号以便提取关于相电流的信息；使用在电力变压器的低侧无负载且三个相位都连接时感测到的参考电流以计算界定取决于相电流的至少一个量的函数的参数；以及监测至少一个量以确定是否已发生断相状况。根据又一实施例，存在一种实现在待用电力变压器上进行断相检测的方法。所述方法包括：将能够感测电流的电流感测元件安置于三个相位上；以及将电流感测元件连接到信号处理设备。所述方法进一步包括：使用电流感测元件测量连接到电力线路的三个相位的参考电流；以及由信号处理设备基于参考电流计算相电流的函数的参数。所述方法进一步包括监测当前相电流的函数的值，以确定变压器是否已从三个相位中的一个断开。附图说明附图说明并入本说明书中，且构成本说明书的一部分，与说明书结合描述一个或多个实施例，并且阐释这些实施例。在附图中：图1A、1B和1C为当低侧短路时，相电流的图形表示；图2是根据实施例的方法的流程图；图3A、3B和3C为当低侧无负载且所有相位都连接时，相电流的图形表示；图4A、4B和4C为当低侧无负载且相位中的一个断相时，相电流的图形表示；图5是根据实施例的控制器；以及图6是根据实施例的用于设置能够检测待用电力变压器中的断相状况的连接件的方法的流程图。具体实施方式示例性实施例的以下描述参考附图。不同图式中的相同参考标号识别相同或类似的元件。以下详细描述并不限制本专利技术。实际上，本专利技术的范围由所附权利要求书界定。关于被配置成将来自电力线路的高电压转换成可由不同设备使用的较低电压的电力变压器的术语和结构来论述以下实施例。贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的参考意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在所公开主题的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可按任何合适方式组合。为了克服由电容耦合电流或接地电流掩盖的断相状况问题，此章节中描述的各种实施例监测相电流与正确相连接状态的“指纹”的匹配程度，而非通常简单地监测每一相位线上的低待用电流。众所周知电源系统的三个相位能够输送彼此存在120°的相差的大体上相等量值的电流。举例来说，图1A说明对于所有三个相位都连接的电力变压器的有负载低侧，A、B和C相电流(即，分别为110、120和130，且本说明书中有时也表示为I_A、I_B和I_C)相较于时间。标记为140的这些电流的总和大体上等于0且因此在图1A中不可见，所述电流的总和有时被称为中性电流且有时也表示为I_N。图1B以幅值相较于频率图示说明相同电流，以示出其基波和谐波分量。为直观地说明，围绕60Hz的值分布表示相电流和其总和的基波分量的条形图，其中所述频率实际上表征所有值。然而，除了60Hz频率值处的分量140′之外，受相位连接件当中的微小偏差影响的总和电流I_N，即I_A+I本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测电力变压器的断相状况的方法(200)，所述电力变压器连接到高压侧的电力线的三个相位，且在低压侧无负载，所述方法包括：测量(S210)连接到所述电力线路的所述三个相位的参考电流；将量界定(S220)为相电流的函数，基于所述参考电流确定所述函数的参数；以及监测(S230)使用相电流计算出的所述量的值，以确定是否已发生断相状况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.16 US 62/180152;2016.04.12 US 62/3214071.一种用于检测电力变压器的断相状况的方法(200)，所述电力变压器连接到高压侧的电力线的三个相位，且在低压侧无负载，所述方法包括：测量(S210)连接到所述电力线路的所述三个相位的参考电流；将量界定(S220)为相电流的函数，基于所述参考电流确定所述函数的参数；以及监测(S230)使用相电流计算出的所述量的值，以确定是否已发生断相状况。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述量包括非预期线电流与激励线电流之间的比率和零序电流与所述预期线电流的比率中的至少一个。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述激励线电流IE、所述非预期线电流IU和/或所述零序电流I0被计算为对于所述当前相电流IA、IB和IC，N1和N2为归一化因数，α为任意复数，且β被计算为且4.根据权利要求3所述的方法，其中，计算出α，从而使得对于所述参考电流，所述非预期线电流为零。5.根据权利要求3所述的方法，其中，α被计算为其中IAR、IBR和ICR为所述参考电流。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述量超出预定阈值。7.根据权利要求2所述的方法，其中，在出现以下情况时，可识别出所述断相状况：当所述非预期线电流与所述激励线电流的第一比率增加为超出预定第一比率阈值时，和/或当所述零序电流与所述激励线电流的第二比率增加为超出预定第二比率阈值时。8.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述相电流中的任一个变得低于预定低阈值或高于预定高阈值，且所述第一比率或所述第二比率分别超出互补第一比率阈值或互补第二比率阈值时，可识别出所述断相状况。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括：当识别出所述断相状况时发布警报。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电力变压器的所述低侧在需要时连接到设备电源。11.一种控制器(522、523、524、530和540)，配置成用于电力变压器的检测(510)，所述电力变压器(510)连接到高压侧的电力线的三个相位，且在低压侧无负载，所述控制器包括：至少三个电流感测元件(522、523、524)，可感测所述三个相位上的电流；以及信号处理设备(530、540)，配置成：从所述至少三个电流感测元件接收表示相电流的感测信号，处理所述感测信号以便提取关于所述相电流的信息，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J布莱克，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH