变压器临界参数闭锁涌流及自适应快速复判型差动保护判别法制造技术

本发明专利技术为电力系统变压器涌流临界参数复判闭锁方法及自适应三曲线快速复判法构成的变压器差动保护，属于电力系统领域，包括变压器的合闸及外故切除、电压突升形成的涌流冲击采用临界参数复判闭锁及变压器运行过程自适应三曲线快速复判方法两个部分。其中：变压器涌流临界参数复判闭锁包括相应的实时、高精度、高可靠数字信号采集平台、实时准确采集变压器各侧电量瞬时值，经同步处理突变过程判出通过临界参数突变的涌流状态；变压器运行过程自适应三曲线快速复判方法经实时采集的各电气量，包括各侧相电压、相电流瞬时值和角度关系与各相矢量和之差值作快速同步复判出内部故障、外部故障或属于正常运行态。本发明专利技术中临界参数闭锁出口非常快速、可靠，快速复判内部故障动作时间３－５ｍｓ，保护动作时间小于１０ｍｓ，而且对各种电压、容量变压器及故障过程的过渡电阻无关，内故、外故过程电流互感器发生饱和也不会影响正确、可靠、快判功能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，特别是一种涉及电力系统高压/特高压(750KV)变压器的继电保护方法。
技术介绍
继电保护是电力系统安全运行的重要组成部分。作为电力系统最重要、运行量最多的电力主设备为各级电压、容量等级的变压器，变压器继电保护中最关键的是实时判断涌流态可靠闭锁差动保护，并要求差动保护灵敏度高，可靠、快速地判定故障。目前国内、外该保护基本采用涌流过程的波形和谐波含量作合闸和外故切除电压回升后的滞后性判断、闭锁，对于内部故障的发生过程的实时监测、外部故障冲击和电流互感器饱和、断线形成差动越值的实时性闭锁也无法实现，因此内部故障灵敏度、实时快速性、外部故障实时闭锁可靠性受到很大限制，尤其在500KV及以上电压系统中的变压器差动保护如仍受上述限制，严重影响系统运行安全和经济、社会效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种灵敏度高，可靠性、快速性、自适应功能好的变压器临界参数闭锁涌流及自适应快速复判型差动保护判别法。本专利技术的技术解决方案一种变压器临界参数闭锁涌流及自适应快速复判型差动保护判别法，其特征在于包括以下步骤(1)采集和实时计算变压器各侧电压、各侧各相电流瞬时值和同相各侧电流夹角，以此获取涌流临界参数；(2)对采集和实时处理各电气量通过差动保护的多项快速复判判出涌流的闭锁出口、内部故障快速启动出口，复判出外部故障时将差动保护处于陷阱闭锁态；(3)变压器各侧电流按变换系数自适应调平衡，并按系数和实时采集电流量自适应快速判出突升量值和夹角； (4)通过实时采集和快速复判各电气量判定涌流及内、外故障，其判据是变压器合闸前各侧各相数采开始，通过合闸点和合闸后瞬间，各侧相电流从＂0＂→非＂0＂同步，则为合闸涌流；在合闸过程中电气量中加判电流工频量差值低于电源侧值且同步判据 的衰减，则判定无内故，闭锁出口；变压器运行过程中各电气量同部复判以电流为主判某相各侧值突变，该相差值突升，加判各侧值夹角，快判出内部故障，某相各侧值同步突变，加判夹角、差值异步增值，则判出外部故障，各电气量均属正常值，闭锁出口。本专利技术采用临界参数快速复判法可靠闭锁合闸和外故切除电压回升的涌流方法，并以快速复判技术构成自适应三曲线型差动保护的故障速判法，在高速、高精度实时数采技术、信号实时处理基础上使本专利技术的差动保护在灵敏度、可靠性、快速性、自适应功能具有明显的创新点按临界参数实时复判可适应各种铁芯材料、各种电压和容量等级及剩磁系数的变压器涌流，在此过程即使某项发生误判、漏判也不会造成误动；自适应快速复判型差动保护在变压器运行过程中发生故障实时、同步测判出，并经自适应三曲线特性复判使其内部故障超高速(5ms以内)判定，外部故障可靠闭锁于“陷阱态”，综合技术性能、指标的先进性十分明显。本专利技术可达到如下性能指标1、变压器涌流临界参数快速复判可在3ms可靠闭锁出口，其后，波形中的间断角θj、电流中二次谐波值与工频值之比i2f/if、波形对称差值±Δθ辅判防涌流误动。2、因复判技术的可靠性即使某一参数误判也不会造成误动，涌流过程出现内部故障也同步判出进入复判。3、实时、精度高的各数据进入同步复判主回路中，发生内故后在3-5ms正确判出启动出口，整套保护动作时间在10ms左右。4、因“自适应三曲线”复判功能，其差动保护的正常启动值按突变增量0.25 IW整定，IW为额定电流值，制动系数为0.4左右，其灵敏度、可靠性由复判量保证。快速判出内故和外故陷阱的曲线将自适应整定。5、本专利技术中的自适应容错快判技术可有效防止电流互感器CT断线误动、过励磁冲击等，不一定另加闭锁。附图说明图1为本专利技术应用于典型的超(特)高压三卷变压器保护系统构成图；图2为本专利技术原理实施方框图；图3为本专利技术变压器差动保护“自适应三曲线”图；图4为变压器某相各侧电流正常运行、外故、内故矢量图，本专利技术瞬判夹角基本为同向、反向量为主。具体实施例方式本专利技术的变压器临界参数闭锁涌流及自适应快速复判型差动保护判别法，其特征包括以下步骤(1)采用实时、高精度、高可靠性数采平台，实时、准确采集变压器各电气量值和实时同步处理工频突变值；(2)将实时采集和处理工频变值由变压器差动保护主判回路各部实施同步复判；(3)根据上述各电气量的实时采集处理可复判出涌流可靠闭锁、正常态运行、内部故障快速出口跳闸、外部故障设陷阱闭锁，其实时电气量基础判据是a.从变压器各侧电压、电流在投运合闸前实施采集，n、h[iP、uP]，n为各侧，h为各相，P为t0-、t0、t0+、，此时实为t0-合闸瞬前，t0为合闸点，t0+合闸瞬后，从各侧电压正常波动、各侧各相电流从“0”→“非0”态同步，则判定合闸；b.在合闸判定过程同步判各相差电流瞬时值和波形与变压器主电源侧(或带主负荷相减)同步略低，以及从各故障相电流与差动值异步判定外故、外故切除、电压回升过程的临界参数判定涌流，在同时判出工频差值 并衰减，其中ε1DZ为差动正常启动值，则判定为正常涌流无内部故障，闭锁差动保护出口。c.在变压器运行过程中，发生故障相电压(单相、相间)突降，相应相电流值突升，相电流(各侧)方向及相电流差值同步越值，则快速判出内部故障，进入内故低制动高灵敏曲线复判；d.运行过程发生相电压(单相、相间)突降，相电流突变，相应各侧电流方向相反且在异步才出现差值(可能会越值)，则判定为外部故障，进入外故陷阱态； e.运行过程实时监测各数据量值和夹角方向过程，防CT断线误判。f.自适应快判的三曲线各值为正常运行差值启动值ε1DZ≈0.25，曲线拐点b1为1.1，制动系数K1为0.4，速断值c1为1.5倍额定值(涌流、外故另设闭锁)；内故低制灵敏曲线启动值ε2DZ≈0.15为运行过程突升值，曲线拐点b2为1.5，制动系数K2为0.15-0.25，速断值c2为0.3倍额定值(涌流、外故另设闭锁)；外故陷阱曲线差值异步突升启动值ε3DZ≈0.25，曲线拐点b2≈0.3，K3＝∞，为陷阱闭锁态；g.在实时快速复判临界参数及内、外故障基础上，如设置滞后复判，可经过零点、峰值判出间断角θj，波宽、波形对称性±Δθ、谐波量等判出涌流、内、外故障；θi＜15°，±波差＜10°，i2f/if≯8％等值待整定，按此整定作为涌流滞后于临界参数可有效闭锁保护免误动。h.变压器差动保护自适应快速复判内部故障(接地、匝间短路)方程组为Δin＞iW(I)，iW为各侧电流稳态值，Δin为各侧电流瞬时增值。 (II)，(I)、(II)为基础判项，必须进入。ΔU↓(III)，ΔU↓为电压突升值。3U0↑ (IV)，3U0↑为零序电压突升值。3I0↑ (V)，3I0↑为零序电流突升值，(III)、(IV)、(V)为同步基本项，与(I)、(II)配合进入。i2f/if＜8％(VI)，θj＜15° (VII)，±Δθ＜10° (VIII)。(VI)、(VII)、(VIII)为辅判，可不进入正常快速复判。本不等式复判必须在涌流临界基础上进行。(I)式中故障侧相电流突升，该相其它侧电流值也突变，加判该相变值夹角，iW为故障前稳态值；(II)式为故障相差动值突升，按匝间短路灵敏度考虑，此值须与Δin突升同步判定(异步为外故)，合闸涌流过程此差值与电源侧波形、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器临界参数闭锁涌流及自适应快速复判型差动保护判别法，其特征在于包括以下步骤：（１）采集和实时计算变压器各侧电压、各侧各相电流瞬时值和同相各侧电流夹角，以此获取涌流临界参数；（２）对采集和实时处理各电气量通过差动保护的多项快速 复判判出涌流的闭锁出口、内部故障快速启动出口，复判出外部故障时将差动保护处于陷阱闭锁态；（３）变压器各侧电流按变换系数自适应调平衡，并按系数和实时采集电流量自适应快速判出突升量值和夹角；（４）通过实时采集和快速复判各电气量判定涌流及 内、外故障，其判据是：变压器合闸前各侧各相数采开始，通过合闸点和合闸后瞬间，各侧相电流从“０”→非“０”同步，则为合闸涌流；在合闸过程中电气量中加判电流工频量差值低于电源侧值且同步判据＊ｉ↓［ｎ］＜ε↓［１ＤＺ］的衰减，则判定无内故 ，闭锁出口；变压器运行过程中各电气量同部复判以电流为主判；某相各侧值突变，该相差值突升，加判各侧值夹角，快判出内部故障，某相各侧值同步突变，加判夹角、差值异步增值，则判出外部故障，各电气量均属正常值，闭锁出口。

【技术特征摘要】
1.一种变压器临界参数闭锁涌流及自适应快速复判型差动保护判别法，其特征在于包括以下步骤(1)采集和实时计算变压器各侧电压、各侧各相电流瞬时值和同相各侧电流夹角，以此获取涌流临界参数；(2)对采集和实时处理各电气量通过差动保护的多项快速复判判出涌流的闭锁出口、内部故障快速启动出口，复判出外部故障时将差动保护处于陷阱闭锁态；(3)变压器各侧电流按变换系数自适应调平衡，并按系数和实时采集电流量自适应快速判出突升量值和夹角；(4)通过实时采集和快速复判各电气量判定涌流及内、外故障，其判据是变压器合闸前各侧各相数采开始，通过合闸点和合闸后瞬...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建石，
申请(专利权)人：国电南京自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]