一種主變壓器斷相監測方法與流程
2023-09-22 10:22:43 1
1.本發明屬於電力系統繼電保護技術領域，具體涉及一種主變壓器斷相監測方法。
背景技術：
2.2021年12月，寧夏750kv沙湖變3號主變高壓側c相套管發生斷裂故障，導致變壓器斷相運行，在低負荷條件下，長時間無保護告警。現有主變保護裝置無法對主變斷相類故障進行有效判別與快速切除。監控及運行人員缺少準確的告警信息提示，在主變低負荷運行狀況下發生斷相故障，可能出現長時間無告警上送。主變套管內部發生斷相故障，如果無法快速感知並採取必要的處理手段，存在套管掉落導致主變近區故障的風險，嚴重時可能導致主變內部爆燃、絕緣擊穿、繞組變形等永久性損傷。
3.近年來，國內對輸電線路斷相故障已有一定的研究，並取得一定的成就。針對變壓器斷相保護，特別是變壓器輕載或空載狀態的斷相檢測，許繼集團有限公司提出了注入式變壓器線路斷相保護方法和基於光學電流互感器(optical current transducer，oct)的變壓器斷相保護方案，以及南京南瑞繼保電氣有限公司提出了基於光學電流互感器(optical current transducer，oct)的變壓器斷相保護方案。其中注入式變壓器線路斷相保護的基本原理是通過變壓器接地中性點向系統注入非工頻信號(小信號)，檢測注入信號的電流、電壓並根據電流、電壓的變化特徵，採用綜合特徵判據實現判別變壓器斷相運行工況的一種方法。而基於光學電流互感器oct的變壓器斷相檢測方法是通過光學電流互感器oct測量變壓器高壓側三相電流，根據電流判斷是否發生斷相故障。
4.但是注入式變壓器線路斷相保護應用時變壓器高壓側中性點需直接接地(其它各側接地方式不限)，可以是單臺或多臺並列運行變壓器系統，變電站750kv的主變壓器一般為分相自耦變壓器，其中性點接地方式及系統零序阻抗均不同於核電廠的啟備變，因此注入式變壓器線路斷相保護原理不適應於主變壓器的斷相監控。基於光學電流互感器oct的變壓器斷相檢測方法需要將oct一次傳感器製成光纜，套裝在主變高壓套管上，一隻oct光學電流互感器的成本約30萬元，共需要3隻，成本相對較高。現有技術經長延時給出告警信號或跳閘，主變套管內部發生斷相故障，如果無法快速感知並採取必要的處理手段，存在套管掉落導致主變近區故障的風險，嚴重時可能導致主變內部爆燃、絕緣擊穿、繞組變形等永久性損傷的問題。
技術實現要素：
5.本發明的目的在於提供一種主變壓器斷相監測方法，用以解決現有技術對變電站斷相故障檢測不靈敏的問題。
6.為解決上述技術問題，本發明提供了一種主變壓器斷相監測方法，包括如下步驟：
7.1)獲取主變壓器的數據信息；所述數據信息包括：高壓側三相電流、低壓側套管三相電流以及高壓側三相電壓；
8.2)根據獲取的數據信息對斷相故障條件進行判斷；所述斷相故障條件包括：
9.a)某相高壓側相電流小於最小負荷電流整定值的設定倍數且，高壓側零序電流分量與高壓側正序電流分量比值大於零序電流不對稱度整定值或高壓側負序電流分量與高壓側正序電流分量比值大於負序電流不對稱度整定值；
10.b)低壓側零序電流分量大於低壓側套管不平衡零序電流門檻整定值；
11.c)高壓側負序電壓分量大於負序電壓整定值或，高壓側零序電壓分量大於零序電壓整定值或，高壓側線電壓小於線電壓整定值；
12.3)若a)和b)滿足，且c)不滿足，則主變壓器對應相發生斷相故障。
13.其有益效果為：實時監測主變壓器高壓側三相電流，同時檢測主變壓器高壓側三相電壓以及主變壓器低壓側套管三相電流，當電流、電壓判據符合斷相條件時，則判定為發生斷相故障。本發明的方法因獲取的數據不僅有高壓側三相電流，還包括低壓側套管三相電流以及高壓側三相電壓，即獲取的數據多，進而通過獲取的數據，能夠全面的分析主變壓器是否發生斷相故障，並且基於本發明的方法能夠確定是哪一相發生了斷相故障，即能夠解決主變壓器低負荷運行狀況下高壓側發生斷相故障難以判別的問題，解決了主變保護對斷相故障檢測不靈敏的問題。
14.進一步地，斷相故障條件a)的公式為：
[0015][0016]
其中，i
φ
為主變高壓側a、b、c三相中的某一相電流，i
p
為最小負荷電流整定值，i
h0
為高壓側零序電流分量，i
h1
為高壓側正序電流分量，i
h2
為高壓側負序電流分量，k
0set
為零序電流不對稱度整定值，k
2set
為負序電流不對稱度整定值。
[0017]
進一步地，斷相故障條件b)的公式為：
[0018]
(i
l0
＞i
0set
)；
[0019]
其中，i
10
為低壓側零序電流分量，i
0set
為低壓側套管不平衡零序電流門檻整定值。
[0020]
進一步地，斷相故障條件c)的公式為：
[0021][0022]
其中，u0為高壓側零序電壓分量，u2為高壓側負序電壓分量，u
線max
為高壓側線電壓最大值，u
2set
為負序電壓整定值，u
0set
為零序電壓整定值，u
set
為線電壓整定值。
[0023]
進一步地，步驟2)中，通過斷相監控裝置對斷相故障條件進行判斷；所述斷相監控裝置包括主變壓器高壓側斷相檢測模塊、主變壓器低壓側套管電流ct二次斷線輔助模塊以及高壓側電壓非故障檢測模塊。
[0024]
基於不同的模塊進行判斷的過程，實現了對獲取數據的精細化處理，並且基於分模塊的判斷過程，因每個模塊處理的數據減少，相應的處理時間縮短，進而加快了判斷速度，並且基於處理的數據減少，每個模塊的誤差概率降低，進而得到的處理結果更加可靠。
[0025]
進一步地，為了解決主變壓器低負荷運行狀況下測量數據可靠性問題，步驟1)中，
通過測量級ct獲取高壓側三相電流。
[0026]
進一步地，為了保證獲取數據的精度，測量級ct的準確級次為0.5級或0.2s級。
[0027]
進一步地，步驟1)中，所述低壓側套管三相電流通過測量低壓側三角繞組內部電流得到。
[0028]
進一步地，所述最小負荷電流整定值取值範圍為2％～5％的二次額定電流，低壓側套管不平衡零序電流門檻整定值取值範圍為10ma～40ma，負序電壓整定值取值範圍為2v～6v，零序電壓整定值取值範圍為4v～8v，線電壓整定值取值範圍為60％～70％的二次額定電壓。
[0029]
進一步地，為躲過主變壓器及相鄰系統的各種故障暫態幹擾，步驟3)中，當主變壓器發生斷相故障後，經設定延時時間後進行主變壓器的斷相保護動作。
附圖說明
[0030]
圖1是本發明的一個典型應用電氣主接線以及主變壓器斷相監控裝置的接線圖；
[0031]
圖2是本發明的a相斷相故障判別邏輯圖；
[0032]
圖3是本發明的b相斷相故障判別邏輯圖；
[0033]
圖4是本發明的c相斷相故障判別邏輯圖。
具體實施方式
[0034]
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明了，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
[0035]
主變壓器斷相監測方法實施例：
[0036]
本實施例通過檢測主變壓器高壓側三相電流、主變壓高壓側三相電壓以及主變壓器低壓側套管三相電流，當檢測到的數據滿足斷相判據時，則判定為發生斷相故障，並經延時給出告警信號或跳閘。如圖1所示為本實施例使用的一個典型應用電氣主接線(以某750kv變電站主變壓器系統為例說明該方法的具體實施方式)，主變壓器為三單相三繞組自耦變壓器，yn/yn/d-11接線，高壓側為750kv 3/2接線，低壓側為三角繞組接線，斷相監控裝置接入模擬量包括主變高壓側三相電流、主變高壓側三相電壓以及主變低壓側套管三相電流，其中主變高壓側三相電流通過測量級ct獲得，測量級ct(電流互感器)準確級次為0.5(作為其他實施方式準確級次還可以為0.2s)，例如變比為1200/2a，測量ct只要求在正常電流下保證較高的準確度，以保證測量準確，其精度等級(即準確級次)通常有0.1、0.2、0.5、1.0、3.0以及5.0級，且精度等級數值越大，精度越低，帶s的精度等級是特殊ct，要求在1％～120％負荷範圍內精度足夠高，一般取5個負荷點測量其誤差應小於規定的範圍；主變低壓側套管三相電流通過保護級ct獲得，例如變比為2000/1a。實施變電站主變壓器高壓側斷相監控的具體步驟如下：
[0037]
1)斷相監控裝置實時獲取主變壓器高壓側三相電流(ia、ib以及ic)、高壓側零序電流分量(i
h0
)、高壓側正序電流分量(i
h1
)、高壓側負序電流分量(i
h2
)、高壓側三相相電壓(ua、ub以及uc)、高壓側三相線電壓(u
ab
、u
bc
以及u
ca
)、高壓側零序電壓分量(u0)、高壓側正序電壓分量(u1)、高壓側負序電壓分量(u2)、主變低壓側套管三相電流(i
la
、i
lb
以及i
lc
)以及低壓側零序電流分量(i
10
)。
[0038]
2)根據主變壓器參數、測量ct變比以及高壓側測量級電流互感器準確級次確定最小負荷電流整定值i
p
，i
p
一般取值範圍為2％～5％二次額定電流，本實施例中變壓器的一次額定電流為1132.1a，高壓側測量ct變比為1200/2a，即二次額定電流為1.887a，進而2％額定電流為37.74ma，即最小負荷電流整定值i
p
可整定為40ma。還確定零序電流不對稱度整定值k
0set
、負序電流不對稱度整定值k
2set
、低壓側套管不平衡零序電流門檻整定值i
0set
、負序電壓整定值u
2set
、零序電壓整定值u
0set
以及線電壓整定值u
set
；本實施例中k
0set
取值為0.2，k
2set
取值為0.2，i
0set
一般取值範圍為10ma～40ma(本實施例取值10ma)，u
2set
一般取值範圍為2v～6v(本實施例取值4v)，u
0set
一般取值範圍為4v～8v(本實施例取值5v)，u
set
一般取值範圍為60％～70％二次額定電壓(本實施例取值70v)。
[0039]
3)斷相監控裝置進行斷相故障判別。
[0040]
斷相監控裝置包括主變壓器高壓側斷相檢測模塊、主變壓器低壓側套管電流ct二次斷線輔助模塊以及高壓側電壓非故障檢測模塊，各模塊判別如下：
[0041]
主變壓器高壓側斷相檢測模塊判別公式：
[0042][0043]
主變壓器低壓側套管電流ct二次斷線輔助模塊判別公式：
[0044]
(i
l0
＞i
0set
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0045]
高壓側電壓非故障檢測模塊判別公式：
[0046][0047]
當式(1)、(2)成立且式(3)不成立時，則對應相斷相條件滿足，判定對應相斷相。其中i
φ
為主變高壓側a、b、c三相中的某一相電流，u
線max
為高壓側線電壓最大值(例如，當i
φ
為a相電流時ia，則對應的u
線max
為線電壓u
ab
、u
bc
以及u
ca
中的最大值)。
[0048]
4)當判定對應相斷相後，經過設定延時則發斷相報警或跳閘信號(作為其他實時方式還可以經設定延時後既進行斷相報警又進行跳閘動作)，為躲過主變壓器及相鄰系統的各種故障暫態幹擾設定延時，設定延時的定值範圍為0s～100s(本實施例延時定值設定為0.5s)。當某相電流、電壓實時計算值不滿足斷相判據，則進入下一相斷相判別，a、b、c三相循環判別，具體的a相斷相故障判別邏輯圖如附圖2所示，b相斷相故障判別邏輯圖如附圖3所示，c相斷相故障判別邏輯圖如附圖4所示。
[0049]
採用本實施例的方法，通過主變高壓側測量級ct的應用，實時監測主變壓器高壓側三相電流，同時檢測主變壓器高壓側三相電壓以及主變壓器低壓側套管三相電流，當電流、電壓判據滿足斷相判據時，則判定為發生斷相故障，經延時給出告警信號或跳閘，以提醒操作員進行及時處理。本實施例的方法可解決主變壓器低負荷運行狀況下高壓側發生斷相故障難以判別的問題，解決主變保護對斷相故障檢測不靈敏，跳閘不及時的頑疾，對現有主變保護進行功能上的升級，利於電網的安全穩定運行。
[0050]
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，本發明的專利保護範圍以權利要求書為準，凡是運用本發明的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本發明的保護範圍內。