自适应特高压调压变压器档位调节的差动电流计算方法技术

本发明专利技术提供一种自适应特高压调压变压器档位调节的差动电流计算方法，基于特高压变压器特有的电气结构，通过间接计算的方法获得调压变压器实时运行的档位信息，并引入调压变压器差动保护中，准确可靠地修正差动电流。本发明专利技术解决了特高压变压器在现场实际工程中无法获取实时档位信息和由调压变压器的调压范围很大造成不同档位下引入保护装置中差动电流差异较大的问题，提升了调压变压器区内故障时差动保护的灵敏度，不仅解决了实际工程难题，也在提高特高压调压变压器差动保护的可靠性、确保其准确可靠动作等方面具有实际意义。

【技术实现步骤摘要】
自适应特高压调压变压器档位调节的差动电流计算方法
本专利技术属于电力系统继电保护
，特别涉及一种自适应特高压调压变压器档位调节的差动电流计算方法。
技术介绍
特高压交流输电正在稳步发展，处于电网科技发展的前沿，具有不可忽视的先进性。特高压变压器作为1000kV特高压交流输电的核心电气设备，它的运行情况直接关系到整个电网的安全稳定，因此需要对特高压变压器主保护的可靠性提出很高的要求。1000kV特高压变压器由主体变压器和调压补偿变压器两部分组成。调压补偿变压器又分别由独立的调压变压器和补偿变压器组成，主变压器高、中、低压侧绕组接线方式为Yn、Yn、d11，额定容量为1000/1000/334MVA，额定电压为采用中性点无励磁调压方式，即，特高压调压变压器设置9个档位，正负调压各4档，调压变压器电压1档正向最大，9档反向最大。特高压变压器与传统变压器结构有很大区别，主要体现在：特高压变压器不再利用主变绕组进行有载调压，而单独设置外接调压变压器，采用分体调压方式；同时，设置了补偿绕组，实现低压绕组电压补偿功能，以减小调压过程引起的低压绕组电压波动情况。由于主变差动保护灵敏度不足，调压变压器和补偿变压器均分别配置了独立的差动保护，以保证在发生内部故障时保护装置能准确迅速切除故障。特高压变压器的差动保护配置情况较为复杂。特高压变压器安装电流互感器后，其变比等参数是固定不可变的(根据图1，计算调压变压器差动电流时需要获取TA4、TA5、TA6的变比)。由于特高压调压变压器的调压范围是-100％UN.Regu～+100％UN.Regu(UN.Regu是调压变压器原边额定电压),其电压调节范围大，即调压变压器原副边变比的变化范围很大；又由于电流互感器变比固定，导致在不同档位下，由变比不一致引起的差动电流变化范围很大。现阶段采用的补偿由变比不一致产生的不平衡电流的方法是，选取固定的变压器变比K，计算平衡系数，对差动电流进行补偿。但在特高压调压变压器差动保护中，调档造成的调压变实际变比大范围变化，即调压变实际变比和电流互感器变比差异很大，若采用固定变比，则计算的差流与实际差流相差很大。值得注意的是，现场实际工程中是无法获取实时档位信息的，即差动保护动作启动电流整定时，需要躲过所有档位情况下由于变比不一致问题产生的最大不平衡电流。目前采用的固定变比修正差动电流，得到的差流仍不能反映各档位下的准确差流，这降低了调压变区内故障时差动保护的灵敏度；另一方面，在正常运行和区外故障时，采用固定变比对不平衡电流进行补偿，差动电流的数值也不为零，是一个较大的数值，会影响差动保护动作的准确性和可靠性。因此，需要找到一种能够获取特高压调压变压器实际运行变比的方法；同时，找到一种在不同档位运行情况下能够自适应调节地引入保护装置中差动电流的方法。
技术实现思路
本专利技术是针对特高压变压器在现场实际工程中无法获取实时档位信息的问题，提出一种能够获取特高压调压变压器实际运行变比且能够自适应调节地引入保护装置中差动电流的方法。特高压调压变压器由三个独立的单相变压器组成，采用Y/Δ的绕组接线方式，特高压调压变差动电流的计算和普通双绕组变压器相同；又因为电流互感器TA5安装于Δ侧绕组的内部，原副边的电流不存在相位差，因此无需进行相位补偿。本专利技术自适应特高压调压变压器档位调节的差动电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据如图1所示的特高压调压变压器的电气结构和相关参数，由母线处安装的电压互感器测得500kV侧相电压和110kV侧相电压uM和uL；主变压器公共绕组和低压绕组的变比为K2，补偿变压器原副边绕组的变比为KComp，K2和KComp由特高压变压器相关参数决定，为常数；K2可由中压侧额定电压和低压侧额定电压110kV的比值得到(K2＝2.7293)；KComp可由补偿变压器原边额定电压30022V和补偿变压器副边额定电压5400V的比值得到(KComp＝5.5596)。(2)设调压变压器原边绕组的端口电压为uRegu，补偿变压器原边绕组与调压变压器原边绕组并联，则补偿变压器原边绕组电压也为uRegu，其中uRegu＝uL·KR2egu；主变压器的低压绕组与补偿变压器副边绕组的串联回路与调压变压器副边绕组并联，调压变压器副边绕组电压为uL，得到以下电压关系式：由上式得到当前运行情况下调压变压器的实际运行变比KRegu为：(3)由调压变压器的实际运行变比KRegu计算调压变压器差动保护装置中流过的差动电流Id：其中，I1和I2分别表示调压变压器原边电流和副边电流，其中，ITA4、ITA5、ITA6为从电流互感器TA4、TA5、TA6中获取的二次侧电流值；nTA4为主变压器公共绕组侧的电流互感器TA4的变比，nTA5为调压变压器副边绕组侧的电流互感器TA5的变比，nTA6为补偿变压器原边绕组侧的电流互感器TA6的变比，nTA4、nTA5、nTA6可由TA4、TA5、TA6的型号获得(nTA4＝2500、nTA5＝4000、nTA6＝1000)；且令则差动电流Id表示为：利用步骤(2)得到的档位信息向调压变压器差动保护装置中引入变比差系数，其计算公式为：(4)由公式(5)得出差动电流修正量，其计算公式为：根据差动电流修正量得到流入保护装置中的差动电流为:(5)采用固定变比KR，得到差动电流修正量：修正后的差动电流为：则引入保护装置的差动电流包含一个不平衡电流(6)选择调压变压器差动保护启动电流Iset.min将调压变压器副边额定电流IN.2,折合到电流互感器二次侧的副边额定电流设定调压变压器差动保护启动电流Iset.min为：Iset.min＝(0.2～0.5)I′N.2则在此基准下利用式(7)计算出差动电流标幺值,计算公式为：设置差动保护的启动判据为：若满足式(11)，则保护启动；最后输出判断结果。本专利技术的有益效果是本专利技术所提出的基于特高压变压器特有的电气结构，通过间接计算的方法获得调压变压器实时运行的档位信息，并引入调压变压器差动保护中，准确可靠地修正差动电流。本专利技术重点解决了特高压变压器在现场实际工程中无法获取实时档位信息和由调压变压器的调压范围很大造成不同档位下引入保护装置中差动电流差异较大的问题，即能够自适应地调节引入调压变压器保护装置的差动电流，一定程度上提升了调压变压器区内故障时差动保护的灵敏度。因此，本专利技术不仅解决了实际工程难题，也在提高特高压调压变压器差动保护的可靠性、确保其准确可靠动作等方面具有重要的工程实际意义。附图说明图1为特高压变压器结构示意图(相关参数标明图中)。图2为本专利技术采用的差动保护比率制动特性示意图。图3为C相差动电流的实际波形。图4为利用固定变比对差动电流进行补偿后的C相的差动电流有名值波形。图5为利用实际变比对差动电流进行补偿后的C相的差动电流有名值波形。图6为利用固定变比对差动电流进行补偿后的C相的差动电流标幺值波形。图7为利用固定变比对差动电流进行补偿后的C相的差动电流标幺值波形。具体实施方式本专利技术提出一种自适应获取特高压调压变压器实际运行档位信息，并能够自适应地调节引入保护装置差动电流的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)已知主变母线处安装的电压互感器测得500kV侧相电压和110kV侧相电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应特高压调压变压器档位调节的差动电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)由特高压变压器母线处安装的电压互感器测得500kV侧相电压和110kV侧相电压的uM和uL；主变压器公共绕组和低压绕组的变比K2，补偿变压器原副边绕组的变比KComp；(2)设定调压变压器原边绕组的端口电压为uRegu，补偿变压器原边绕组与调压变压器原边绕组并联，则补偿变压器原边绕组电压也为uRegu，其中uRegu＝uL×KR2egu；主变压器的低压绕组与补偿变压器副边绕组的串联回路与调压变压器副边绕组并联，调压变压器副边绕组电压为uL，得到以下电压关系式：uM=uRegu+(uL-uReguKComp)·K2---(1)]]>由式(1)得到当前运行情况下调压变压器的实际运行变比KRegu为：KRegu=uM-uL·K2uL-uL·K2KComp---(2)]]>(3)由调压变压器的实际运行变比KRegu计算调压变压器差动保护装置中流过的差动电流Id：I.d=KReguI.1+I.2nTA5+(1-nTA6KRegunTA5)I.1nTA6---(3)]]>其中，nTA5为调压变压器副边绕组侧的电流互感器TA5的变比，nTA6为补偿变压器原边绕组侧的电流互感器TA6的变比，nTA5、nTA6由TA5、TA6的型号获得；令则差动电流Id表示为：I.d=KReguI.1+I.2nTA5+(1-KRegun*)I.1nTA6---(4)]]>利用步骤(2)得到的档位信息向调压变压器差动保护装置中引入变比差系数，其计算公式为：Δfza=1-KRegun*---(5)]]>(4)由公式(5)得出差动电流修正量，其计算公式为：ΔId=-ΔfzaI.1nTA6---(6)]]>根据差动电流修正量得到流入保护装置中的差动电流为:I.d′=I.d+ΔId=KReguI.1+I.2nTA5---(7)]]>(5)采用固定变比KR，得到差动电流修正量：ΔId′=-Δfza′I.1nTA6=-(1-KRn*)I.6nTA6---(8)]]>修正后的差动电流为：I.d′′=I.d+ΔId′=KReguI.1+I.2nTA5+1n*(KR-KRegu)---(9)]]>(6)选择调压变压器差动保护启动电流Iset.min将调压变压器副边额定电流IN.2折合到电流互感器二次侧的副边额定电流I′N.2，IN.2′=IN.2nTA2]]>设定调压变压器差动保护启动电流为Iset.min＝(0.2～0.5)I′N.2；在此基准下利用公式(7)计算出差动电流标幺值为：I‾d′=|I.d′|IN.2′---(10)]]>设定差动保护的启动判据为I‾d′≥Iset.minIN.2′---(11)]]>若满足公式(11)，则保护启动；最后输出判断结果。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应特高压调压变压器档位调节的差动电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)由特高压变压器母线处安装的电压互感器测得500kV侧相电压和110kV侧相电压的uM和uL；主变压器公共绕组和低压绕组的变比K2，补偿变压器原副边绕组的变比KComp；(2)设定调压变压器原边绕组的端口电压为uRegu，补偿变压器原边绕组与调压变压器原边绕组并联，则补偿变压器原边绕组电压也为uRegu，其中；uRegu＝uL·KRegu；主变压器的低压绕组与补偿变压器副边绕组的串联回路与调压变压器副边绕组并联，调压变压器副边绕组电压为uL，得到以下电压关系式：由式(1)得到当前运行情况下调压变压器的实际运行变比KRegu为：(3)由调压变压器的实际运行变比KRegu计算调压变压器差动保护装置中流过的差动电流Id：其中，nTA5为调压变压器副边绕组侧的电流互感器TA5的变比，nTA6为补偿变压器原边绕组侧的电流互感器TA6的变比，nTA5、nTA6由TA5、TA6的型号获得；令则差动电流Id表示为：表示流经调压变压器原边绕组的电流，称为调压变压器原边电流；表示流经调压变压器副边绕组的电流，称为调压变压器副边电流；利用步骤(2)得到的档位信息向调压变压器差动保护装置中引入变比差系数，其计算公式为：(4)由...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑涛，陆格野，杨松伟，陈水耀，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11