调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法技术

一种调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法，涉及一种电力系统继电保护的方法，特别涉及一种用于特高压电网中调压补偿变压器励磁涌流闭锁的方法。该方法包括：计算变压器各侧相电流和变压器纵差各相差流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度，计算出浮动的励磁涌流综合闭锁定值；根据上述计算结果，计算涌流系数综合判据，并将该判据值与励磁涌流综合闭锁定值进行比较，给出谐波含量标志；使用基波电流进行计算，并置位分相动作标志；根据计算的分相动作标志和励磁涌流闭锁标志，识别是励磁涌流还是内部故障，实施对变压器的保护。本发明专利技术既能保证空投于区内故障时的速动性，又能保证在励磁涌流内部定值附近时通过浮动门槛实现可靠闭锁。

【技术实现步骤摘要】
调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法
本专利技术涉及一种电力系统继电保护的方法，特别涉及一种用于特高压电网中调压补偿变压器励磁涌流闭锁的方法。
技术介绍
为了提高变压器的效率、缩小其尺寸，大容量超高压等级一般选用自耦变压器，采用自偶变压器在特高压电网中具有改善系统稳定性的优点。特高压自耦变压器通常由主体变压器和调压补偿变压器组成，其独特的配置对励磁涌流闭锁差动保护提出了新的要求。在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，变压器铁心中的磁通急剧增大，铁心瞬间饱和，出现很大且具有衰减特性的励磁涌流。励磁涌流将通过电源侧电流互感器流入差动回路，若不采取躲开励磁涌流的措施将导致保护误动作。长期以来，在实施变压器差动保护时，继电保护对区外故障的最大不平衡电流与内部故障的灵敏度之间矛盾的解决措施主要是采用比率制动方法，其制动特性由三折线段组成。解决正确识别励磁涌流和内部故障的方法主要有二次谐波制动方法和波形识别方法等。常规二次谐波涌流制动方法是在任一相差流涌流制动时，闭锁全部三相比率差动保护，称为“或”制动逻辑。单相差流涌流制动时闭锁该相比率差动保护，即分相制动方式，称为“与”制动逻辑。若单纯用“或”制动逻辑进行制动，空投于故障变压器时，差动保护的动作速度有可能较慢。若单纯用“与”制动逻辑制动，空投于无故障变压器时，差动保护有可能误动。随着电力变压器工作磁通密度的提高，励磁涌流中二次谐波含量将越来越小，使得传统的二次谐波制动判据无法有效闭锁差动保护。工程实际应用中已发生多起由此引起的变压器误动事件，若单纯依靠降低谐波制动系数整定值，又会降低变压器差动保护的灵敏性。同时，特高压调压补偿变压器的应用中存在励磁涌流极低的情况，二次谐波含量约5％～8％之间，传统励磁涌流判据不能有效闭锁差动保护，存在误动的可能。此外，《关于Q/GDW1161-2013《线路保护及辅助装置标准化设计规范》及Q/GDW1175-2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》的增补说明》要求：取消二次谐波闭锁控制字及定值。该项规定释放了对传统励磁涌流原理的束缚，鼓励继保厂家采用综合判据提升装置特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法，可正确识别励磁涌流和内部故障，在保证速动性的基础上，提高继电保护的可靠性，保证电力系统安全运行。本专利技术的目的可以这样实现，设计一种调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法，包括以下步骤：A、计算变压器各侧相电流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度和变压器纵差各相差流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度；B、计算出浮动的励磁涌流综合闭锁定值；C、根据纵差差流及各侧相电流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度的计算结果，计算涌流系数综合判据，并将该判据值与励磁涌流综合闭锁定值进行比较，给出谐波含量标志；若计算涌流系数大于浮动门槛当前值，认为是励磁涌流将励磁涌流闭锁标志变量置为1，否则置为0；D、使用基波电流进行计算，并置位分相动作标志；E、根据计算的分相动作标志和励磁涌流闭锁标志，识别是励磁涌流还是内部故障，实施对变压器的保护；在判断各相比差动作时，先判分相动作标志，若分相动作标志为1，再进一步判断该相差流谐波标志是否为1，如差流谐波标志为1，则该相保护闭锁；如差流谐波标志为0，则判断该差流相关侧的电流谐波标志，如相关侧相电流谐波标志均为1，则该相差动保护闭锁，否则该相差动保护动作；三相差动保护中，只要有一相差动满足动作条件，则纵差保护动作。进一步地，基波、二次谐波和三次谐波的计算公式如下：实部：虚部：幅值：式中，N：基波信号1周波采样点数；n：起始采样点；m：第m次谐波，当m＝1，2，3时，分别对应基波、二次谐波、三次谐波；ik：第k次电流采样值；对原始采样电流中的直流分量进行抽取，直流分量及直流分量权重计算公式为：式中，N为工频波形采样点数，ik为原始电流的瞬时采样值,K0为直流分量权重；波形不对称度的计算公式为：式中，Ii′为导数前半波某一点的数值，为导数后半波对应点的数值，D为波形不对称度。进一步地，浮动涌流综合门槛计算公式如下：其中：Kset为励磁涌流综合闭锁定值，0.05≤Kset≤0.15；T为程序设定的励磁涌流综合闭锁定值浮动时间；t为空投计数器，从空投时刻开始递减至0，0≤t≤T。进一步地，二次谐波含量计算公式：式中，K2表示二次谐波含量，I1为基波电流幅值，I2为二次谐波电流幅值；三次谐波含量计算公式：其中，K3表示三次谐波含量，I1为基波电流幅值，I3为三次谐波电流幅值。进一步地，励磁涌流判据的公式为：K＝(C0×K0+C2)×K2+C3×K3+Cd×D其中，K0为直流分量权重；K2二次谐波权重；K3三次谐波权重；D波形不对称度；C0直流分量助增二次谐波系数，C0＝0.8；C2二次谐波系数，C2＝1；C3三次谐波系数，C3＝0.1；Cd波形不对称系数，Cd＝0.1。进一步地，所述采样点数为20～48点。进一步地，幅值偏置权重为直流分量权重K0乘以二次谐波权重K2。进一步地，空投判断门槛为0.08In。本专利技术从励磁涌流的物理成因出发，选用更丰富的样本电流和谐波成分，计算、提取各相电流以及差流中的直流分量、二次谐波、三次谐波和波形不对称度；整合原有的二次谐波和波形识别结果,增加三次谐波判别；独创性地引入基于余弦函数的反时限浮动门槛，对保护装置的励磁涌流谐波闭锁内部定值进行反时限处理，实现门槛的自适应；在判差流励磁涌流的同时，增加相关侧励磁涌流判别，既能保证空投于区内故障时的速动性，又能保证空投于正常变压器时实现可靠闭锁。附图说明图1是本专利技术较佳实施例的差流谐波判断流程图；图2是本专利技术较佳实施例的差动保护流程图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步的描述。如图1所示，装置的数据采集单元(装置内部的电流和电压小互感器)，获得变压器各侧的模拟电流输入量，经模拟/数字转换，将模拟量转换为数字量，作为瞬时采样值，由数据处理单元(向量计算模块)将数据进行计算，计算出各侧电流基波、二次谐波、三次谐波的幅值。用直流计算算法计算出直流分量。计算基波、二次谐波和三次谐波的计算公式如下：实部：虚部：幅值：式中，N：基波信号1周波采样点数，本实施例为24；n：起始采样点；m：第m次谐波，当m＝1，2，3时，分别对应基波、二次谐波、三次谐波；ik：第k次电流采样值。数据处理单元将变压器中、低压侧电流折算到高压侧，计算得到变压器各相差流。并通过傅立叶算法，计算出差流中基波、二次谐波、三次谐波的幅值，用直流计算算法计算出差流直流分量。在空充期间，数据处理单元根据余弦反时限特性函数，计算出励磁涌流综合闭锁定值Kset，在空充期间，其门槛根据余弦函数特性浮动。在非空充期间，励磁涌流综合闭锁定值采用固定值。浮动涌流综合门槛计算公式如下：其中：Kset为励磁涌流综合闭锁定值，0.05≤Kset≤0.15；T为程序设定的励磁涌流综合闭锁定值浮动时间；t为空投计数器，从空投时刻开始递减至0，0≤t≤T。数据处理单元计算变压器各侧电流及差流的二次谐波含量K2，数据处理单元根据计算得到的各相基波I1和各相二次谐波I2，计算二次谐波的含量。计算公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法，其特征在于，包括以下步骤：A、计算变压器各侧相电流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度和变压器纵差各相差流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度；B、计算出浮动的励磁涌流综合闭锁定值；C、根据纵差差流及各侧相电流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度的计算结果，计算涌流系数综合判据，并将该判据值与励磁涌流综合闭锁定值进行比较，给出谐波含量标志；若计算涌流系数大于浮动门槛当前值，认为是励磁涌流将励磁涌流闭锁标志变量置为1，否则置为0；D、使用基波电流进行计算，并置位分相动作标志；E、根据计算的分相动作标志和励磁涌流闭锁标志，识别是励磁涌流还是内部故障，实施对变压器的保护；在判断各相比差动作时，先判分相动作标志，若分相动作标志为1，再进一步判断该相差流谐波标志是否为1，如差流谐波标志为1，则该相保护闭锁；如差流谐波标志为0，则判断该差流相关侧的电流谐波标志，如相关侧相电流谐波标志均为1，则该相差动保护闭锁，否则该相差动保护动作；三相差动保护中，只要有一相差动满足动作条件，则纵差保护动作。

【技术特征摘要】
1.一种调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法，其特征在于，包括以下步骤：A、计算变压器各侧相电流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度和变压器纵差各相差流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度；B、计算出浮动的励磁涌流综合闭锁定值；C、根据纵差差流及各侧相电流的直流分量、基波、二次谐波、三次谐波及波形不对称度的计算结果，计算涌流系数综合判据，并将该判据值与励磁涌流综合闭锁定值进行比较，给出谐波含量标志；若计算涌流系数大于浮动门槛当前值，认为是励磁涌流将励磁涌流闭锁标志变量置为1，否则置为0；D、使用基波电流进行计算，并置位分相动作标志；E、根据计算的分相动作标志和励磁涌流闭锁标志，识别是励磁涌流还是内部故障，实施对变压器的保护；在判断各相比差动作时，先判分相动作标志，若分相动作标志为1，再进一步判断该相差流谐波标志是否为1，如差流谐波标志为1，则该相保护闭锁；如差流谐波标志为0，则判断该差流相关侧的电流谐波标志，如相关侧相电流谐波标志均为1，则该相差动保护闭锁，否则该相差动保护动作；三相差动保护中，只要有一相差动满足动作条件，则纵差保护动作。2.根据权利要求1所述的调压补偿变压器励磁涌流闭锁方法，其特征在于，基波、二次谐波和三次谐波的计算公式如下：实部：虚部：幅值：式中，N：基波信号1周波采样点数；n：起始采样点；m：第m次谐波，当m＝1，2，3时，分别对应基波、二次谐波、三次谐波；ik：第k次电流采样值；对原始采样电流中的直流分量进行抽取，直流分量及直流分量权重计算公式为：式中，N为工频波形采样点...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，周浩，张广嘉，刘瑞春，陆兆沿，李松泽，
申请(专利权)人：长园深瑞继保自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44