基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法，包括以下步骤：获取正常相电压和正常相电流，以此得到正常相位差；获取故障相电压和故障相电流，并以此得到故障相位差，进而建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法；根据正常相位差，得到电压旋转向量，建立基于电压相位变化量的保护判断方法；判断电压旋转向量的实部和虚部的正负情况，若满足，则启动保护方法。本发明专利技术提供的方法，通过建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法和基于电压相位变化量的保护判断方法，可以提高切除发生匝间短路故障的电抗器的速度，避免出现危险事故，如起火等，以保证电网的安全运行，从根本上解决电抗器匝间放电事故扩大的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法
本专利技术涉及输变电
，特别涉及一种基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法。
技术介绍
由于电网容量的扩大，使得输配电系统短路容量的额定值迅速增大，为了限制输电线路的短路电流，保护电力设备，必须安装电抗器，电抗器能够减小短路电流和使短路瞬间系统的电压保持不变。在低压电抗器中，干式空心并联电抗器恰好具有这一功能，用于长距离输电线路的电容无功补偿，使得输配电系统电压稳定运行。因此，干式空心并联电抗器因干式无油、维护量小、运行成本低、结构简单、重量轻、便于运输和安装、无铁芯饱和、噪音低和电抗值保持线性等优点，在电网中得到大规模的应用。但是近几年来，随着单台干式空心并联电抗器的容量增加，现在电抗器普遍的容量是15000kvar-20000kvar，干式空心并联电抗器匝间击穿故障率急剧增加；由于缺乏有效的保护装置及时切除故障电抗器，因此导致一些匝间击穿的电抗器事故扩大，甚至发生火灾，严重的影响了变电站其他设备的安全运行。因此，近几年相关公司相继投入了大量的人力物力开展了干式空心并联电抗器的研究工作，并推出了振荡波的匝间耐压试验，但是没有找到从根本上解决电抗器匝间放电事故扩大的方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法，以解决现有的方法无法从根本上解决电抗器匝间放电事故扩大的问题。根据本专利技术的实施例，提供了一种基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法，包括以下步骤：S1、获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据所述正常相电压和所述正常相电流得到正常相位差；S2、获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据所述故障相电压和所述故障相电流得到故障相位差；S3、根据所述正常相电压、所述正常相位差、所述故障相电压和所述故障相位差，得到电压向量差，建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法；S4、根据所述正常相位差，对所述电压向量差计算方法进行处理，得到电压旋转向量，建立基于电压相位变化量的保护判断方法；S5、根据所述保护判断方法，判断所述电压旋转向量的实部和虚部的正负情况，若满足，则启动保护方法。优选地，所述步骤S1具体包括：利用电压互感器和安装有A、B、C三相的电流互感器对正常运行时的电抗器进行采样，实时获取正常运行时电抗器的所述正常相电压和所述正常相电流，以所述正常相电流为初始参考向量，根据所述正常相电压和所述正常相电流之间的夹角，得到所述正常相位差。优选地，所述步骤S2具体包括：利用电压互感器和安装有A、B、C三相的电流互感器对发生匝间短路时的电抗器进行采样，获取发生匝间短路时电抗器的所述故障相电压和所述故障相电流，以所述故障相电流为初始参考向量，根据所述故障相电压和所述故障相电流之间的夹角，得到所述故障相位差。优选地，所述步骤S3具体包括：根据所述正常相电压、所述正常相位差、所述故障相电压和所述故障相位差，将所述故障相电压以及所述故障相位差与所述正常相电压以及所述正常相位差进行做差处理，得到电压向量差，建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法。优选地，所述发生匝间短路时的电压向量差计算方法的计算式为：式中，ΔU表示电压向量差，表示正常相电压，表示故障相电压，表示正常相位差，θ1表示故障相位差，i表示A、B、C三相。优选地，所述步骤S4具体包括：根据所述正常相位差，对所述电压向量差计算方法旋转一个相位角，得到电压旋转向量，建立基于电压相位变化量的保护判断方法；其中，所述电压旋转向量的表达式为：式中，ΔV表示电压旋转向量，ΔU表示电压向量差，表示正常相位差。优选地，所述基于电压相位变化量的保护判断方法为：根据所述电压旋转向量的表达式，判断所述电压旋转向量的实部与虚部的正负情况；如果所述电压旋转向量的实部与虚部均为负值，则发生匝间短路，启动保护方法；如果所述电压旋转向量的实部与虚部不均为负值，则未发生匝间短路，不启动保护方法。优选地，所述步骤S5具体包括：根据所述基于电压相位变化量的保护判断方法，判断所述电压旋转向量的实部和虚部的正负情况；如果所述电压旋转向量的实部与虚部均为负值，则发生匝间短路，输出一个控制信号给所述电抗器的开关，触发开关动作，启动所述保护方法，切除所述发生匝间击穿的电抗器；如果所述电压旋转向量的实部与虚部不均为负值，则未发生匝间短路，不启动保护方法。由以上技术方案可知，本专利技术实施例提供了一种基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法，包括以下步骤：获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据正常相电压和正常相电流得到正常相位差；获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据故障相电压和故障相电流得到故障相位差；根据正常相电压、正常相位差、故障相电压和故障相位差，得到电压向量差，建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法；根据正常相位差，对电压向量差计算方法进行处理，得到电压旋转向量，建立基于电压相位变化量的保护判断方法；根据保护判断方法，判断电压旋转向量的实部和虚部的正负情况，若满足，则启动保护方法。本专利技术提供的方法，通过分别获取电抗器正常运行时的相电压和相电流，以及故障时的相电压和相电流，并相应得到正常相位差和故障相位差，并建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法，再根据正常相位差，对电压向量差旋转一个角度得到电压旋转向量，并建立基于电压相位变化量的保护判断方法，根据判断电压旋转向量实部和虚部的正负情况结果，进而判断是否需要启动保护方法；本专利技术提供的方法，基于电压相位变化量的保护判断方法，可以提高切除发生匝间短路故障的电抗器的速度，并可高效地、灵敏地对干式空心并联电抗器的运行起到保护作用，避免出现危险事故，如起火等，以保证电网的安全运行，从根本上解决电抗器匝间放电事故扩大的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例示出的基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法的流程图；图2为本专利技术实施例示出的正常运行时干式空心并联电抗器相电压向量和发生匝间短路时干式空心并联电抗器相电压向量的对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，根据本专利技术实施例提供的基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法，包括以下步骤：S1、获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据所述正常相电压和所述正常相电流得到正常相位差；S2、获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据所述故障相电压和所述故障相电流得到故障相位差；S3、根据所述正常相电压、所述正常相位差、所述故障相电压和所述故障相位差，得到电压向量差，建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法；S4、根据所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据所述正常相电压和所述正常相电流得到正常相位差；S2、获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据所述故障相电压和所述故障相电流得到故障相位差；S3、根据所述正常相电压、所述正常相位差、所述故障相电压和所述故障相位差，得到电压向量差，建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法；S4、根据所述正常相位差，对所述电压向量差计算方法进行处理，得到电压旋转向量，建立基于电压相位变化量的保护判断方法；S5、根据所述保护判断方法，判断所述电压旋转向量的实部和虚部的正负情况，若满足，则启动保护方法。

【技术特征摘要】
1.一种基于电压相位变化量的干式空心并联电抗器的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据所述正常相电压和所述正常相电流得到正常相位差；S2、获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据所述故障相电压和所述故障相电流得到故障相位差；S3、根据所述正常相电压、所述正常相位差、所述故障相电压和所述故障相位差，得到电压向量差，建立发生匝间短路时的电压向量差计算方法；S4、根据所述正常相位差，对所述电压向量差计算方法进行处理，得到电压旋转向量，建立基于电压相位变化量的保护判断方法；S5、根据所述保护判断方法，判断所述电压旋转向量的实部和虚部的正负情况，若满足，则启动保护方法。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：利用电压互感器和安装有A、B、C三相的电流互感器对正常运行时的电抗器进行采样，实时获取正常运行时电抗器的所述正常相电压和所述正常相电流，以所述正常相电流为初始参考向量，根据所述正常相电压和所述正常相电流之间的夹角，得到所述正常相位差。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：利用电压互感器和安装有A、B、C三相的电流互感器对发生匝间短路时的电抗器进行采样，获取发生匝间短路时电抗器的所述故障相电压和所述故障相电流，以所述故障相电流为初始参考向量，根据所述故障相电压和所述故障相电流之间的夹角，得到所述故障相位差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：根据所述正常相电压、所述正常相位差、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭庆军，颜冰，钱国超，崔志刚，马仪，邹德旭，姜雄伟，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53