一种电抗器的差压检测继电保护方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及电抗器检测进行继电保护技术领域，具体为一种电抗器的差压检测继电保护方法及系统，具体包括：根据电感值影响关系确定影响比例最小的短路点；构建多段式干式空心电抗器的仿真模型，采集模型中每段电抗器的电压信号值；测量各段单元的电压信号，并根据对称关系进行差压信号计算得到多个差压数值；将多个差压数值分别与差压继电保护的最小标准值进行比较，判断干式空心电抗器的故障状态，根据故障状态实施继电保护。通过采集存在短路点的电抗器与其对称位置的电抗器的电压信号值，并计算对称布置的两个电抗器段单元之间的差压信号，从而使信号变化更加明显，同时设置最小标准值，能够使得系统继电保护动作更加迅速。速。速。

【技术实现步骤摘要】
一种电抗器的差压检测继电保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及电抗器检测进行继电保护
，具体为一种电抗器的差压检测继电保护方法及系统。

技术介绍

[0002]干式空心电抗器本质上是一种线性度良好的电感线圈，按功能主要分为限流电抗器、滤波电抗器和并联电抗器，分别起到限流、滤波、无功补偿等作用，能够解决电网短路容量过大、谐波超标、电网无功功率过剩和电压偏高的问题，从而提高电力系统的安全性和稳定性。
[0003]干式空心并联电抗器作为干式空心电抗器的典型代表，其具有容量大、电压等级高、价值高的特点，具有复杂的设计和较高的生产制造难度。据调研，GE、西门子等国外公司已研发出230kV以上的高压干式空心并联电抗器，其技术路线是采用传统低压电抗器的筒式结构，通过多台电抗器叠堆串联实现；国内也完成了多段多层式紧凑型电抗器的开发。考虑到高电压等级产品的需求，单节产品的设计方案都会导致高度、体积过于庞大，因此无论从生产实施，还是从运输考虑，220kV以上高电压等级的干式空心并联电抗器产品都必须采用多节串联式结构。
[0004]近年来，由于电网无功补偿设备的投切已全部改为采用自动电压调整方式(AVR，Automatic Voltage Regulation)，干式空心并联电抗器作为电网无功补偿的核心设备，因投切策略、投切阈值的不合理设置，导致产生较为频繁的投切，某变电站一年的投切频次甚至能够达到3000多次。即使在投切策略、阈值设置合理的情况下，自动投切的频次也较以往人工投切成倍增加。据统计，电网无功补偿设备全部改为AVR自动投切后，部分干式空心并联电抗器产品投切过于集中、频繁，导致产品绝缘恢复困难，使得电抗器的故障率大幅增加，投切过电压损坏已成为影响干式空心电抗器产品安全运行的重要因素。
[0005]干式空心电抗器产品在进行故障检测实施继电保护时，需要测量整个干式空心并联电抗器来确定故障点，但干式空心并联电抗器整体提交较大，且电抗器其结构上是由数千匝线圈组成，因此当某一匝线圈出现匝间短路，致使匝数损失后整相的电感值变化不明显，往往小于0.5％，其单相额定电流变化也极小，当前的过电压保护、过流保护往往还有20％，甚至50％以上的裕量，所以在故障早期继电保护基本不会动作，容易造成故障的扩展。

技术实现思路

[0006]为解决上述的问题，本专利技术提供了一种电抗器的差压检测继电保护方法及系统。
[0007]具体技术方案如下：
[0008]第一方面提供了一种电抗器的差压检测继电保护方法，具体包括：
[0009]分别从电抗器的轴向以及径向选取多个位置的线匝进行短路计算，解析得到短路线匝对电感值的影响关系，根据电感值影响关系确定影响比例最小的短路点；
[0010]基于短路线匝与电感值的影响关系，构建多段式干式空心电抗器的仿真模型，选取影响比例最小的短路点进行仿真模拟，采集模型中每段电抗器的电压信号值；
[0011]将存在短路点的电抗器与其对称位置的电抗器的电压信号值进行差压信号计算得到差压数值，该差压数值作为差压继电保护的最小标准值；
[0012]对待测多段式干式空心电抗器按照其对称关系进行段单元分组，测量各段单元的电压信号，并根据对称关系进行差压信号计算得到多个差压数值；
[0013]将多个差压数值分别与差压继电保护的最小标准值进行比较，判断干式空心电抗器的故障状态，根据故障状态实施继电保护。
[0014]在第一方面的具体实现方式中，所述影响比例最小的短路点为电抗器轴向两端线匝的内层匝线位置，用于进行仿真模拟。
[0015]进一步的，所述对待测多段式干式空心电抗器按照其对称关系进行段单元分组，具体方法为：
[0016]所述多段式干式空心电抗器从高压段单元至低压段单元为纵向镜像对称结构，设定多段式干式空心电抗器的总段数N为偶数，第1段单元与第N段单元，第2段单元与第N
‑
1段单元，
……
，第N/2段单元与第N/2+1段单元对称，根据对称关系对段单元进行分组，每组中包含2个段单元。
[0017]更进一步的，所述差压数值通过以下公式计算得到：
[0018][0019]其中，ΔU为差压数值；U为系统电压；L
N+1
‑
i
为第N+1
‑
i段单元的集成电感；L
i
’
为第i段单元的集成电感；CT为电压互感器变比；L
’
为单相电感值。
[0020]在第一方面的具体实现方式中，所述将多个差压数值分别与差压继电保护的最小标准值进行比较，判断干式空心电抗器的故障状态，根据故障状态实施继电保护，具体方法为：
[0021]若多个差压数值均小于最小标准值，则多段式干式空心电抗器不存在短路线匝，电抗器继续运行；
[0022]若多个差压数值中存在任一个差压数值大于或等于最小标准值，则多段式干式空心电抗器存在短路线匝，实施继电保护。
[0023]所述电抗器的差压检测继电保护方法还包括基于干式空心电抗器的故障状态和差压数值，确定故障的电抗器段单元。
[0024]进一步的，所述确定故障的电抗器段单元的具体方法为：
[0025]识别出差压数值大于或等于最小标准值的对称段单元，根据测得的对称段单元对应的电压信号值，电压信号值减小的段单元即为故障的电抗器段单元。
[0026]第二方面提供了一种电抗器的差压检测继电保护系统，用于多段式干式空心电抗器，所述多段式干式空心电抗器包括若干堆叠串联的干式空心电抗器，包括
[0027]若干电压互感电路：分别并联于所述干式空心电抗器段单元的两端，用于测量采集电压信号，并将采集的电信号转换成光信号；
[0028]信号光纤：用于连接电压互感电路与继电保护装置，将所述电压互感电路输出的光信号传递给继电保护装置；
[0029]继电保护装置：接收电压互感电路的测量电压信号进行差压信号计算，根据得到的多个差压信号值分别与差压继电保护的最小标准值进行比较，判断干式空心电抗器的故障状态，根据故障状态实施继电保护。
[0030]进一步的，所述电压互感电路包括电压互感器、光电转换模块和第一电感、第一电容和第二电容，所述第一电感一端连接电抗器的进线端，第一电感另一端依次连接第一电容和第二电容后，连接电抗器的出线端，所述电压互感器高压侧一端连接第一电容与第二电容的串联接点，高压侧另一端与电抗器出线端连接；所述电压互感器低压侧与光电转换模块耦合，所述光电转换模块输出端与信号光纤连接。
[0031]进一步的，该差压检测继电保护系统还包括仿真模块，用于基于短路线匝与电感值的影响关系，构建多段式干式空心电抗器的仿真模型，并选取电感值影响比例最小的短路点进行仿真模拟，确定差压继电保护的最小标准值。
[0032]有益效果在于：
[0033](1)本申请电压互感器低压侧与光电转换模块采用电磁耦合结构，能够将电信号转化为光信号，避免了干式空心并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电抗器的差压检测继电保护方法，其特征在于，包括：分别从电抗器的轴向以及径向选取多个位置的线匝进行短路计算，解析得到短路线匝对电感值的影响关系，根据电感值影响关系确定影响比例最小的短路点；基于短路线匝与电感值的影响关系，构建多段式干式空心电抗器的仿真模型，选取影响比例最小的短路点进行仿真模拟，采集模型中每段电抗器的电压信号值；将存在短路点的电抗器与其对称位置的电抗器的电压信号值进行差压信号计算得到差压数值，该差压数值作为差压继电保护的最小标准值；对待测多段式干式空心电抗器按照其对称关系进行段单元分组，测量各段单元的电压信号，并根据对称关系进行差压信号计算得到多个差压数值；将多个差压数值分别与差压继电保护的最小标准值进行比较，判断干式空心电抗器的故障状态，根据故障状态实施继电保护。2.根据权利要求1所述的一种电抗器的差压检测继电保护方法，其特征在于，所述影响比例最小的短路点为电抗器轴向两端线匝的内层匝线位置，用于进行仿真模拟。3.根据权利要求1所述的一种电抗器的差压检测继电保护方法，其特征在于，所述对待测多段式干式空心电抗器按照其对称关系进行段单元分组，具体方法为：所述多段式干式空心电抗器从高压段单元至低压段单元为纵向镜像对称结构，设定多段式干式空心电抗器的总段数N为偶数，第1段单元与第N段单元，第2段单元与第N
‑
1段单元，
……
，第N/2段单元与第N/2+1段单元对称，根据对称关系对段单元进行分组，每组中包含2个段单元。4.根据权利要求3所述的一种电抗器的差压检测继电保护方法，其特征在于，所述差压数值通过以下公式计算得到：其中，ΔU为差压数值；U为系统电压；L
N+1
‑
i
为第N+1
‑
i段单元的集成电感；L
i
’
为第i段单元的集成电感；CT为电压互感器变比；L
’
为单相电感值。5.根据权利要求1所述的一种电抗器的差压检测继电保护方法，其特征在于，所述将多个差压数值分别与差压继电保护的最小标准值进行比较，判断干...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广东，张晓亮，李博文，吴玉坤，
申请(专利权)人：北京电科能创技术有限公司，
类型：发明
国别省市：