專利名稱：一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法
—種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法技術(shù)領(lǐng)域
本 發(fā)明涉及內(nèi)置繞組互感器三相變壓器匝間短路保護(hù)方法，具體涉及一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，屬于電力主設(shè)備保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
電力變壓器作為電力系統(tǒng)中大量使用的電氣主設(shè)備，它的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。傳統(tǒng)三相變壓器普遍采用縱差保護(hù)和瓦斯保護(hù)雙重配置作為主保護(hù)。 其中，傳統(tǒng)縱差保護(hù)的電流互感器裝設(shè)在變壓器到斷路器之間的引出線上，流過差動繼電器的電流在變壓器正常運(yùn)行或外部故障時為不平衡電流，在內(nèi)部故障時為總的故障電流， 為了滿足選擇性，差動繼電器的動作電流必須大于最大不平衡電流。但對于匝間短路，當(dāng)短路的匝數(shù)較小時，其短路匝故障電流很大但反映到變壓器引出線的電流變化很小，傳統(tǒng)的差動保護(hù)對其不靈敏，這將可能導(dǎo)致故障繼續(xù)發(fā)展惡化，從而影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全。為了避免這種情況的發(fā)生，傳統(tǒng)保護(hù)中常常需要借助瓦斯保護(hù)來完成繞組匝間短路保護(hù)的目的。 但是對于干式變壓器，沒有瓦斯繼電器，這時內(nèi)部匝間故障保護(hù)就成為一大問題。
因此，設(shè)計一種高度靈敏、不受其他類型故障時三相不平衡電流影響的新型匝間保護(hù)十分必要，本方法就在新型內(nèi)置繞組互感器基礎(chǔ)上基于電流比變化量來有效解決這一問題。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有變壓器匝間短路保護(hù)中差動保護(hù)的整定值設(shè)定較高，而匝間短路的保護(hù)測量值較低，保護(hù)不能有效識別的問題，本發(fā)明提供一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，它不受變壓器外部故障或內(nèi)部其他類型故障造成的三相不平衡電流的影響，能提高保護(hù)動作的靈敏度，同時具有良好的選擇性，從而顯著提高變壓器匝間短路保護(hù)正確動作率。
本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，本方法采用啟動判別加延時驗證的保護(hù)模式，按如下步驟進(jìn)行(1)在三相變壓器每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)安裝電流互感器，且同一繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流互感器完全相同，由電流互感器采集每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)入線端電流；(2)根據(jù)各電流互感器采集得到的電流數(shù)據(jù)計算出每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流之比NfiJ，再以ω為時間間隔，得到相鄰兩時刻電流比變化量坤，令此電流比變化量為啟動電流比變化量；所述時間間隔紀(jì)按躲過匝間故障暫態(tài)過程考慮，取3 5 個周波；(3)以電流互感器采集到的電流數(shù)據(jù)均不為零、且任意相啟動電流比變化量的絕對值大于設(shè)定的保護(hù)整定值這兩個條件為保護(hù)延時啟動判據(jù)，當(dāng)啟動條件成立時，開啟保護(hù)延時；否則重復(fù)步驟(3)進(jìn)行保護(hù)延時啟動判斷；(4)令保護(hù)延時啟動后每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流比與延時前對應(yīng)相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流比之差為動作電流比變化量Δη/ζ),若三相中任意一相的動作電流比變化量大于設(shè)定的保護(hù)整定值，且啟動后的延時大于設(shè)定的延時校驗時間，則保護(hù)動作條件成立，進(jìn)入下一步；否則重復(fù)步驟(3)重新開始延時啟動條件的判定；設(shè)定的延時校驗時間按系統(tǒng)故障到故障消除的時間計算，為5 IOs ；(5)進(jìn)行變壓器抽頭調(diào)節(jié)判定，若不是變壓器抽頭調(diào)節(jié)，則認(rèn)為是匝間短路故障，保護(hù)裝置即可動作，跳開變壓器各側(cè)的斷路器，切除繞組故障。
本發(fā)明計算原邊側(cè)與副邊側(cè)的電流比及相鄰時間間隔的電流比變化量；在變壓器正常運(yùn)行情況下，內(nèi)部繞組磁通結(jié)構(gòu)不變，電流比保持恒定，相鄰時刻的電流比變化量幾乎為O。當(dāng)變壓器繞組匝間短路時，等效于內(nèi)部繞組匝數(shù)的變化，此時電流比變化量的絕對值超過保護(hù)動作整定值。但當(dāng)變壓器發(fā)生其他類型故障時，電流比變化量也可能大于保護(hù)整定值，此時保護(hù)應(yīng)閉鎖；由于輕微匝間短路故障能允許較長時間存在，但其他類型故障會被縱差保護(hù)及時切除，因此采取啟動判別加延時動作的方式來躲過其他類型故障的影響。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的匝間短路保護(hù)方法具有如下有益效果I)采用本發(fā)明啟動判別加延時驗證的方法，不受外部故障或內(nèi)部其他故障的影響，能夠正確識別微小的匝間短路，從而顯著提高變壓器匝間短路保護(hù)的靈敏度，并且在干式變壓器中也同樣適用。
2)當(dāng)變壓器出現(xiàn)其他類型故障時，在延時整定時間內(nèi)被變壓器縱差保護(hù)切除，而匝間短路故障可以待延時后再行處理，由于此延時元件的設(shè)立，使本保護(hù)具有良好的選擇性，從而顯著提高保護(hù)的正確動作率。
3)由于繞組各側(cè)三相裝設(shè)的電流互感器的變比、型號參數(shù)完全相同，且保護(hù)不受外部故障時三相不平衡電流的影響，因此保護(hù)整定值設(shè)定較低，輕微匝間短路引起的保護(hù)測量值的變化也可以被有效辨識，保護(hù)的可靠性較高。
總之，采用本發(fā)明保護(hù)方法不受其他類型故障的影響，可以有效辨識變壓器內(nèi)部匝間短路的微小電流比的變化，具有高靈敏性、選擇性及正確動作率。


圖1為繞組內(nèi)置互感器三相變壓器Y/Λ接線時所采集電流位置圖。
圖2為繞組內(nèi)置互感器三相變壓器Y/y接線時所采集電流位置圖。
圖3為采用電磁式電流互感器時，微機(jī)變壓器保護(hù)硬件部分連接圖。
圖4為采用光電式/電子式電流互感器的數(shù)字式變壓器保護(hù)的分層分布連接圖。
圖5為基于電流比變化量的三相變壓器繞組匝間短路保護(hù)邏輯圖。
具體實施方式
在變壓器正常運(yùn)行情況下，內(nèi)部磁通結(jié)構(gòu)不變，電流比基本保持恒定，相鄰時刻的電流比變化量幾乎為O。當(dāng)變壓器繞組匝間短路時，等效于內(nèi)部繞組匝數(shù)的變化，從而電流比變化，變化量的絕對值超過保護(hù)動作整定值。當(dāng)變壓器發(fā)生其他類型故障時，電流比差值也可能大于保護(hù)整定值，但此時保護(hù)應(yīng)閉鎖。匝間短路故障能允許較長時間存在，但其他類型故障會被縱差保護(hù)及時切除。利用允許帶故障運(yùn)行時間存在差異的特性，本發(fā)明采取啟動判別加延時動作的方式來躲過其他類型故障對匝間短路保護(hù)的影響，當(dāng)檢測到啟動電流比變化量大于保護(hù)整定值時，保護(hù)延時元件啟動，按整定的動作時間延時，延時后電流比與正常運(yùn)行時電流比相比，若其差值仍然超過動作整定值且不為變壓器抽頭調(diào)節(jié)則保護(hù)裝置動作，且同時跳開變壓器 各側(cè)的斷路器切除繞組故障。這種基于電流比變化量的匝間短路保護(hù)方式不受其他類型故障的影響，可以識別變壓器內(nèi)部匝間短路的微小電流比的變化， 有效的識別并切除故障從而杜絕其發(fā)展成為更嚴(yán)重故障的可能，且具高靈敏性、選擇性及正確動作率。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明具體實現(xiàn)步驟如下I、采集內(nèi)置繞組互感器三相變壓器繞組入線端的電流電流采集采用電磁式、光電式或者電子式電流互感器；電磁式電流互感器采集電流，經(jīng)過電纜傳到微機(jī)變壓器保護(hù)裝置實現(xiàn)匝間保護(hù)；或者采用光電式、電子式電流互感器，經(jīng)過光纖傳到合并器及數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置實現(xiàn)匝間保護(hù)。
以圖1的Υ/Λ接線繞組內(nèi)置互感器三相變壓器為例說明如下分別采集原邊側(cè) CTA2與副邊側(cè)CTa2的入線端電流//O、//O ,原邊側(cè)CTB2與副邊側(cè)CTb2的入線端電流IjVJiM ,原邊側(cè)CTC2與副邊側(cè)CTc2的入線端電流。
IiM——原邊側(cè)A相入線端電流互感器的電流值；I1M—原邊側(cè)B相入線端電流互感器的電流值； ic(t)—原邊側(cè)c相入線端電流互感器的電流值；IJt)—副邊側(cè)a相入線端電流互感器的電流值； i/t)—副邊側(cè)b相入線端電流互感器的電流值； i/t)—副邊側(cè)c相入線端電流互感器的電流值；圖2為繞組內(nèi)置互感器三相變壓器Y/y接線時所采集電流位置圖。圖1和圖2中黑色粗實線表示引出線，標(biāo)注的電流為需要采集的電流值。圖3為采用電磁式電流互感器時， 微機(jī)變壓器保護(hù)硬件部分連接圖。電磁式電流互感器(CT)實時采集的電流數(shù)據(jù)通過電纜傳輸?shù)奖Ｗo(hù)室，經(jīng)過模擬低通濾波器(ALF)濾波、采樣保持(S/Η)、模擬切換開關(guān)(MUX)、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后得到實時的數(shù)字信號。
圖4為采用光電式/電子式電流互感器的數(shù)字式變壓器保護(hù)的分層分布連接圖。
2、計算保護(hù)延時啟動條件中各相繞組匝數(shù)啟動電流比變化量發(fā)生匝間短路時，等效于變壓器繞組的匝數(shù)改變，反映在變壓器兩側(cè)電流的比值將會改變，因此可通過監(jiān)視和判斷變壓器兩側(cè)電流的比值的變化來識別變壓器內(nèi)部是否出現(xiàn)了匝間短路；以Μ為時間間隔，將采集到的電流數(shù)據(jù)，通過保護(hù)軟件計算出各相的匝數(shù)變比如式(I )，進(jìn)一步計算出各相啟動電流比變化量如式(2)
權(quán)利要求
1.一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行 (1)在三相變壓器每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)安裝電流互感器，且同一繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流互感器完全相同，由電流互感器采集每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)入線端電流； (2)根據(jù)各電流互感器采集得到的電流數(shù)據(jù)計算出每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流之比_)，再以Δ 為時間間隔，得到相鄰兩時刻電流比變化量^印，=卻，令此電流比變化量為啟動電流比變化量； (3)以電流互感器采集到的電流數(shù)據(jù)均不為零、且任意相啟動電流比變化量的絕對值大于設(shè)定的保護(hù)整定值這兩個條件為保護(hù)延時啟動判據(jù)，當(dāng)啟動條件成立時，開啟保護(hù)延時；否則重復(fù)步驟(3)進(jìn)行保護(hù)延時啟動判斷； (4)令保護(hù)延時啟動后每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流比與延時前對應(yīng)相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流比之差為動作電流比變化量，若三相中任意一相的動作電流比變化量大于設(shè)定的保護(hù)整定值，且啟動后的延時大于設(shè)定的延時校驗時間，則保護(hù)動作條件成立，進(jìn)入下一步；否則重復(fù)步驟(3)重新開始延時啟動條件的判定； (5)進(jìn)行變壓器抽頭調(diào)節(jié)判定，若不是變壓器抽頭調(diào)節(jié)，則認(rèn)為是匝間短路故障，保護(hù)裝置即可動作，跳開變壓器各側(cè)的斷路器，切除繞組故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，其特征在于第(4)步所述的設(shè)定的延時校驗時間按系統(tǒng)故障到故障消除的時間計算，為5 10s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，其特征在于第(2)步所述的時間間「Rj按躲過匝間故障暫態(tài)過程考慮，取3 5個周波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，其特征在于第(I)步所述的電流互感器為電磁式電流互感器；電磁式電流互感器采集電流，經(jīng)過電纜傳到微機(jī)變壓器保護(hù)裝置實現(xiàn)匝間保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，其特征在于第(I)步所述的電流互感器為光電式或者電子式電流互感器；光電式或者電子式電流互感器，經(jīng)過光纖傳到合并器及數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置實現(xiàn)匝間保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，其特征在于第(3)步和第(4)步所述的保護(hù)整定值按公式= 設(shè)定，式中Mmt為保護(hù)整定值；α為保護(hù)動作系數(shù)，取1.2 1.3 ^力電流比變化量最大誤差，按公式& =計算，式中力變壓器原邊側(cè)互感器變比；n為變壓器副邊側(cè) nIl**nuII互感器變比；1 為變壓器額定匝數(shù)比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法，先根據(jù)各電流互感器采集得到的電流數(shù)據(jù)計算出每相繞組原邊側(cè)與副邊側(cè)電流之比，再得到相鄰兩時刻電流比變化量；然后進(jìn)行保護(hù)延時啟動判據(jù)，成立時開啟保護(hù)延時，否則重復(fù)保護(hù)延時啟動判據(jù)；接著進(jìn)行保護(hù)動作條件成立判斷，不成立重復(fù)保護(hù)延時啟動判據(jù)，如果成立，進(jìn)行變壓器抽頭調(diào)節(jié)判定，若不是變壓器抽頭調(diào)節(jié)，則保護(hù)裝置即可動作，跳開變壓器各側(cè)的斷路器，切除繞組故障；本方法不受變壓器外部故障或內(nèi)部其他類型故障造成的三相不平衡電流的影響，能提高保護(hù)動作的靈敏度，同時具有良好的選擇性，從而顯著提高變壓器匝間短路保護(hù)正確動作率。
文檔編號H02H7/045GK102983550SQ20121044638
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者熊小伏, 王嬙 申請人:重慶大學(xué)