大型电力变压器负序电流差动保护方法技术

公开了一种基于负序电流差动原理的大型电力变压器内部故障保护的方法。该方法包括如下主要步骤：变压器保护装置对电力变压器各侧电流互感器二次电流采样得到相应的电流瞬时值，通过傅氏算法求出各电气量的复数形式，并对其进行变压器各侧不同接线形式的相位校正和各侧电流互感器变比的幅值平衡计算，在此基础上，由各侧三相电流的复数值计算出变压器每一侧的负序电流复数形式，按照负序电流差动保护原理计算负序差动电流和负序制动电流，由负序差动比率制动特性的故障判别判据和判别逻辑，进行变压器内部和外部不对称故障的判别，当判断为变压器内部不对称故障时，保护动作跳开变压器的各侧断路器，该方法具体包括负序电流差动保护原理，负序差动比率制动特性及保护判据，负序电流差动保护定值的整定方法，防止变压器外部严重三相短路负序不平衡电流的正序电流制动判据，以及防止变压器励磁涌流情况下和电流互感器二次回路断线时保护误动的闭锁功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及电力系统继电保护的方法。
技术介绍
首先，根据以下参考文献简要描述本专利技术的相关技术。1贺家李，宋从矩主编.电力系统继电保护.增订版.北京中国电力出版社，20042杨奇逊，黄少锋编著.微型机继电保护基础.第二版.北京中国电力出版社，20053王维俭编著.电气主设备继电保护原理与应用.第二版.北京中国电力出版社，2002电力变压器是电力系统中重要的电气设备，广泛应用于不同电压等级变电站中。变压器保护对电力变压器的安全运行和电网可靠供电起着极其重要的作用。随着我国电力事业的快速发展，系统互联程度迅速增大，系统电压等级正在由超高压向特高压发展，容量达到百万伏安的特大容量变压器即将出现，整个电力系统的安全运行更加重要。作为电气主设备之一的变压器是整个系统电能传输的枢纽，变压器故障将直接影响到电力系统的安全稳定运行，大型变压器造价高，一旦因为故障损坏，修复难度大，修复时间长，将会造成很大的经济损失。因此对变压器保护的可靠性和灵敏性均提出了很高的要求。然而，近年我国220kV及以上电压等级的变压器保护正确动作率一直停留在较低水平，远不及线路保护的正确动作率。主要原因在于变压器不仅包含有电路，还包含有磁路，而且是各侧绕组通过磁路联系的非线性元件，其内部故障机理和现象非常复杂。目前变压器电气量主保护主要采用相电流纵差动保护，直接利用变压器各侧的相电流进行故障判断。但是从实际情况看，变压器纵差动保护的运行情况并不理想，由于变压器的特点，变压器纵差动保护受到各种产生差动回路不平衡电流因素的影响，需要采取多种不同措施防止纵差动保护误动，从而降低了变压器内部故障时保护的灵敏度。变压器带负荷运行时发生内部故障，被保护设备仍会有电流流出，也将会影响保护动作的灵敏度。纵差动保护无法反映变压器内部轻微匝间故障，此时虽然短路环中有很大的故障电流，但是流入差动回路中的电流可能很小，如果匝间故障不被及时切除，将有可能发展成为严重的相间故障，不仅损坏变压器绕组和绝缘，严重时也会烧坏变压器铁芯，造成无法挽回的损失。随着系统容量的增大，现场运行的大型变压器越来越多，大型变压器绕组多采用纠结式结构，发生匝间故障的可能性大大增加，因此，提高变压器内部故障时保护的灵敏度，特别是变压器内部匝间故障的灵敏度，是改善变压器保护性能，保证变压器安全稳定运行的重要内容，是变压器保护中亟待解决的一个重要问题。
技术实现思路
针对变压器相电流纵差动保护需要克服各种不平衡电流的影响，使得保护变压器内部故障的灵敏度降低等问题，在对变压器内外部故障进行理论分析和故障仿真的基础上，本专利技术提出了一种基于负序电流差动原理的大型电力变压器内部故障保护的方法，并公开了变压器负序电流差动保护的具体实现方案，该方案利用变压器各侧负序电流，按照差动保护原理构成负序电流差动保护，该保护采用比率制动负序电流差动保护作为主要故障判别元件，并配合正序电流制动判据，励磁涌流闭锁和电流互感器二次回路断线闭锁等功能，共同组成能够明确区分变压器内外部不对称故障的较完善的变压器负序电流差动保护。根据本专利技术，提供了一种基于负序电流差动原理的大型电力变压器内部故障保护的方法。该方法包括如下主要步骤a.变压器保护装置通过对电力变压器各侧电流互感器二次电流进行采样，得到变压器各侧三相二次电流瞬时值；b.采用傅氏算法计算出变压器各侧二次电流的复数形式，并对各二次电流复数值进行变压器各侧不同接线形式的电流相位校正和各侧电流互感器不同变比的幅值平衡计算；c.按照三相电流的负序分量计算方法，由各侧三相电流的复数值分别计算出变压器每一侧的负序电流复数形式；d.根据负序电流差动保护原理，分别计算负序差动电流和负序制动电流，并根据计算的负序差动电流和负序制动电流，进行负序差动比率制动特性的计算与变压器内外部不对称故障判别。e.保护动作出口逻辑判别，根据上述d中负序差动比率制动特性的判别结果，如果判断为变压器内部不对称故障，同时满足以下条件时保护动作出口跳开变压器的各侧断路器 防止变压器外部严重三相短路时负序不平衡电流的正序电流制动判据不动作；防止变压器励磁涌流时保护误动的闭锁判据不动作；各侧电流互感器二次断线判别的闭锁判据不动作。根据本专利技术的一个方面，其中步骤b进一步包括对于傅氏计算后变压器各侧二次电流复数值，按照变压器各侧不同接线形式进行电流相位校正，及对于各侧电流互感器不同变比进行幅值平衡的计算公式。变压器各侧TA二次电流相位不同，采用在变压器Y侧进行相位校正的方法，其计算公式为I·'A=(I·A-I·B)/3]]>I·'B=(I·B-I·C)/3]]>I·'C=(I·C-I·A)/3]]>式中， 为Y侧TA二次三相电流， 为Y侧校正后的各相电流。变压器Δ侧TA二次电流不变。对于变压器各侧TA不同变比进行幅值平衡，通过电流平衡系数计算实现。通常以变压器高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数KphM=UlnMUlnH·nTAMnTAH]]>KphL=UlnLUlnH·nTALnTAH]]>式中，KphM、KphL分别为变压器中、低压侧电流平衡系数，UlnH、UlnM、UlnL分别为变压器高、中、低压侧额定电压，nTAH、nTAM、nTAL分别为变压器高、中、低压侧各侧TA变比。将中、低压侧各相电流与相应的平衡系数相乘，即得幅值平衡补偿后的各相电流。以下负序电流的计算，都是在电流相位校正和幅值平衡计算基础上进行的。和其中步骤c进一步包括负序电流的计算方法如下I·n(2)=13(I·nA+I·nBe-j23π+I·nCej23π)]]> 其中， 分别为变压器第n侧三相二次电流计算的复数值， 为变压器第n侧负序二次电流计算值，和其中步骤d进一步包括按照下式分别计算负序差动电流和负序制动电流若负序差动电流为Id(2)，负序制动电流为Ires(2)，对于双绕组变压器有Id(2)=|I·1(2)'+I·2(2)'|]]>Ires(2)=|12(I·1(2)'+I·2(2)')|]]>对于多绕组变压器有Id(2)=|I·'1(2)+I·2(2)'+···+I·n(2)'|]]>Ires(2)=max{|I·1(2)'|,|I·2(2)'|,&CenterD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于负序电流差动原理的大型电力变压器内部故障保护的方法，该方法包括如下主要步骤：ａ．变压器保护装置通过对电力变压器各侧电流互感器（电流互感器简称为ＴＡ）二次电流进行采样，得到变压器各侧三相二次电流瞬时值；ｂ．采用傅氏算法 计算出变压器各侧二次电流的复数形式，并对各二次电流复数值进行变压器各侧不同接线形式的电流相位校正和各侧电流互感器不同变比的幅值平衡计算；ｃ．按照三相电流的负序分量计算方法，由各侧三相电流的复数值分别计算出变压器每一侧的负序电流复数形 式；ｄ．根据负序电流差动保护原理，分别计算负序差动电流和负序制动电流，并根据计算的负序差动电流和负序制动电流，进行负序差动比率制动特性的计算与变压器内外部不对称故障判别。ｅ．保护动作出口逻辑判别，根据上述ｄ中负序差动比率制动 特性的判别结果，如果判断为变压器内部故障，同时满足以下条件时保护动作出口跳开变压器的各侧断路器：防止变压器外部严重三相短路时负序不平衡电流的正序电流制动判据不动作；防止变压器励磁涌流时保护误动的闭锁判据不动作；各侧电 流互感器二次断线判别的闭锁判据不动作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于负序电流差动原理的大型电力变压器内部故障保护的方法，该方法包括如下主要步骤a.变压器保护装置通过对电力变压器各侧电流互感器(电流互感器简称为TA)二次电流进行采样，得到变压器各侧三相二次电流瞬时值；b.采用傅氏算法计算出变压器各侧二次电流的复数形式，并对各二次电流复数值进行变压器各侧不同接线形式的电流相位校正和各侧电流互感器不同变比的幅值平衡计算；c.按照三相电流的负序分量计算方法，由各侧三相电流的复数值分别计算出变压器每一侧的负序电流复数形式；d.根据负序电流差动保护原理，分别计算负序差动电流和负序制动电流，并根据计算的负序差动电流和负序制动电流，进行负序差动比率制动特性的计算与变压器内外部不对称故障判别。e.保护动作出口逻辑判别，根据上述d中负序差动比率制动特性的判别结果，如果判断为变压器内部故障，同时满足以下条件时保护动作出口跳开变压器的各侧断路器防止变压器外部严重三相短路时负序不平衡电流的正序电流制动判据不动作；防止变压器励磁涌流时保护误动的闭锁判据不动作；各侧电流互感器二次断线判别的闭锁判据不动作。2.权利要求1的方法，其中步骤b进一步包括变压器各侧TA二次电流相位不同，采用在变压器Y侧进行相位校正的方法，其计算公式为I′·A=(I.A-I.B)/3]]>I′·B=(I.B-I.C)/3]]>I′·C=(I.C-I.A)/3]]>式中， 为Y侧TA二次三相电流， 为Y侧校正后的各相电流。变压器Δ侧TA二次电流不变，对于变压器各侧TA不同变比进行幅值平衡，通过电流平衡系数计算实现。通常以变压器高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数KphM=U1nMU1nH.nTAMnTAH]]>KphL=U1nLU1nH.nTALnTAH]]>式中，KphM、KphL分别为变压器中、低压侧电流平衡系数，U1nH、U1nM、U1nL分别为变压器高、中、低压侧额定电压，nTAH、nTAM、nTAL分别为变压器高、中、低压侧各侧TA变比，将中、低压侧各相电流与相应的平衡系数相乘，即得幅值平衡补偿后的各相电流。3.权利要求1的方法，其中步骤c进一步包括基于电流相位校正和幅值平衡计算的负序电流，其中负序电流的计算方法如下I.n(2)=13(I.nA+I.nBe-j23π+I.nCej23π)]]>式中， 分别为变压器第n侧三相二次电流计算的复数值， 为变压器第n侧负序二次电流计算值，和其中步骤d进一步包括按照下式分别计算负序差动电流和负序制动电流若负序差动电流为Id(2)，负序制动电流为Ires(2)，对于双绕组变压器有Id(2)=|I·1(2)′+I·2(2)′]]>Ires(2)=|12(I.1(2)′-I.2(2)′)|]]>对于多绕组变压器有Id(2)=|I·1(2)′+I·2(2)′+…+I·n(2)′|]]>Ires(2)=max{|I·1(2)′|,|I·2(2)′|,…|I·n(2)′|};]]>式中， 分别为对于具有n侧电流量输入并采样的变压器保护，经过计算所得到的各侧二次负...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建飞，李静正，徐振宇，屠黎明，聂娟红，杨卉卉，肖远清，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]