變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法與流程
2023-09-18 18:21:05
本發明涉及一種全接線變壓器，尤其涉及一種全接線的變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針相位補償方法，屬於電力輸配電網絡的繼電保護控制技術。
背景技術：
由於變壓器各側電流可能相位不一致，因此變壓器縱聯差動保護(以下簡稱變壓器差動保護)要進行電流相位補償。變壓器差動保護電流相位補償的方法有兩種：1、傳統的硬體移相：比如YNd11變壓器Y側電流互感器TA二次繞組採用三角d-11接線、d側電流互感器TA二次繞組採用星形Y-12接線；2、軟體移相：即利用軟體程序和計算公式進行電流移相來完成相位補償。目前，220kV及以上變壓器保護一般為主保護後備保護一體化設計、雙重化配置，主保護後備保護一體化設計即為主保護和所有的後備保護均在一個機箱內使用同一個硬體和軟體，變壓器主保護後備保護每側的電流、電壓均是採用電流互感器TA、電壓互感器同一組二次繞組。由於主保護後備保護一體化變壓器保護電流迴路是採用的同一個電流迴路，因此不能採用傳統的硬體移相進行電流相位補償，因此變壓器各側的電流互感器TA必須採用星形接法，採用電流軟體移相進行相位補償。110kV及以下微機變壓器差動保護目前也不採用傳統的硬體移相進行電流相位補償，各側的電流互感器TA一般也採用星形接法，也採用差動保護的電流軟體相位補償，並逐步向主保護後備保護一體化設計、雙套化配置過渡。但是目前各變壓器保護製造廠商只設計了YNd11、YNd1和YNyn12這幾種變壓器接線組別及其接線組合差動保護電流軟體相位補償方法，沒有設計其他接線組別和接線組合方式的變壓器差動保護電流軟體相位補償方法。本發明將提出一種全接線變壓器差動保護高壓側正序電流順時針負序電流逆時針軟體相位補償技術方案。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，應用於輸配電網絡的各種電壓等級變電所各種電壓等級主變壓器，應用於全接線變壓器差動保護裝置的電流軟體相位補償，適用於變壓器低壓側1-12點任意組合接線組別的變壓器縱聯差動保護裝置，以完全符合變壓器差動保護電流相位補償的要求。
本發明的目的通過以下技術方案予以實現：
一種變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，包括：
步驟1：將變壓器高壓側、低壓側電流互感器TA二次繞組均接為星形接法；
步驟2：以低壓側a相、b相、c相的TA二次電流為基準，對於低壓側，因為要消除零序電流對差動保護的影響，所以參與差動保護差流計算的a相電流b相電流c相電流分別為：
(1-3)式中為裝置低壓側參與差流計算的a相電流、b相電流、c相電流；為接入裝置低壓側的a相、b相、c相TA二次電流；其中，
步驟3：將高壓側A相、B相、C相的TA二次電流按照與低壓側a相、b相、c相的二次電流同相位的原則進行相位移相；
首先將高壓側A相、B相、C相分解為正序電流和負序電流，其中正序電流為：
負序電流分別為：
(4-9)式中為接入裝置高壓側A相、B相、C相的TA二次電流，a＝ej120°為旋轉因子；
參與差動保護差流計算的A相電流B相流和C相電流按下列公式進行移相：
(10-12)式中n為變壓器接線組別鐘點數1-12。
本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現：
前述變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，可應用於全接線變壓器。
前述變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，在微機型變壓器差動保護裝置中運行應用。
前述變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，在PLC型變壓器差動保護裝置中運行應用。
前述變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，所述電流互感器TA型號為LJZ系列。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：1.適用於輸配電網絡變電所各種電壓等級的所有接線變壓器縱聯差動保護裝置的電流相位補償；2.本發明全接線變壓器差動保護裝置的電流軟體相位補償方案簡單清晰，容易實現；3.全接線變壓器差動保護裝置的電流軟體相位補償方案適用於變壓器高壓側1-12點任意組合接線組別的變壓器縱聯差動保護裝置的電流軟體相位補償。
附圖說明
圖1是本發明的1-12接線組別變壓器接線圖；
圖2是本發明的YNd1接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖3是本發明的YNy2接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖4是本發明的YNd3接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖5是本發明的YNy4接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖6是本發明的YNd5接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖7是本發明的YNy6接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖8是本發明的YNd7接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖9是本發明的YNy8接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖10是本發明的YNd9接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖11是本發明的YNy10接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖12是本發明的YNd11接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖13是本發明的YNy12接線變壓器兩側電流軟體補償後的向量圖，圖(a)是高壓側，圖(b)是低壓側；
圖14是本發明的變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。由於微機變壓器保護一般為主保護後備保護一體化設計、雙重化配置，變壓器差動保護要求任一接線組別變壓器高壓側、低壓側電流互感器TA二次繞組均接為星形接法。
本發明的變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，如圖14所示包括：
步驟1：將變壓器高壓側、低壓側電流互感器TA二次繞組均接為星形接法；
步驟2：以低壓側a相、b相、c相的TA二次電流為基準，對於低壓側，因為要消除零序電流對差動保護的影響，所以參與差動保護差流計算的a相電流b相電流c相電流分別為：
(1-3)式中為裝置低壓側參與差流計算的a相電流、b相電流、c相電流；為接入裝置低壓側的a相、b相、c相TA二次電流；其中，
步驟3：將高壓側A相、B相、C相的TA二次電流按照與低壓側a相、b相、c相的二次電流同相位的原則進行相位移相；
首先將高壓側A相、B相、C相分解為正序電流和負序電流，其中正序電流為：
負序電流分別為：
(4-9)式中為接入裝置高壓側A相、B相、C相的TA二次電流，a＝ej120°為旋轉因子；
參與差動保護差流計算的A相電流B相流和C相電流按下列公式進行移相：
(10-12)式中n為變壓器接線組別鐘點數1-12。
通過上述相位轉換，使任一接線組別的變壓器高壓側與低壓側參與差動保護各相差流計算的A相電流與a相電流相位一致、B相電流與b相流相位一致、C相電流與c相電流相位一致。
在上述步驟2中，對於所有12種接線組別變壓器差動保護，低壓側採用在相電流中消去零序電流，防止變壓器差動保護由於零序電流影響而產生的誤動作。公式(1-3)的意義就是把低壓側看作接線組別12點，按接線組別12點微機變壓器差動保護軟體電流相位補償方法進行相位補償。
在上述步驟3中，對於所有12種接線組別變壓器差動保護，變壓器高壓側採用高壓側A相、B相、C相分解為正序電流和負序電流，自動消去零序電流，防止變壓器差動保護由於零序電流影響而產生的誤動作。
在上述步驟2、步驟3中對於所有12種接線組別變壓器差動保護，相位補償是以低壓側為基準採用高壓側移相的方法。在上述步驟3中，對於所有12種接線組別變壓器差動保護，公式(10-12)是12種接線組別微機變壓器差動保護軟體電流相位補償的通用移相公式。
在上述步驟3中公式(10-12)的物理意義就是:(1)正序各相電流是高壓側為基準，順時針旋轉n×30°後與低壓側各相電流相位一致，n為變壓器接線組別1-12，(2)負序各相電流是高壓側為基準，逆時針旋轉n×30°後與低壓側各相電流相位一致，n為變壓器接線組別1-12；(3)正序電流和負序電流合成的高壓側各相電流與低壓側各相電流相位一致。
如圖1所示為本發明的1-12接線組別變壓器接線圖。其中圖1(a)為YNd1接線，圖1(b)為YNy2接線，圖1(c)為YNd3接線，圖1(d)為YNy4接線，圖1(e)為YNd5接線，圖1(f)為YNy6接線，圖1(g)為YNd7接線，圖1(h)為YNy8接線，圖1(i)為YNd9接線，圖1(j)為YNy10接線，圖1(k)為YNd11接線，圖1(l)為YNy12接線。
本發明12種接線組別微機變壓器差動保護軟體電流相位補償的通用移相公式推導過程如下：
1)Yd1接線變壓器
對於高壓側，按照圖2所述的移相向量圖，得到高壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
2)Yy2(包括YNyn2等)接線變壓器
對於低壓側，因為高壓側的負C相電流與低壓側的a相電流同相，所以高壓側接入差動保護的A相電流要按負C相電流進行移相，且要消除零序電流，向量圖見圖3，所以所以低壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
3)Yd3變壓器
對於高壓側，按照圖4所述的移相向量圖，得到所以高壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
4)Yy4(包括YNyn4等)
對於高壓側，因為高壓側的B相電流與低壓側的a相電流同相，所以高壓側接入差動保護的A相電流要按B相電流進行移相，且要消除零序電流，向量圖見圖5，所以低壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
5)Yd5接線變壓器
對於高壓側，按照圖6所述的移相向量圖，得到高壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
6)Yy6(包括YNyn6等)接線變壓器
對於高壓側，因為的高壓側負A相電流與低壓側的a相電流同相，所以高壓側接入差動保護得的A相電流要按高壓側的負A相電流進行移相，且要消除零序電流，向量圖見圖7，所以所以低壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
7)Yd7接線變壓器
對於高壓側，按照圖8所述的移相向量圖，得到高壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
8)Yy8(包括YNyn8等)接線變壓器
對於高壓側，因為高壓側的C相電流與低壓側的a相電流同相，所以高壓側接入差動保護得的A相電流要按C相電流進行移相，且要消除零序電流，向量圖見圖9，所以低壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
9)Yd9接線變壓器
對於高壓側，按照圖10所述的移相向量圖，得到高壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
10)Yy10(包括YNyn10等)接線變壓器
對於高壓側，因為高壓側的負B相電流與低壓側的a相電流同相，所以高壓側接入差動保護的A相電流要按負B相電流進行移相，且要消除零序電流，向量圖見圖11，所以有：
同理
11)Yd11接線變壓器
對於高壓側，按照圖6所述的移相向量圖，得到高壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
12)Yy12(包括YNyn12等)接線變壓器
對於高壓側，因為高壓側的A相電流與低壓側的a相電流同相，所以高壓側接入差動保護的A相電流要按A相電流進行移相，還要消除零序電流，向量圖見圖13，所以高壓側接入差動保護的A相電流為：
同理
(4)通用移相公式
由上述分析可得到通用移相公式，並採用低壓側移相。
1)對於低壓側因為要消除零序電流，所以有：
2)對於高壓側，有通用移相公式
(50-60)式中n為變壓器接線組別鐘點數1-12。
本發明變壓器差動保護高壓側正序順時針負序逆時針補償方法，在微機型變壓器差動保護裝置或在PLC型變壓器差動保護裝置中運行應用。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍內。