一種避免ct並接的八側變壓器差動原理的製作方法
2023-07-14 03:45:36 1
專利名稱：一種避免ct並接的八側變壓器差動原理的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統繼電保護差動保護原理，具體講是涉及一種避免CT並接的八側變壓器差動原理。屬於電力自動化技術領域。
背景技術：
目前採用的變壓器差動保護存在以下問題 1、一般採用的是固化的處理方式，不能靈活的進行保護配置。
2.最多只可以計算到六側，如果出現多於六側的情況，一般採取的措施是將第七側和第八側的CT並接到前面六側中，這樣就增加了正常時流入保護CT的不平衡電流，對保護的整定提出了更高的要求。另外，如果差動保護動作，無法確切知道是哪一側發生了故障，給及時的排除故障設置了障礙。
所以，目前的差動保護無法完全滿足現場不同的接線方式的保護配置要求。
發明內容
為解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種將變壓器差動保護計算的電氣量擴大到八側，避免CT並接，並可自由選擇保護配置的避免CT並接的八側變壓器差動原理。
為實現上述發明目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的 一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於在保護配置中採用高級語言中類技術和面向對象技術，將變壓器差動保護計算的電氣量擴大到八側，在組態軟體中選擇二側、三側、四側、五側、六側、七側或八側差動保護配置，避免CT並接。
前述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於當採用傳統比例制動原理時，動作方程為 式中 Id——動作電流(即差流) Iz——制動電流 Kz——比率制動係數，Ig——拐點電流，Iq——啟動電流 都為差動保護整定值； 比例制動特性的差動為 標積制動特性的差動為
……
——分別為某同名相的各側電流； ——取某同名相各側電流中最大者； φ——某同名相各側電流最大者與其他側反方向電流的夾角； 當90°＜|φ|＜180°時，標積制動IZ取實際值；而當|φ|＜90°時，IZ取0。
前述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於比例制動動作特性由無制動部分和比例制動部分兩部分構成。
前述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於當採用雙曲線漸變差動原理時，動作方程為 可知 Id——動作電流(即差流) Iz——制動電流
其中
..........
——分別為變壓器某同名相的各側電流； ，取某同名相各側電流中最大者； 式中K(Iz)為漸變的斜率；Kc為雙曲線漸變制動特性的漸近線斜率；Iq為啟動電流；
..........
——分別為變壓器某同名相的各側電流；
為變壓器某同名相各側電流中最大者；
為某同名相各側電流矢量和與各側電流中最大者矢量之差；φ為
和
之間的夾角。
前述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於差動保護湧流判別元件提供兩種勵磁湧流判別方法二次諧波制動原理和波形對稱原理。
本發明的有益效果是本發明將變壓器差動保護計算的電氣量擴大到八側，避免了CT並接的情況，減少正常時流入保護裝置CT的不平衡電流，避免差動保護誤動作；而且在保護配置中採用了高級語言中類技術和面向對象技術，可在組態軟體中選擇保護配置，可以很好地適應現場各類接線方式的差動保護配置需求。
圖1為傳統比例制動動作特性圖； 圖2為雙曲線漸變制動動作特性圖； 圖3為「或門」制動式變壓器縱差保護邏輯框圖； 圖4為「分相」制動式變壓器縱差保護邏輯框圖； 圖5為某電廠主變壓器接線示意圖； 圖6為某電廠起備變接線示意圖； 圖7為八側差動保護配置組態軟體界面示意圖。
具體實施例方式 以下結合附圖對本發明作具體的介紹如下 當採用傳統比例制動原理或雙曲線漸變差動原理是，本發明都可以適用。圖1為傳統比例制動動作特性圖；圖2為雙曲線漸變制動動作特性圖。
1.動作方程 (1)傳統比例制動原理的動作方程為 式中 Id——動作電流(即差流) Iz——制動電流 比例制動特性的差動為 標積制動特性的差動為
……
——分別為某同名相的各側電流； ——取某同名相各側電流中最大者； φ——某同名相各側電流最大者與其他側反方向電流的夾角。
當90°＜|φ|＜180°時，標積制動IZ取實際值；而當|φ|＜90°時，IZ取0。
Kz——比率制動係數，Ig——拐點電流，Iq——啟動電流都為差動保護整定值。
(2)採用雙曲線漸變差動原理的動作方程為 可知 Id——動作電流(即差流) Iz——制動電流
其中
..........
——分別為變壓器某同名相的各側電流； ，取某同名相各側電流中最大者； 式中K(Iz)為漸變的斜率；Kc為雙曲線漸變制動特性的漸近線斜率；Iq為啟動電流；
..........
——分別為變壓器某同名相的各側電流；
為變壓器某同名相各側電流中最大者；
為某同名相各側電流矢量和與各側電流中最大者矢量之差；φ為
和
之間的夾角。
2.動作特性 根據動作方程作出變壓器縱差保護差動元件動作特性圖。傳統比例制動特性由兩部分構成無制動部分和比例制動部分。速斷動作區為差動速斷元件動作特性。
3.湧流判別元件 提供兩種勵磁湧流判別方法二次諧波制動原理和波形對稱原理。在裝置定義下載時，可以根據用戶要求選擇其中一種。
(a)二次諧波制動原理 比較各相差流中二次諧波分量對基波分量百分比(即I2ω/I1ω)與整定值的大小。當其大於整定值時，認為該相差流為勵磁湧流。閉鎖差動元件。
判別方程(制動方程) I2ω≥ηI1ω 式中I2ω、I1ω-某相差流中的二次諧波電流和基波電流；η-整定的二次諧波制動比。
(b)波形對稱原理 通常，勵磁湧流的波形是偏於時間軸一側且有間斷的波形，其正、負半周的波形相差甚大。波形對稱原理的實質是比較一個周波內電流正半波與負半波的波形是否與橫軸對稱。根據兩個波形的差異程度，來識別形成差流的原因(是內部故障還是勵磁湧流)，當識別到差流是由勵磁湧流產生時，立即閉鎖差動元件。
判別方法及動作方程如下將差流微分，除去直流分量。然後比較微分後差流波形每個周期內的前半波和後半波。設微分後某個周波內前半波上的其一點電流值為Ij，後半波對應點的電流值為Ij+180，如果 則認為波形是對稱的，即差流是由短路故障形成的。否則，則認為差流是勵磁湧流，將差動元件閉鎖。
式中K——不對稱係數。
由於該判別方程實質是偶次諧波與奇次諧波之比，因此仍然可以應用諧波的概念來整定。
4.湧流制動方式 提供兩種諧波制動方式「分相」制動式及「或門」制動式。
所謂分相制動式，是指某一相差流中的二次諧波電流，只對本相的差動元件有制動作用，而對其他相無作用。而「或門」制動方式，是指在三相差流中，只要某一相差流中的二次諧波電流對基波電流之比大於整定值，便將三相差動元件閉鎖。
用戶可根據變壓器的容量、變壓器所在系統的特點，選擇適宜的制動方式。
5.差動速斷元件 差動速斷元件，其動作不受差流波形畸變或差流中諧波的影響，而只反應差電流的有效值。當某一相差流的有效值大於整定值時，立即作用出口。
6.邏輯框圖 八側變壓器差動保護的邏輯框圖如圖3或圖4所示。圖3表示「或門」制動原理縱差保護框圖；圖4為分相制動原理縱差保護框圖。
7.TA斷線判別和對策 某側TA若斷線，一般會產生差流，使差動保護誤動。設置專門的TA斷線判別環節，在差動保護出口前，判別出差流是TA斷線所致，從而閉鎖差動保護出口。
但由於TA斷線有電弧暫態過程，斷線初期一般電流不是迅速降為零，又由於TA斷線檢測時間須快於差動幾十毫秒出口時間，這些都導致TA斷線的正確判別十分困難。
在判定模糊不清時，本裝置採取不閉鎖差動的保守做法，因為一旦在發電機或變壓器內部發生故障時卻誤判為TA斷線從而閉鎖差動出口，那後果是十分嚴重的。即TA斷線判別的設計原則為寧可TA斷線判別不出來閉鎖不住差動，也不短路故障時誤判為TA斷線從而誤閉鎖差動。
用電流突變方向判別TA斷線，主要有以下判據 (1)一般短路時電流是增大，斷線時電流卻減小。採用電流突變方向為負值作為主判據。
(2)一般不考慮異側TA同時斷線的可能性，故電流突變為負值鬚髮生在同一側TA。
(3)不考慮三相同時斷線，即突變電流不超過2路。
(4)至少一側的三相電流健全，TA斷線側電流必須有一相存在，另外一相或二相偏小。
(5)差流應小於解除TA斷線功能差流倍數Ict整定值。
TA斷線判別後的作用可選擇 (1)只發信，不閉鎖差動。這是因為TA斷線會產生高壓及電弧危害。
(2)發信，且閉鎖差動。這是目前國內一般的做法。考慮不緊急停機，但必須找機會馬上停機處理。
(3)發信，閉鎖差動可投退。運行時靈活性大，是上述二種方法的折中 8.短路故障時TA飽和判別和對策 電力系統嚴重故障時，包括區外區內故障，短路電流非常大，TA將嚴重飽和。有時短路電流中含有非周期衰減分量，TA飽和也會產生。上述情況下，TA傳變特性變差。加上差動保護兩側TA不同變比、不同型號、不同負載，各TA迴路飽和程度不一致，區外故障時差動保護的差電流加大，按正常比例制動特性將可能制動不住，產生誤動。而區內故障時由於TA傳變不精確，飽和產生波形畸變，差動保護也有可能被誤閉鎖。
保護裝置利用TA飽和特徵量(即TA在故障後
周波內一般不會飽和)來判別TA飽和，並判斷出TA飽和是因區內故障還是區外故障引起。若是區外故障時TA飽和，採用陷阱技術防止差動保護誤動作。若是區內故障，差動保護不僅能正確動作，而且動作時間和靈敏度絲毫不受影響。
區外故障切除時TA飽和判別和對策 區外故障切除後，在TA迴路由故障電流向正常負荷電流轉變的暫態過程中，由於各側TA的變比型號不同及負載不同，各TA暫態過程也不一致。當故障電流中含有非周期分量時，這種TA的暫態飽和也很嚴重。又由於故障電流已消失，差動保護的制動電流為負荷電流，比較小，必須採取措施避免差動保護的誤動。
保護裝置採用反向負躍變方法檢測區外故障切除時的暫態過程，並採用負荷電流門坎，自動改善差動保護性能，避免此時TA飽和時差動保護的誤動。此方法不影響區內故障時差動保護的動作時間和靈敏度。
9.定值清單及整定原則 (1)比率制動係數Kz(曲線斜率) 比率制動係數Kz整定原則，按躲過變壓器出口三相短路時產生的最大暫態不平衡差流來整定(即過拐點的斜線通過出口區外故障最大差流對應點的上方)。標積制動係數與比率制動係數的取值基本相同。一般 Kz＝0.4～0.5 (2)啟動電流Iq 整定原則能可靠躲過變壓器正常運行時的最大不平衡差流。一般 Iq＝(0.4～0.5)Ie (3)拐點電流Ig 變壓器各側差動TA的型號及變比不可能相同。因此，各側TA的暫態特性的差異較大。為躲過區外遠處故障或近區故障切除瞬間產生較大不平衡差流的影響，建議拐點電流 Ig＝(0.5～0.7)Ic (4)二次諧波制動比η 空投變壓器時，勵磁湧流的大小、二次諧波分量的多少或波形畸變程度，與變壓器的容量、結構、所在系統中的位置及合閘角等因素有關。為了使差動保護能可靠地躲過變壓器空投時的勵磁湧流，又能確保在變壓器內部故障時故障電流波形有畸變(含有二次諧波分量)時，差動保護能可靠動作，應根據被保護變壓器的容量、結構及在系統中的位置，整定出適當的二次諧波制動比。一般 η＝0.13～0.2 對容量較大的變壓器，可取0.16～0.18；對大型發電機變壓器組(發電機機端沒有斷路器)，可取0.18～0.20；對於距主電源較近的中小型變壓器(例如啟備變等)，可取0.13～0.15。
(5)差動速斷倍數Is 變壓器差動速斷動作倍數的整定原則，應按躲過變壓器空投時的勵磁湧流或外部短路時最大不平衡差流來整定。而變壓器勵磁湧流的大小與變壓器的容量、結構、所在系統中的位置等均有關。一般 Is＝4～10(倍) 對於大容量變壓器，可取4～6；對於大型發電廠內容量較小的變壓器，可取8～10；而對於遠離系統的大型變壓器及其中間無開關的發電機變壓器組，可取4。
(6)解除TA斷線功能差流倍數Ict 差流大於Ict整定值時，解除TA斷線判別環節。一般TA斷線引起的差流小於最大負荷電流，故 Ict＝0.8～1.1(倍) TA二次迴路開路是危險的，特別是大容量變壓器TA二次開路，將會造成TA絕緣損壞、保護裝置或二次迴路著火，還將危及人身安全。因此，建議去掉TA斷線判別功能，即 Ict＝0.1～0.2(倍) (7)變壓器額定電流Ie 變壓器各側的額定電流(TA二次值)往往是不同的。定值清單中的額定電流是指基準側的額定電流。
基準側差動TA二次電流的計算，可按下式進行 式中 Se——變壓器額定容量； Ucj——基準側額定相間電壓； na——基準側差動TA變比。
(c)靈敏度校驗 變壓器差動保護的靈敏度要求 Ksen≥2 才能保證在區內發生各類型故障(有各種各樣暫態過程)時保護動作的可靠性。
10.工程應用 圖5所示為某大型電廠主變接線示意圖，當從一個半斷路器接線到變壓器低壓側之間發生故障，為了將故障與系統隔離開，保護動作應該將與變壓器低壓側連接的發電機等電器元件斷開(即跳開斷路器QF1～QF6)，並跳開500kV線路上的斷路器QF7和QF8。這樣對於變壓器差動保護，它同時保護8個分支(側)，動作出口同時跳開斷路器QF1～QF8。從這個角度而言，這種特殊主接線的主變壓器差動保護為八側差動保護。
圖6為某電廠起備變接線示意圖，高壓側加六個分支，形成七側差動。若取傳統的變壓器差動，最多只有六側，不得不將第VI分支CT與其他側的CT並接接入保護裝置，前面列舉了這種方案的缺點，故這種方案可行而不可取。利用本發明的八側差動組態軟體，可以很方便地選取七側差動，選取制動原理和湧流判別方式。如圖7所示，圖7為八側差動保護配置組態軟體界面示意圖。
以上已以較佳實施例公布了本發明，然其並非用以限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1. 一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於在保護配置中採用高級語言中類技術和面向對象技術，將變壓器差動保護計算的電氣量擴大到八側，在組態軟體中選擇二側、三側、四側、五側、六側、七側或八側差動保護配置，避免CT並接。
2. 根據權利要求1所述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於當採用傳統比例制動原理時，動作方程為
式中
Id——動作電流(即差流)
Iz——制動電流
Kz——比率制動係數，Ig——拐點電流，Iq——啟動電流
都為差動保護整定值；
比例制動特性的差動為
標積制動特性的差動為
——分別為某同名相的各側電流；
——取某同名相各側電流中最大者；
φ——某同名相各側電流最大者與其他側反方向電流的夾角；
當90°＜|φ|＜180°時，標積制動IZ取實際值；而當|φ|＜90°時，IZ取0。
3. 根據權利2所述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於比例制動動作特性由無制動部分和比例制動部分兩部分構成。
4. 根據權利1所述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於當採用雙曲線漸變差動原理時，動作方程為
可知
Id——動作電流(即差流)
Iz——制動電流
取某同名相各側電流中最大者；
式中K(Iz)為漸變的斜率；Kc為雙曲線漸變制動特性的漸近線斜率；Iq為啟動電流；
——分別為變壓器某同名相的各側電流；
為變壓器某同名相各側電流中最大者；
為某同名相各側電流矢量和與各側電流中最大者矢量之差；φ為
和
之間的夾角。
5. 根據權利1所述的一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於差動保護湧流判別元件提供兩種勵磁湧流判別方法二次諧波制動原理和波形對稱原理。
全文摘要
本發明涉及一種避免CT並接的八側變壓器差動原理，其特徵在於在保護配置中採用高級語言中類技術和面向對象技術，將變壓器差動保護計算的電氣量擴大到八側，在組態軟體中選擇二側、三側、四側、五側、六側、七側或八側差動保護配置，避免CT並接。本發明將變壓器差動保護計算的電氣量擴大到八側，避免了CT並接的情況，減少正常時流入保護裝置CT的不平衡電流，避免差動保護誤動作；而且在保護配置中採用了高級語言中類技術和面向對象技術，可在組態軟體中選擇保護配置，可以很好地適應現場各類接線方式的差動保護配置需求。
文檔編號H02H7/04GK101237141SQ20071019130
公開日2008年8月6日 申請日期2007年12月14日 優先權日2007年12月14日
發明者陸於平 申請人:國電南京自動化股份有限公司