一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统，通过判断计算的主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量、抽能绕组侧零序电流突变量和电流变化系数是否满足比相判据或任意的比幅判据，并且同时满足差动门槛判据确定抽能电抗器保护是否动作，若满足，则抽能电抗器保护动作；反之，抽能电抗器保护不动作。本发明专利技术提高了抽能电抗器保护的可靠性；抽能电抗器保护无需电压量，在PT断线的情况保护能可靠动作；抽能电抗器保护能同时保护主电抗绕组匝间故障和抽能绕组匝间故障，及其他有零序电流的所有故障，避免了保护的冗余配置；抽能电抗器保护灵敏度高，能识别轻微匝间故障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统
本专利技术涉及电气技术继电保护领域，并且更具体地，涉及一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统。
技术介绍
抽能并联电抗器为超高压、远距离传输网络提供无功补偿，同时也可以为边远地区、无电力供应的开关站提供安全、稳定和高效的电源。其工作原理是在高压并联电抗补偿线路容性无功的同时，利用抽能绕组直接从电抗器中抽出一部分能量供开关站照明和其他生活用电，由于抽能绕组所抽取的能量非常小，不会影响并联电抗器的安全稳定运行。目前的抽能绕组匝间保护采用抽能绕组的零序过流判据配合区外闭锁判据经延时动作，跳开抽能电抗器所连线路侧断路器。在抽能电抗器区外发生接地短路故障情况下，若区外闭锁判据不能可靠闭锁区外故障，且抽能绕组的零序电流大于预设的零序电流整定值，持续时间超过抽能绕组匝间保护时间定值，造成抽能绕组匝间保护误动作，进而影响抽能电抗器的安全稳定运行。现有抽能电抗器的匝间保护存在整定配合困难，在抽能绕组匝间故障时灵敏度不足，在区外故障时存在误动风险等问题。为了能够快速的切除抽能绕组匝间故障，避免抽能绕组匝间故障发展损坏整个抽能电抗器，提高抽能电抗器保护可靠性，保证抽能电抗器安全运行，必须配置抽能绕组匝间保护予以补充。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统，以解决如何提高抽能电抗器保护可靠性的问题。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法，所述方法包括：分别根据获取的抽能电抗器的主电抗器侧和抽能绕组侧的电流互感器采样值计算主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量和抽能绕组侧零序电流突变量；将抽能绕组侧短路，在主电抗器的任意一相绕组上施加预设电压阈值的电压，分别测量主电抗器和抽能绕组侧的该相的电流幅值，并根据所述主电抗器和抽能绕组的该相的电流幅值计算电流变化系数；其中，任意一相为A、B或C相；判断所述主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量、抽能绕组侧零序电流突变量和电流变化系数是否满足比相判据或任意的比幅判据，并且同时满足差动门槛判据，若满足，则抽能电抗器保护动作；反之，抽能电抗器保护不动作。优选地，其中所述分别根据获取的抽能电抗器的主电抗器侧和抽能绕组侧的电流互感器采样值计算主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量和抽能绕组侧零序电流突变量，包括：其中，为主电抗绕组的零序电流；为抽能绕组侧零序电流；为主电抗绕组的零序电流突变量；为抽能绕组侧零序电流突变量；和分别为主电抗器侧的电流相量值；和分别为主电抗器侧的电流相量值；T为基波信号周期时间。优选地，其中利用如下公式计算电流变化系数：其中，Kf为电流变化系数；为主电抗器在任意一相的电流幅值；为抽能绕组的任意一相的电流幅值。优选地，其中所述比相判据为：所述比幅判据包括：第一比幅判据为：第二比幅判据为：所述差动门槛判据为：其中，为主电抗绕组的零序电流；为抽能绕组侧零序电流；为主电抗绕组的零序电流突变量；为抽能绕组侧零序电流突变量；Kf为电流变化系数；kset1为第一比幅判据的制动系数；kset2为第二比幅判据的制动系数；Iset为预设的差动定值。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护系统，所述系统包括：零序电流和零序电流突变量计算单元，用于分别根据获取的抽能电抗器的主电抗器侧和抽能绕组侧的电流互感器采样值计算主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量和抽能绕组侧零序电流突变量；电流变化系数计算单元，用于将抽能绕组侧短路，在主电抗器的任意一相绕组上施加预设电压阈值的电压，分别测量主电抗器和抽能绕组侧的该相的电流幅值，并根据所述主电抗器和抽能绕组的该相的电流幅值计算电流变化系数；其中，任意一相为A、B或C相；保护动作单元，用于判断所述主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量、抽能绕组侧零序电流突变量和电流变化系数是否满足比相判据或任意的比幅判据，并且同时满足差动门槛判据，若满足，则抽能电抗器保护动作；反之，抽能电抗器保护不动作。优选地，其中所述零序电流和零序电流突变量计算单元，分别根据获取的抽能电抗器的主电抗器侧和抽能绕组侧的电流互感器采样值计算主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量和抽能绕组侧零序电流突变量，包括：其中，为主电抗绕组的零序电流；为抽能绕组侧零序电流；为主电抗绕组的零序电流突变量；为抽能绕组侧零序电流突变量；和分别为主电抗器侧的电流相量值；和分别为主电抗器侧的电流相量值；T为基波信号周期时间。优选地，其中在所述电流变化系数计算单元，利用如下公式计算电流变化系数：其中，Kf为电流变化系数；为主电抗器在任意一相的电流幅值；为抽能绕组的任意一相的电流幅值。优选地，其中所述比相判据为：所述比幅判据包括：第一比幅判据为：第二比幅判据为：所述差动门槛判据为：其中，为主电抗绕组的零序电流；为抽能绕组侧零序电流；为主电抗绕组的零序电流突变量；为抽能绕组侧零序电流突变量；Kf为电流变化系数；kset1为第一比幅判据的制动系数；kset2为第二比幅判据的制动系数；Iset为预设的差动定值。本专利技术提供了一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统，利用抽能并联电抗器低耦合的特性，基于比相原理和比幅原理构成抽能电抗器差动保护方法，通过判断计算的主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量、抽能绕组侧零序电流突变量和电流变化系数是否满足比相判据或任意的比幅判据，并且同时满足差动门槛判据确定抽能电抗器保护是否动作，若满足，则抽能电抗器保护动作；反之，抽能电抗器保护不动作。本专利技术的抽能电抗器保护方法充分提高了抽能电抗器保护的可靠性；抽能电抗器保护无需电压量，在PT断线的情况保护能可靠动作；抽能电抗器保护能同时保护主电抗绕组匝间故障和抽能绕组匝间故障，及其他有零序电流的所有故障，避免了保护的冗余配置；抽能电抗器保护灵敏度高，能识别轻微匝间故障；抽能电抗器保护定值无需人工整定，解决了现有抽能电抗器保护定值整定困难的问题。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为根据本专利技术实施方式的基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法100的流程图；图2为根据本专利技术实施方式的抽能电抗器保护判据逻辑图；图3为根据本专利技术实施方式的区外故障抽能电抗器差动保护结果图；图4为根据本专利技术实施方式主电抗器侧A相1％匝间故障保护结果图；图5为根据本专利技术实施方式抽能绕组侧A相5％匝间故障保护结果图；图6为根据本专利技术实施方式的基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护系统600的结构示意图。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法，其特征在于，所述方法包括：分别根据获取的抽能电抗器的主电抗器侧和抽能绕组侧的电流互感器采样值计算主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量和抽能绕组侧零序电流突变量；将抽能绕组侧短路，在主电抗器的任意一相绕组上施加预设电压阈值的电压，分别测量主电抗器和抽能绕组侧的该相的电流幅值，并根据所述主电抗器和抽能绕组的该相的电流幅值计算电流变化系数；其中，任意一相为A、B或C相；判断所述主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量、抽能绕组侧零序电流突变量和电流变化系数是否满足比相判据或任意的比幅判据，并且同时满足差动门槛判据，若满足，则抽能电抗器保护动作；反之，抽能电抗器保护不动作。

【技术特征摘要】
1.一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法，其特征在于，所述方法包括：分别根据获取的抽能电抗器的主电抗器侧和抽能绕组侧的电流互感器采样值计算主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量和抽能绕组侧零序电流突变量；将抽能绕组侧短路，在主电抗器的任意一相绕组上施加预设电压阈值的电压，分别测量主电抗器和抽能绕组侧的该相的电流幅值，并根据所述主电抗器和抽能绕组的该相的电流幅值计算电流变化系数；其中，任意一相为A、B或C相；判断所述主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量、抽能绕组侧零序电流突变量和电流变化系数是否满足比相判据或任意的比幅判据，并且同时满足差动门槛判据，若满足，则抽能电抗器保护动作；反之，抽能电抗器保护不动作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别根据获取的抽能电抗器的主电抗器侧和抽能绕组侧的电流互感器采样值计算主电抗绕组的零序电流、抽能绕组侧零序电流、主电抗绕组的零序电流突变量和抽能绕组侧零序电流突变量，包括：其中，为主电抗绕组的零序电流；为抽能绕组侧零序电流；为主电抗绕组的零序电流突变量；为抽能绕组侧零序电流突变量；和分别为主电抗器侧的电流相量值；和分别为主电抗器侧的电流相量值；T为基波信号周期时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下公式计算电流变化系数：其中，Kf为电流变化系数；为主电抗器在任意一相的电流幅值；为抽能绕组的任意一相的电流幅值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比相判据为：所述比幅判据包括：第一比幅判据为：第二比幅判据为：所述差动门槛判据为：其中，为主电抗绕组的零序电流；为抽能绕组侧零序电流；为主电抗绕组的零序电流突变量；为抽能绕组侧零序电流突变量；Kf为电流变化系数；kset1为第一比幅判据的制动系数；kset2为第二比幅判据的制动系数；Iset为预设的差动定值。5.一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护系统，其特征在于，所述系统包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雅蓉，柳焕章，杜丁香，吕鹏飞，郭建勇，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11