防止直流偏磁引起电流互感器饱和造成变压器差动保护误动的方法技术

一种防止直流偏磁引起电流互感器饱和造成变压器差动保护误动的方法，根据相电流突变量启动判据判断差动保护是否启动，启动后计算该相差动电流的二次谐波含量，若大于15％则闭锁差动保护；否则判断是否满足二次谐波趋势判据，若满足则判为电流互感器局部暂态饱和，采用修正后的比率制动特性曲线；否则仍采用传统的比率制动特性曲线。本发明专利技术能够识别由直流偏磁造成的电流互感器局部暂态饱和，并通过对比率制动特性曲线进行修正，以防止由于电流互感器局部暂态饱和造成差动保护误动，解决了基于传统比率制动特性曲线易发生误动的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统继电保护
，特别涉及一种计及直流偏磁对电流互感 器的影响，防止在变压器的和应涌流消失后，电流互感器仍工作在饱和点附近，导致其局部 暂态饱和，造成差动保护误动的新方法。
技术介绍
近年来，我国电力发展非常迅速，全国不同区域电网间的互联愈加紧密，使得整个 电力系统结构趋向庞大化，必须增加系统输电容量和传输距离才能保证电能的可靠性与优 质性，也因此对我国现阶段电网的安全稳定性提出了更高的要求。 两台变压器并联，一台变压器空载合闸投入时，另一台变压器会产生和应涌流，和 应涌流引起差动保护误动的问题也一直备受关注。而目前大多是研宄变压器发生和应涌流 的机理，往往忽略了和应涌流使得电流互感器（Current Transformer, CT)饱和可能导致差 动保护误动。变压器产生和应涌流后，其一次电流是正常运行电流的数倍，数值较大，且其 中往往含有按指数形式衰减的非周期分量，流入CT后使得CT的励磁电流中也含有非周期 分量，该非周期分量虽不产生变化磁通，但却可改变铁芯的运行工况，又因铁芯磁通与一次 电流非周期分量对时间的积分值密切相关，当非周期分量的方向一定，该积分值将不断上 升，导致铁芯磁通增加，运行在饱和点附近，进而使CT发生局部暂态饱和。另外，若CT存在 剩磁，且剩磁方向与传变一次电流中的非周期分量所需的励磁电流产生的磁通方向相同， 则会加速并加剧CT的饱和。当和应涌流消失后，CT可能积累剩磁较大，正常运行于负荷电 流时工作在饱和点附近的磁滞曲线上，使得波形畸变，不再能真实反映实际的系统一次电 流。 目前，特高压输电事业也快速发展，正在建设"三纵三横"特高压骨干网架，其中 建成和正在建设的特高压直流输电工程有20多项。特高压直流电网对常规的交流电网会 产生一定的影响，当直流输电系统的运行方式采用单极大地回路或双极回路不平衡运行方 式时，把大地等效成一个电阻，不同接地点之间存在电位差，使得大地和电网构成一个回 路，流经大地的直流电流通过变压器接地中性点流入交流电网，引起的直流偏磁现象称为 HVDC (High-voltage Direct Current)型直流偏磁。HVDC型直流偏磁的电流大约在几安到 几十安。直流电流通过变压器中性点流入交流网络，使得系统电流在正常运行的工频电流 上叠加了直流电流。与上述和应涌流对CT饱和影响的分析一致，若直流偏磁电流产生的磁 通不断累积，且方向和CT剩磁方向一致，则加速了 CT饱和，使得CT二次侧波形发生畸变。 此时，如果交流系统遭受直流偏磁影响，同时有另一台变压器空载合闸，使得运行中的变压 器产生和应涌流，这时该台变压器所配置的CT传变特性的准确性将面临严重考验。和应涌 流消失后，受直流偏磁的影响，CT可能运行在饱和点附近的局部磁滞回环内，CT 一二次侧 的波形的轻微畸变主要体现在幅值和相位上，计算出的差动电流可能大于比率制动特性的 最小动作电流，制动电流应为线路运行的负荷电流，此时，很有可能落入比率制动特性的动 作区。因此，针对计及直流偏磁对电流互感器的影响，在和应涌流消失后差动保护易误动， 提出相应的防范措施，具有重要的理论意义和实践价值，研宄成果将有助于提高电网继电 保护的快速性与可靠性。
技术实现思路
为解决当电流互感器受到直流偏磁的影响时，在变压器的和应涌流消失后，电流 互感器仍工作在饱和点附近，会导致其局部暂态饱和，造成差动保护误动的技术问题，本发 明公开了一种防止直流偏磁引起电流互感器饱和造成差动保护误动的方法。 本专利技术具体采用以下技术方案： 一种，其特征 在于： 所述方法基于变压器差动电流的二次谐波含量大小以及二次谐波含量的变化趋 势，来判断电流互感器是否局部暂态饱和，从而确定是否采用修正后的比率制动特性曲线 进行变压器差动保护。 一种，其特征 在于，所述方法包括以下步骤： (1)采集变压器两侧互感器的二次电流值； (2)根据相电流突变量启动判据判断差动保护是否启动，若有两侧中任一相电流 突变量大于设定的启动电流Iqd，则差动保护启动； (3)计算变压器的三相差动电流和制动电流； (4)若变压器任一相差动电流大于预先设定的最小动作电流，则计算该相的差动 电流二次谐波含量，若差动电流中二次谐波含量高于二次谐波含量预设值时，闭锁差动保 护，否则进入步骤（5); (5)对比率制动特性曲线进行修正； (6)判断该相差动电流是否满足二次谐波趋势判据，若满足则采用修正后的比率 制动特性曲线进行变压器差动保护；否则仍采用修正前即传统的比率制动特性曲线进行 变压器差动保护。 本专利技术进一步包括以下优选方案： 在步骤（2)中，相电流突变量启动判据是指变压器任一相电流的突变量是否大于 设定的启动电流I?，如果大于则差动保护启动。所述启动电流I qd= 〇. 21 ，其中为变压 器额定电流。 在步骤（4)中，差动电流二次谐波含量是指该相差动电流的二次谐波和基波比 值，所述二次谐波含量预设值为15%。 在步骤（5)中，修正前的比率制动曲线即传统的比率制动曲线中，Itjpniin为最小动 作电流，取Itsxniin= 〇. 21 e;I 」为第一个拐点制动电流，取I 」=I e;I 2为第二个拐点 制动电流，取IMS.2= 31 以第一个拐点〇为圆心，r = 0. 151 e为半径做圆，与所述传统的 比率制动特性曲线相交于b、c两点，以弧线be替换传统的比率制动特性曲线中的bo-co段 作为为修正后的比率制动特性曲线；其中为变压器额定电流。 在步骤（6)中，所述二次谐波趋势判据为半个周波内该相差动电流的二次谐波含 量下降值是否小于预定的趋势阈值。所述趋势阈值优选为1%~3%。 本专利技术的有益效果： 本专利技术所提出的一种计及直流偏磁对电流互感器的影响，防止在变压器的和应涌 流消失后，电流互感器局部暂态饱和造成差动保护误动的新方法。在直流偏磁直流与变压 器和应涌流共同作用下，使得电流互感器工作在饱和点附近，在和应涌流消失后，电流互感 器局部暂态饱和，一二次侧的电流的幅值不相等且存在相位偏移，导致计算的差动电流幅 值较大，达到比率制动的最小动作电流；而此时制动电流等于负荷电流，易落入动作区，使 得差动保护误动。本专利技术提出利用二次谐波含量下降趋势来识别由直流偏磁造成的电流互 感器局部暂态饱和，并修正比率制动特性曲线以防止由于电流互感器局部暂态饱和造成误 动，解决了基于原有比率制动特性曲线易发生误动的问题，同时在正常运行（无直流偏磁） 及发生区内故障时，仍根据差动保护的传统比率制动特性曲线判断，不影响动作的灵敏度， 确保准确性与可靠性，具有一定的工程实际意义。【附图说明】 图1为差动保护传统的比率制动特性曲线； 图2为修正后的差动保护比率制动特性曲线；图3为实施例的仿真示意图（T2在 Is合闸）； 图4为无直流偏磁情况下，T2在Is合闸使得Tl产生的A相和应涌流波形示意图 (标幺值）； 图5为无直流偏磁情况下，和应涌流消失后7. 2s~7. 4s段Tl的A相差动电流波 形示意图（标幺值）； 图6为无直流偏磁情况下，Os~8s段Tl的A相差动电流波的二次谐波含量示意 图； 图7为有直流偏磁情况下，T2在Is合闸使得Tl产生的A相和应涌流波形示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止直流偏磁引起电流互感器饱和造成变压器差动保护误动的方法，其特征在于：所述方法基于变压器差动电流的二次谐波含量大小以及二次谐波含量的变化趋势，来判断电流互感器是否局部暂态饱和，从而确定是否采用修正后的比率制动特性曲线进行变压器差动保护。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白加林，高昌培，王宇恩，戴宇，赵武智，牛静，郑涛，陆格野，赵建新，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司电力调度控制中心，华北电力大学，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52