用于检测变压器的断相条件的方法技术

一种用于检测具有接地y形高压侧连接的变压器的断相条件的方法，包括通过电压继电保护或电流继电保护来实时地监测在变压器的高压侧上的中性连接中流动的电流以在能够表征电流量的改变的信号中标识断相条件特征。电流信号可以被注入变压器的中性连接和零序模式上，其被监测以检测由网络阻抗中的增加和注入电流的降低或消除指示的断相条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】最近电力递送系统故障已经突出了对检测可能发生在这样的系统中的断相（open-phase）条件的需要。特别地，需要一种在断相条件期间相对于系统辅助变压器的响应来检测这样的条件以便使能系统保护的方法。在一个事件中，辅助部件由于总线欠电压而断开（trip）。事件的原因是用于系统辅助变压器收益计量变压器的C相位绝缘堆的故障。绝缘堆的部分落到地，导致同时的不均衡的条件：C相位断开——C相位接地故障。该条件导致通过系统辅助变压器向下级联到站总线的电压不均衡。得到的断相条件没有使得任何变压器保护继电器操作，这允许条件存在达延长的时段。地故障电流——中压电机贡献和三脚铁芯（core）的电磁耦合的组合形成从系统辅助变压器产生的变压器设计，但是电流的量近似60A，其远低于保护变压器的相位过电流继电器的拾取水平。在相同装置处的另一事件中，系统辅助变压器的A框架结构上的345kV的被悬挂的瓷绝缘体由于制造缺陷而失效。345kV线落到地，引起使系统辅助变压器闭锁方案断开的相位接地故障，其使得6.9kV总线快速转移到单元辅助变压器并且紧急安全特征总线被去激励并且然后由柴油发电机重激励。使用常规的继电保护（relaying）来检测某些变压器上的断相条件是可能的。然而，针对包括包含高压侧y形连接的那些的其他变压器，因为归因于变压器铁芯中的磁通量的变压器的初级和次级侧上的高压生成而难以检测变压器的电网侧上的一个或多个断相导体的存在。诸如常规的电压继电保护之类的电压监测将不检测这些情况下的断开导体（openconductor）条件。附加地，相对于电力需求在轻负载和/或零负载条件之下的变压器对于检测断相条件而言有问题。轻负载和无负载变压器的示例是在待机模式中的那些，诸如辅助或启动变压器。低负载和无负载条件对于大部分站用辅助变压器而言是普遍的。因此存在对于检测可能发生在供在电力递送系统保护方案中使用的电力递送系统的变压器中的断相条件的需要。图1是具有变压器的系统的单线示意图，其指示用于断相监测的中性点。图2是包括适于通过主题方法监测的各种类型的变压器的说明性系统的单线示意图。图3A是描绘了断相事件之前和之后的中性电流响应的波形图。图3B是描绘了断相事件之前和之后的磁化电流谐波的条形图。图4A是描绘了断相事件之前的磁化电流谐波测量结果的抓图（screenshort）。图4B是描绘了断相事件之后的磁化电流谐波测量结果的抓图。图5A是指示用于系统变压器的断相监测的中性点的单线示意图。图5B是描绘了断相事件之前和之后的中性电流以及断相条件期间的电机启动（加载）的线图。图5C是描绘了说明性中性注入断相监测系统的示意图。图6是在正常操作条件之下的所监测变压器的示意图。图7是在经历断相条件之后操作的所监测变压器的示意图。图8A和8B是描绘了经受实验室测试的说明性变压器配置的单线示意图。图9A是描绘了在没有断相条件的情况下的注入源信号和初级中性电流的抓图。图9B是描绘了在具有断相条件的情况下的注入源信号和初级中性电流的抓图。提供了一种用于检测具有接地y形高压侧连接的变压器的断相条件的方法，包括通过电压继电保护或电流继电保护来监测在变压器的高压侧上的中性连接中流动的电流以在能够表征电流量的改变的信号中标识断相条件特征（signature）。可以实时地实施监测。还提供了一种用于检测具有接地y形高压侧连接的变压器的断相条件的方法，包括将信号注入到变压器的中性连接上，并且监测在变压器的高压侧上的中性连接中流动的电流以在能够表征电流量的改变的信号中标识断相条件特征。图1示出指示用于断相监测的中性连接的示意图。系统10被物理地和电气地耦合到变压器12。变压器12包括高压侧14和低电压侧16。断相监测设备18维持与中性连接点20的中性电气接触。根据某些说明性实施例，变压器可以是站用辅助变压器或者启动变压器。而且，变压器可以是将电压逐步增加到传输水平的生成器变压器；然而，当采取来自传输系统的电压时，变压器使传输子站处的传输电压逐步降低以用于工业、商业或住宅使用。主题方法适于断相条件的检测，其中变压器是y形-三角形变压器、y形-y形三脚铁芯变压器、具有被埋入（buried）的三角形的y形-y形三脚铁芯变压器或者具有被埋入的三角形的y形-y形壳铁芯变压器。图2是包括适于通过主题方法监测的各种类型的变压器的说明性系统的单线示意图。图2示出了具有各种类型的变压器配置的变压器系统的示意图。电源21通过变压器系统22连接到中/低压网络23。变压器系统22包括具有各种布线配置的变压器铁芯24。变压器24可以包括任何铁芯类型25的y形-三角形绕组、具有三脚铁芯26的y形-y形、具有被埋入的三角形27的y形-y形三脚铁芯或者具有被埋入的y形28的y形-y形壳铁芯。在这些后面的变压器中，以三角形连接第三或三次绕组，但是没有端子（terminal）被带出用于负载连接。相反，其被埋入在外壳内。连接三次线圈的被埋入的三角形承载第三谐波电流，其全部同相。这防止第三谐波电流进入外部线路，并且提高y形连接的四线分布系统中的电力的质量。断相事件的检测对于这些变压器而言是个问题，因为难以例如在由于变压器铁芯中的磁通量而在变压器的次级和初级侧上再生成电压时检测站用辅助变压器的电网侧上的（一个或多个）断开导体的存在，如关于这些变压器类型所经历的那样。而且在讨论中的是在轻负载和无负载（待机）条件之下的易受影响的变压器的断相条件的检测。在某些实施例中，本方法监测中性电流以检测变压器的电网侧上的断相条件的存在，即中性电流方法。在某些实施例中，本方法将注入信号用到中性连接中以主动地监测变压器的电网侧上的断相条件，即中性注入方法。在某些实施例中，方法包括变压器中性端子上的电压监测和/或电流监测。电压继电保护和/或电流继电保护可以被适配成检测由引起断相条件的事件产生的电压或电流中的不均衡。可以使用工业中已知的微处理器继电器或者其他数据采集装备来检测断相条件，所述微处理器继电器具有数字信号处理能力和接受电流测量探头输出类型的模拟输入。在某些实施例中，本方法包括监测变压器网络零序阻抗，其中断相特征包括从数百或数千欧姆到百万欧姆的阻抗中的增加。通过变压器的中性电流在电流回路在正常均衡条件之下时和在电流回路经受断相条件时是不同的。在在正常均衡条件之下的三相变压器中，在三相中的每个之间同等地划分电流。典型的系统操作频率通常将是50Hz或60Hz。在正常均衡条件之下，变压器网络被称为零序网络。均衡的零序网络由低电流阻抗所表征。零序网络中的阻抗可以例如从大约300Ω到大约1,000Ω。在断相条件之下，三相中的一个是电气断开的，而其他两相是闭合的。当一个相位断开时，变压器网络变得由高阻抗状态表征，其由变压器的磁化阻抗性质所主导（dorminate）。在断相条件的情况下的变压器网络中的阻抗可以通常在百万欧姆范围中，诸如从大约0.5MΩ到大约3MΩ。进一步地，可以通过变压器系统谐波的快速傅里叶变换（FFT）检查来检测断相条件。当系统从零序网络转换到断相条件时，在第三谐波编号中展示了降低，并且在第一、第五和第七谐波编号中展示了同时增加。当所注入的或中性电流频率为60Hz时，断相条件特征可以包括中性电流的180Hz分量（第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测具有接地y形高压侧连接的变压器的断相条件的方法，包括通过电压继电保护或电流继电保护来监测在变压器的高压侧上的中性连接中流动的电流以在能够表征电流量的改变的信号中标识断相条件特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测具有接地y形高压侧连接的变压器的断相条件的方法，包括通过电压继电保护或电流继电保护来监测在变压器的高压侧上的中性连接中流动的电流以在能够表征电流量的改变的信号中标识断相条件特征。2.一种用于检测具有接地y形高压侧连接的变压器的断相条件的方法，包括将信号注入到变压器的中性连接上，以及监测在变压器的高压侧上的中性连接中流动的电流以在能够表征电流量的改变的信号中标识断相条件特征。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中监测是实时的。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括在变压器中性端子上的电压监测和/或电流监测。5.根据权利要求4所述的方法，其中电压继电保护和/或电流继电保护被适配成检测由引起断相条件的事件产生的电压或电流中的不均衡。6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括监测变压器网络零序阻抗，并且其中断相特征包括从数百或数千欧姆到百万欧姆的阻抗中的增加。7.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中当所注入的信号或中性电流频率是60Hz时，断相条件特征包括以下中的至少一个：中性电流的180Hz分量中的降低、中性电流的60Hz分量中的增加或者中性电流的300Hz分量中的增加。8.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括实现可调节的时间延迟以过滤掉归因于与断相事件无关的传输水平事件的信号。9.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中变压器是y形-三角形变压器、y形-y形三脚铁芯变压器、具有被埋入的三角形的y形-y形三脚铁芯变压器或者具有被埋...

【专利技术属性】
技术研发人员：RF阿里特，RC杜根，WE约翰逊，GA富兰克林，
申请(专利权)人：UAB研究基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US