变压器复合电流差动保护方法和复合电流差动继电器技术

本发明专利技术公开了用于变压器内部故障的稳态量与故障分量的复合电流差动保护方法和复合电流差动继电器。由于常规的稳态量差动保护继电器在变压器重载时发生变压器本体匝间故障时或区外故障转换为区内匝间故障时（区外区内同时存在）灵敏度不够，本发明专利技术提出了基于稳态量与故障分量的复合电流差动保护方法和差动继电器。该继电器采用稳态量计算差流和制动电流构成一个稳态量双Ｋ差动继电器，采用故障分量（相电流突变量负序电流零序电流）计算差流和制动电流构成另一个故障分量双Ｋ差动继电器。将此两个差动继电器合成一个稳态量与故障分量的复合电流差动继电器。试验结果表明该差动保护方法和基于该方法的继电器具有很好的灵敏性、安全性、快速性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于继电保护技术中变压器保护领域，特别涉及一种变压器差动保护方法和差动继电器。
技术介绍
目前，变压器稳态量差动保护继电器在变压器重载发生变压器本体匝间故障时或 区外故障转换为区内匝间故障时(区外区内同时存在)，由于负荷电流或区外穿越性电流 较大且大部分为制动电流，而匝间故障时故障电流相对较小主要为差动电流，导致稳态量 差动保护继电器灵敏度不够无法动作。 如果采用减小比率制动系数K的方法，则在区外故障时由于变压器各侧CT的传变 特性不一致、CT的暂态误差等因数可能会导致差动保护的误动，牺牲了差动保护的安全性。 因此必须有条件的调整比率制动系数K，使之在区内故障时减小，在其他情况下增大，这样 就在不影响差动继电器的安全性的前提下提高了差动继电器的灵敏度。
技术实现思路
为解决现有技术中变压器稳态量差动保护继电器在变压器重载发生变压器本体 匝间故障时或区外故障转换为区内匝间故障时(区外区内同时存在)灵敏度不够的问题， 同时必须兼顾继电器的安全性，本专利技术提出了一种基于稳态量与故障分量的变压器复合电 流差动保护方法和复合电流差动继电器。 本专利技术公开了一种基于稳态量与故障分量的变压器复合电流差动保护方法，所述 方法包括以下步骤 —种基于稳态量与故障分量的变压器复合电流差动保护方法，其特征在于，所述 方法包括以下步骤 (1)通过变压器各侧电流互感器测量并计算变压器各侧稳态量电流和故障分量电流，其中所述故障分量电流为突变量电流、负序电流或零序电流中的任一种； (2)将所述变压器各侧稳态量电流绝对值最大的一侧作为稳态量差动保护的一端，将其余侧的稳态量电流和等效定为所述稳态量差动保护的另一端，上述稳态量差动保护的两端电流分别为/^ 、 /s—M ，稳态量差动电流记为4 ，其中^—m_4 ; (3)将所述变压器各侧故障分量电流绝对值最大的一侧作为故障分量差动保护的一端，将其余侧的故障分量电流和等效定为所述故障分量差动保护的另一端，上述故障分量差动保护的两端电流分别为,/^ 、 F/^m ，故障分量差动电流记为i^:，其中 (4)当同时满足以下变压器复合电流差动保护动作方程以及稳态量差动保护附加条件和故障分量差动保护附加条件时，变压器复合电流差动保护动作 |2 IWM -M)l 变压器复合电流差动保护动作方程； I /s ^ 变压器稳态量差动保护附加条件； I F/, |2 变压器故障分量差动保护附加条件；其中，/n;省为^—M的电流正序分量； K，k，、为制动系数， K取值范围为0. 5 2之间； k取值范围为0. 1 1之间； 、取值范围为0. 1 l之间； Iset为稳态量差动保护设定的阈值； FIsrt分别为突变量、负序及零序附加条件设定的阈值。 根据上述差动保护方法，本专利技术还进一步公开了一种基于稳态量与故障分量的变 压器复合电流差动继电器，所述复合电流差动继电器采用稳态量计算差流和制动电流构成 一个稳态量双K差动继电器，采用故障分量电流计算差流和制动电流构成另一个故障分量 附加条件的差动继电器，其中故障分量电流为突变量电流、负序电流或零序电流中的任一 种；当复合电流差动继电器满足复合电流差动保护动作方程以及变压器稳态量差动保护附 加条件和变压器故障分量差动保护附加条件时，该继电器动作。 该复合电流差动继电器的实现方法，进一步优选但不局限于以下方式来实现 (1)将多侧差动转换为两侧差动 采用由多侧差动转换为两侧差动的方法。 稳态量差动 找到多侧中的稳态量电流绝对值最大侧，且将该侧定为一端，将其余侧的稳态量电流和等效定为另一端。分别命名M和E -M，常作为电流的下标。 /z——稳态量差动电流 /M——各侧中稳态量电流最大侧电流 /z—M = 4 - ^——其余侧等效电流 故障分量包括相电流突变量a/、负序电流/2、零序电流/。，记为尸/。 找到多侧中的故障分量电流绝对值最大的一侧，下面以突变量电流为例将突变量 电流绝对值最大侧定为一侧，将其余侧的突变量电流和等效定为另一侧。分别命名M和 E -M，常作为电流的下标。 a/s——突变量差动电沒 a/w——各侧中突变量电流最大侧电流 a/s_m = a4 - a/m——其余侧等效电流 (2)稳态量与故障分量复合电流差动继电器动作方程 双K值比率差动方程的通用表达式将两侧电流中的大电流/M乘小制动系数k ; 小电流A一M乘大制动系数K。分别取不同制动系数有利于改善动作特性。如下式 I /z |S AJM - |=| "《4 — /￡省I 稳态量分相电流差动如下式所述5 |/s —M —A/^Jl (1) 其中，/化省为4^的电流正序分量； K， k，、为制动系数， K取值范围为0. 5 2之间； k取值范围为0. 1 1之间； ki取值范围为O. 1 l之间； Iset为稳态量差动保护设定的阈值； FI^分别为突变量、负序及零序附加条件设定的阈值。。故障分量电流差动如下式 所述 (2) 将式(1) X式(2)得到稳态量与故障分量的复合电流差动继电器。令K = l，得到 下式 问^4 — F/E—M —(/S_M —M)| 不等式两边除以l F/￡ I ，得到下式 |4 — 风I 令K = J^M" ,M ，当K < 0. 5时，强制性K = 0. 5，得到 I,A: I I /z |2 K I WM — (/z—M — )| ( 3 ) 复合电流差动继电器附加动作条件 (4) 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点 在变压器重载发生变压器本体匝间故障时或区外故障转换为区内匝间故障时 (区外区内同时存在)，由于负荷电流或区外穿越性电流较大且为制动电流，而匝间故障时 故障电流相对较小主要为差动电流，导致稳态量差动保护继电器灵敏度不够而保护无法动 作。故障分量电流差动与负荷无关，动作性能优良。但是，故障分量电流差动也有自身的问 题如，零序、负序是三相运算的结果，不能选相。当发生区内外同时性故障，若外部故障强 于内部故障，可能拒动。又如，相电流突变量，一般突变量差动不能长期投入，计算突变量 时，减数为当前电流，被减数为前一周或前两周电流，由于被减数的复杂性，前一周或前两 周可能无故障、可能已经存在故障、可能发生振荡等。为了长期投入突变量差动，必须附加 苛刻的限制条件iA^ |2A/re，P|A/s |>|M/M - A4il，这两个条件同时满足几乎就是区内故障了。更何况，故障分量差动只是有限度地改变稳态量分相电流差动的制动系数。两类差 动有机结合，相互补充、相互制约。总之，故障分量差动帮助稳态量差动提高灵敏度；稳态量 差动帮助故障分量差动提高安全性。附图说明 图1为典型的变电站变压器的系统图及差动保护范围说明6 图2为变压器典型的差动继电器动作曲线； 图3为本专利技术提出的变压器差动继电器动作曲线； 图4为本专利技术功能实现的流程图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施方式做详细的说明。参见图1，典型的变电站变压器的系统图及差动保护范围说 明。 图1中曲线所包括的范围为差动保护继电器保护的范围，称为区内故障，采用变 压器各侧电流构成。曲线外的故障称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于稳态量与故障分量的变压器复合电流差动保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（１）通过变压器各侧电流互感器测量并计算变压器各侧稳态量电流和故障分量电流，其中所述故障分量电流为突变量电流、负序电流或零序电流中的任一种；（２）将所述变压器各侧稳态量电流绝对值最大的一侧作为稳态量差动保护的一端，将其余侧的稳态量电流和等效定为所述稳态量差动保护的另一端，上述稳态量差动保护的两端电流分别为＊↓［Ｍ］、＊↓［Σ－Ｍ］，稳态量差动电流记为＊↓［Σ］，其中＊↓［Σ－Ｍ］＝＊↓［Σ］－＊↓［Ｍ］；（３）将所述变压器各侧故障分量电流绝对值最大的一侧作为故障分量差动保护的一端，将其余侧的故障分量电流和等效定为所述故障分量差动保护的另一端，上述故障分量差动保护的两端电流分别为Ｆ＊↓［Ｍ］、Ｆ＊↓［Σ－Ｍ］，故障分量差动电流记为Ｆ＊↓［Σ］，其中Ｆ＊↓［Σ－Ｍ］＝Ｆ＊↓［Σ］－Ｆ＊↓［Ｍ］；（４）当同时满足以下变压器复合电流差动保护动作方程以及稳态量差动保护附加条件和故障分量差动保护附加条件时，变压器复合电流差动保护动作：＊＊＊其中，Ｋ，ｋ，ｋ↓［１］为制动系数，Ｋ值范围为０．５～２之间；ｋ取值范围为０．１～１之间；ｋ↓［１］取值范围为０．１～１之间；Ｉ↓［ｓｅｔ］为稳态量差动保护设定的阈值；ＦＩ↓［ｓｅｔ］分别为故障分量差动保护设定的阈值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳焕章，屠黎明，张德泉，肖远清，陈学道，聂娟红，李锋，黄少锋，冯勇，尹梁方，
申请(专利权)人：华中电网有限公司，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]