一种用于变压器差动保护的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于变压器差动保护的方法及系统，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术方法，包括：获取变压器励磁涌动前期两个周期的二次谐波波形，根据波形确定两个周期的二次谐波的幅值；根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起；当二次谐波是由励磁涌动引起时，变压器进行闭锁差动保护；当二次谐波是由直流偏磁引起时，变压器保护不闭锁，区内故障发生时正确动作。本发明专利技术能够识别二次谐波产生的原因是因为励磁涌流还是直流偏磁，消除了由变压器直流偏磁产生的二次谐波对变压器差动保护二次谐波制动判据的影响，保证变压器差动保护的正确动作。

【技术实现步骤摘要】
一种用于变压器差动保护的方法及装置
本专利技术涉及电力系统及其自动化
，并且更具体地，涉及一种用于变压器差动保护的方法及装置。
技术介绍
超、特高压直流输电系统在单极闭锁或检修等特殊工况下会运行于单极-大地方式，此时接地极的额定入地电流可达3kA以上并在大地中形成一个恒定的电流通道，对大地的电位分布产生影响。接地极附近直接接地的变压器中性点电位会因大地电位的变化而发生变化，导致直流电流进入交流变压器从而在交流线路中形成回路。变压器会因为直流电流进入励磁回路产生的偏磁问题导致继电保护装置的误动，产生一系列影响交流系统安全运行的问题。电力变压器在空载投入或外部故障切除后电压恢复时会产生很大的励磁涌流，由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征，其值由于变压器励磁特性的不同也有所不同，一般可达到额定电流的6～8倍。若差动继电器检测到由励磁涌流引起的不平衡电流可能导致变压器差动保护的误动作。为了防止由励磁涌流引起差动保护的误动，目前差动保护在工程上普遍采用二次谐波制动原理对保护进行闭锁。二次谐波制动方法是根据励磁涌流中含有大量二次谐波分量，而故障电流二次谐波含量较小的特点，当保护装置检测到差动电流中二次谐波含量大于整定值时就将差动继电器闭锁，以防止励磁涌流引起的误动。二当二次谐波整定值取值较低时，有可能导致变压器内部故障时延迟很大，甚至拒动，但能更好的避开励磁涌流的影响。如果整定值取值较高，内部故障时虽能可靠及时动作，但有可能会因为励磁涌流导致保护误动。由于变压器的直流偏磁也会引起二次谐波，所以直流偏磁的加入可能会对二次谐波制动判据产生影响。如果直流磁通的方向和暂态磁通的方向一致，会使变压器的磁通更大，饱和程度越深，从而使谐波的衰减速度减慢，会造成保护的动作时限更长，延迟更大。当两者方向相反时，会削弱暂态磁通产生的影响，会使谐波的衰减速度加快，但有可能导致保护无法闭锁，产生误动。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种用于变压器差动保护的方法，包括：获取变压器励磁涌动前期两个周期的二次谐波波形，根据波形确定两个周期的二次谐波的幅值；根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起；当二次谐波是由励磁涌动引起时，变压器进行闭锁差动保护；当二次谐波是由直流偏磁引起时，变压器保护不闭锁，区内故障发生时正确动作。可选的，根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起的具体确定公式如下：其中，为前一周期二次谐波的幅值，为后一周期二次谐波的幅值，ε为二次谐波幅值占基波幅值20％处的前一周期和后一周期二次谐波幅值的差值。可选的，公式(1)进行确定前，需根据如下公式进行判断：是差流中的基波谐波分量，K2为二次谐波制动比。可选的，闭锁差动保护过程中，检测到跳闸信号后，控制不跳闸。本专利技术还提出了一种用于变压器差动保护的系统，包括：采集单元，获取变压器励磁涌动前期两个周期的二次谐波波形，根据波形确定两个周期的二次谐波的幅值；控制单元，根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起；当二次谐波是由励磁涌动引起时，变压器进行闭锁差动保护；当二次谐波是由直流偏磁引起时，变压器保护不闭锁，区内故障发生时正确动作。可选的，根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起的具体确定公式如下：其中，为前一周期二次谐波的幅值，为后一周期二次谐波的幅值，ε为二次谐波幅值占基波幅值20％处的前一周期和后一周期二次谐波幅值的差值。可选的，公式(1)进行确定前，需根据如下公式进行判断：是差流中的基波谐波分量，K2为二次谐波制动比。可选的，闭锁差动保护过程中，检测到跳闸信号后，控制不跳闸。本专利技术能够识别二次谐波产生的原因是因为励磁涌流还是直流偏磁，消除了由变压器直流偏磁产生的二次谐波对变压器差动保护二次谐波制动判据的影响，保证变压器差动保护的正确动作。附图说明图1为本专利技术一种用于变压器差动保护的方法变压器无直流偏磁空载合闸曲线图；图2为本专利技术一种用于变压器差动保护的方法变压器有直流偏磁空载合曲线图；图3为本专利技术一种用于变压器差动保护的方法变压器无直流偏磁故障电压恢复曲线图；图4为本专利技术一种用于变压器差动保护的方法变压器有直流偏磁故障电压恢复曲线图；图5为本专利技术一种用于变压器差动保护的方法流程图；图6为本专利技术一种用于变压器差动保护的方法差动保护流程图；图7为本专利技术一种用于变压器差动保护的系统结构图。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(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。变压器直流偏磁对变压器差动保护的影响主要体现在其对二次谐波制动原理的影响上。通过PSCAD建模仿真对直流偏磁的影响进行分析。如图1所示，变压器空载且没有直流偏磁的情况下，空载合闸时由于励磁涌流的存在，变压器一次侧电流的二次谐波含量占基波的50％以上，因此二次谐波制动能正确闭锁使保护不误动。稳定之后二次谐波随着励磁涌流的减小逐渐消失，此时差动保护不再闭锁，能正确响应区内故障。当有足够大的直流电流通过变压器而发生直流偏磁的情况下，如图2所示，变压器空载合闸时一次侧电流的二次谐波含量占比有所上升，因此二次谐波制动能正确闭锁差动保护，使其不误动。但是由于直流偏磁的存在，稳定之后二次谐波随着励磁涌流的减小而降低并稳定在恒定值。稳定后的电流中二次谐波的占比仍然超过整定值20％，所以差动保护继续闭锁。此时若变压器内部发生故障会被判定为励磁涌流，保护拒动。变压器运行于额定电流且没有直流偏磁的情况下，如图3所示，当发生区外故障后电压恢复时，由于励磁涌流的存在，变压器一次侧电流的二次谐波含量占基波的50％左右，因此二次谐波制动能正确闭锁使保护不误动。稳定之后二次谐波随着励磁涌流的减小逐渐消失，此时差动保护不再闭锁，能正确响应区内故障。变压器运行于额定电流且有足够大的直流电流通过变压器而发生直流偏磁的情况下，如图4所示，当发生区外故障后电压恢复时，变压器空载合闸时一次侧电流的二次谐波含量占比有所上升，因此二次谐波制动能正确闭锁差动保护，使其不误动。但是由于直流偏磁的存在，稳定之后二次谐波随着励磁涌流的减小而降低并稳定在恒定值。稳定后的电流中二次谐波的占比仍然可能超过整定值20％(直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于变压器差动保护的方法，所述方法包括：/n获取变压器励磁涌动前期两个周期的二次谐波波形，根据波形确定两个周期的二次谐波的幅值；/n根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起；/n当二次谐波是由励磁涌动引起时，变压器进行闭锁差动保护；/n当二次谐波是由直流偏磁引起时，变压器保护不闭锁，区内故障发生时正确动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于变压器差动保护的方法，所述方法包括：
获取变压器励磁涌动前期两个周期的二次谐波波形，根据波形确定两个周期的二次谐波的幅值；
根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起；
当二次谐波是由励磁涌动引起时，变压器进行闭锁差动保护；
当二次谐波是由直流偏磁引起时，变压器保护不闭锁，区内故障发生时正确动作。


2.根据权利要求1所述的方法，所述根据幅值确定二次谐波是由励磁涌动引起，或直流偏磁引起的具体确定公式如下：



其中，为前一周期二次谐波的幅值，为后一周期二次谐波的幅值，ε为二次谐波幅值占基波幅值20％处的前一周期和后一周期二次谐波幅值的差值。


3.根据权利要求2所述的方法，所述公式(1)进行确定前，需根据如下公式进行判断：




是差流中的基波谐波分量，K2为二次谐波制动比。


4.根据权利要求1所述的方法，所述闭锁差动保护过程中，检测到跳闸信号后，控制不跳闸。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈争光，王兴国，刘一民，郑少明，董鹏，杜丁香，周泽昕，郭雅蓉，曹虹，王书扬，戴飞扬，蔡文瑞，刘佳琪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司华北分部，
类型：发明
国别省市：北京;11