识别变压器轻微故障的判别方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010835999.7 (22)申请日 2020.08.19 (71)申请人 积成软件有限公司 地址 211100 江苏省南京市江宁经济技术 开发区苏源大道19号 (72)发明人 胡明辉朱建红石文国潘玉龙 魏斌斌 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 王安琪 (51)Int.Cl. H02H 7/045(2006.01) G01R 31/62(2020.01) (54)发明名称 一种识别变压器轻微故障的判别方法 (57)摘要 本发明。

2、公开了一种识别变压器轻微故障的 判别方法， 包括如下步骤： (1)变压器保护装置通 过PT、 CT获取变压器各侧电流和电压， 并进行折 算； (2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流 稳态值； (3)进行差动启动判别； (4)差动启动后， 计算相间电压突变量、 相间电流突变量、 零序电 流突变量、 以及相应电压和电流的浮动门槛； (5) 进行轻微故障判别， 如果满足条件则开放差动保 护， 否则不开放差动保护， 进入其他故障判别判 据； 如果开放差动保护， 差动保护满足动作条件， 则跳开各开关， 保护故障变压器。 本发明可应用 于各电压等级的变压器保护， 防止某些轻微故障 情况下， 误闭锁差动保。

3、护造成变压器损坏， 具有 明显的效益。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 112039019 A 2020.12.04 CN 112039019 A 1.一种识别变压器轻微故障的判别方法， 其特征在于， 包括如下步骤： (1)变压器保护装置通过PT、 CT获取变压器各侧电流和电压， 并进行折算； (2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值； (3)进行差动启动判别； (4)差动启动后， 计算相间电压突变量、 相间电流突变量、 零序电流突变量、 以及相应电 压和电流的浮动门槛； (5)进行轻微故障判别， 如果满足条件则开放差动保护， 否则不开放差动保护， 进入其 他故障判别判据； 。

4、如果开放差动保护， 差动保护满足动作条件， 则跳开各开关， 保护故障变 压器。 2.如权利要求1所述的识别变压器轻微故障的判别方法， 其特征在于， 步骤(2)中， 计算 变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为： 其中， ial， ibl， icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值， ida， idb， idc为变压器三相差流瞬 时值； 其中，为变压器各侧经折算的电流矢量值，为变压器三相差 流稳态值。 3.如权利要求1所述的识别变压器轻微故障的判别方法， 其特征在于， 步骤(3)中， 进行 差动启动判别具体包括如下步骤： (31)稳态差流启动判据： 其中， 为任一相差动电流kqd1为某系数， I。

5、set为 “差动保护启动电流定 值” ， 三相中任一相满足上式， 差动就启动； (32)突变量差流启动判据： |id(k)-id(k-2N)|kqd2Iset 其中， (k)表示当前点， (k-2N)表示两周波前的点， id(k)为任一相当前点差流瞬时值 (ida， idb， idc)； id(k-2N)为同一相两周波前差流瞬时值， kqd2为某系数， Iset为 “差动保护启动 电流定值” ， 任一相连续5点中3点满足上式， 差动就启动。 4.如权利要求1所述的识别变压器轻微故障的判别方法， 其特征在于， 步骤(4)中， 差动 启动后， 计算相间电压突变量相间电流突变量零序电流突变量I0、 。

6、以及相应 电压和电流的浮动门槛Ufd、I0fd； 权利要求书 1/2 页 2 CN 112039019 A 2 其中，表示相间值， 包括AB， BC， CA； (k)表示当前点， (k-N)表示1周波前的点， (k-2N)表示2周波前的点， (k-3N)表示3周波 前的点， (k-4N)表示4周波前的点；表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、 I0表示零序电流突变量、 Ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、 I0fd表示 零序电流浮动门槛。 5.如权利要求1所述的识别变压器轻微故障的判别方法， 其特征在于， 步骤(5)中， 进行 轻微故障判别， 如果满足下式则开放差动保护， 否则。

7、不开放差动保护， 进入其他故障判别判 据； 或 其中，表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、 I0表示零序电流突变 量、 Ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、 I0fd表示零序电流浮动门槛， Ufd为电压浮动门槛， ku为某固定电压系数， UN为额定电压， 固定57.74V， Ifd为电流浮动门槛， ki为某固定电流系数， IN为CT额定电流， 取值1A或5A。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112039019 A 3 一种识别变压器轻微故障的判别方法 技术领域 0001 本发明涉及电力系统继电保护技术领域， 尤其是一种识别变压器轻微故障的判别 方法。 背景技术 0002 。

8、变压器差动保护， 在CT异常情况下， 例如CT断线、 CT短路， 会产生差流， 造成差动保 护误动。 存在两种做法来防范这个稳态， 一种是开放式， 判出故障然后开放差动保护； 另一 种是闭锁式， 判出CT异常， 闭锁差动保护。 闭锁式需要快速判出各种CT异常情况， 较复杂且 有误判风险。 而开放式只要判出故障特征， 相对来说， 更简明可靠。 0003 根据专利 【CN1545179A】 ， 常规的开放式判据为： 差动保护起动后， 满足以下任一条 件认为是故障情况， 开放差动保护， 否则认为是差回路CT异常造成的差动保护起动。 0004 (1)任一侧任一相间工频变化量电压元件起动； 0005 (。

9、2)任一侧负序相电压大于6V； 0006 (3)起动后任一侧任一相电流比起动前增加； 0007 (4)起动后最大相电流大于1.1Ie。 0008 其中， UN为额定电压57.74V； Ie为变压器额定电流， 根据变压器和CT参数计算得出。 0009 上述判据(1)、 (2)、 (4)对于大多数故障能够判出， 但对于某些轻微故障则不能判 出， 例如图1、 图2显示的中国电科院动模试验中某一高阻故障的录波。 专利 【CN1545179A】 判 据(1)、 (2)、 (4)不满足， 分析如下： 0010 判据(1)， 各侧相间工频变化量电压， 故障侧中压侧最大， 约1.72V， 小于0.05UN(U。

10、N 为57.74， 0.0557.742.887)， 因此判据(1)不满足； 0011 判据(2)， 各侧负序电压最大是中压侧约1.50V， 小于门槛6V， 因此判据(2)不满足； 0012 判据(4)， 起动后各侧最大相电流约0.49A， 而根据变压器参数计算的Ie为0.503A， 1.1Ie为0.553A， 0.49小于1.1Ie， 因此判据(4)也不满足。 0013 而判据(3)中， 电流增加的门槛并不好取， 根据上述专利所述， 增加电流比例取 3， 那么负荷较低时， 正常波动就可能误判。 例如变压器某侧负荷为0.1A， 3为0.003A， 这 么低门槛很容易误判。 0014 此外， 采。

11、用闭锁式判据也不能解决此类问题。 同样上述故障波形， 和CT断线波形很 接近， 仅一路电流明显下降到很小的值， 其余电压电流变化都很不明显。 因此采用闭锁式判 据也很可能误判为CT断线， 闭锁差动保护， 同样造成拒动。 0015 存在这类问题的原因， 在于大多数故障情况下， 故障特征比较明显， 前述判据能够 判出。 但在某些系统潮流分布， 并且发生轻微故障时， 例如高阻或轻微匝间故障， 会出现这 类特殊故障波形。 此时故障特征不明显， 前述判据不能判出故障， 导致不开放差动保护， 造 成拒动。 因此， 需要一种灵敏而又可靠的轻微故障判据， 用来开放变压器差动保护。 说明书 1/5 页 4 CN。

12、 112039019 A 4 发明内容 0016 本发明所要解决的技术问题在于， 提供一种识别变压器轻微故障的判别方法， 可 应用于各电压等级的变压器保护， 防止某些轻微故障情况下， 误闭锁差动保护造成变压器 损坏。 0017 为解决上述技术问题， 本发明提供一种识别变压器轻微故障的判别方法， 包括如 下步骤： 0018 (1)变压器保护装置通过PT、 CT获取变压器各侧电流和电压， 并进行折算； 0019 (2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值； 0020 (3)进行差动启动判别； 0021 (4)差动启动后， 计算相间电压突变量、 相间电流突变量、 零序电流突变量、 以及相 应电压。

13、和电流的浮动门槛； 0022 (5)进行轻微故障判别， 如果满足条件则开放差动保护， 否则不开放差动保护， 进 入其他故障判别判据； 如果开放差动保护， 差动保护满足动作条件， 则跳开各开关， 保护故 障变压器。 0023 优选的， 步骤(2)中， 计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为： 0024 0025 其中， ial， ibl， icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值， ida， idb， idc为变压器三相差 流瞬时值； 0026 0027其中，为变压器各侧经折算的电流矢量值，为变压器三 相差流稳态值。 0028 优选的， 步骤(3)中， 进行差动启动判别具体包括如下步骤： 0。

14、029 (31)稳态差流启动判据： 0030 0031其中， 为任一相差动电流kqd1为某系数， Iset为 “差动保护启动 电流定值” ， 三相中任一相满足上式， 差动就启动； 0032 (32)突变量差流启动判据： 0033 |id(k)-id(k-2N)|kqd2Iset 0034 其中， (k)表示当前点， (k-2N)表示两周波前的点， id(k)为任一相当前点差流瞬时 值(ida， idb， idc)； id(k-2N)为同一相两周波前差流瞬时值， kqd2为某系数， Iset为 “差动保护启 动电流定值” ， 任一相连续5点中3点满足上式， 差动就启动。 0035优选的， 步骤(。

15、4)中， 差动启动后， 计算相间电压突变量相间电流突变量 说明书 2/5 页 5 CN 112039019 A 5 零序电流突变量I0、 以及相应电压和电流的浮动门槛Ufd、I0fd； 0036 0037 0038 0039其中，表示相间值， 包括AB， BC， CA； 0040 (k)表示当前点， (k-N)表示1周波前的点， (k-2N)表示2周波前的点， (k-3N)表示3 周波前的点， (k-4N)表示4周波前的点；表示相间电压突变量、表示相间电流突变 量、 I0表示零序电流突变量、 Ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、 I0fd 表示零序电流浮动门槛。 0041 优选的。

16、， 步骤(5)中， 进行轻微故障判别， 如果满足下式则开放差动保护， 否则不开 放差动保护， 进入其他故障判别判据； 0042 0043或 0044其中，表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、 I0表示零序电流突 变量、 Ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、 I0fd表示零序电流浮动门 槛， Ufd为电压浮动门槛， ku为某固定电压系数， UN为额定电压， 固定57.74V， Ifd为电流浮动门 槛， ki为某固定电流系数， IN为CT额定电流， 取值1A或5A。 0045 本发明的有益效果为： 本发明可应用于各电压等级的变压器保护， 防止某些轻微 故障情况下， 误闭锁差动保护。

17、造成变压器损坏， 具有明显的效益。 附图说明 0046 图1为轻微故障录波图。 0047 图2为轻微故障录波续图。 0048 图3为本发明的方法流程示意图。 0049 图4为本发明的变压器保护典型应用配置图。 具体实施方式 0050 如图3所示， 一种识别变压器轻微故障的判别方法， 包括如下步骤： 0051 (1)变压器保护装置通过PT、 CT获取变压器各侧电流和电压， 并进行折算； 0052 (2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值； 0053 (3)进行差动启动判别； 说明书 3/5 页 6 CN 112039019 A 6 0054 (4)差动启动后， 计算相间电压突变量、 相间电。

18、流突变量、 零序电流突变量、 以及相 应电压和电流的浮动门槛； 0055 (5)进行轻微故障判别， 如果满足条件则开放差动保护， 否则不开放差动保护， 进 入其他故障判别判据； 如果开放差动保护， 差动保护满足动作条件， 则跳开各开关， 保护故 障变压器。 0056 步骤(2)中， 计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为： 0057 0058 其中， ial， ibl， icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值， ida， idb， idc为变压器三相差 流瞬时值； 0059 0060其中，为变压器各侧经折算的电流矢量值，为变压器三 相差流稳态值。 0061 步骤(3)中， 进行差动启动判。

19、别具体包括如下步骤： 0062 (31)稳态差流启动判据： 0063 0064其中， 为任一相差动电流kqd1为某系数， Iset为 “差动保护启动电 流定值” ， 三相中任一相满足上式， 差动就启动； 0065 (32)突变量差流启动判据： 0066 |id(k)-id(k-2N)|kqd2Iset 0067 其中， (k)表示当前点， (k-2N)表示两周波前的点， id(k)为任一相当前点差流瞬时 值(ida， idb， idc)； id(k-2N)为同一相两周波前差流瞬时值， kqd2为某系数， Iset为 “差动保护启 动电流定值” ， 任一相连续5点中3点满足上式， 差动就启动。 。

20、0068步骤(4)中， 差动启动后， 计算相间电压突变量相间电流突变量零序电 流突变量I0、 以及相应电压和电流的浮动门槛Ufd、I0fd； 0069 0070 0071 0072其中， 表示相间值， 包括AB， BC， CA； 说明书 4/5 页 7 CN 112039019 A 7 0073 (k)表示当前点， (k-N)表示1周波前的点， (k-2N)表示2周波前的点， (k-3N)表示3 周波前的点， (k-4N)表示4周波前的点；表示相间电压突变量、表示相间电流突变 量、 I0表示零序电流突变量、 Ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、 I0fd 表示零序电流浮动门槛。 。

21、0074 步骤(5)中， 进行轻微故障判别， 如果满足下式则开放差动保护， 否则不开放差动 保护， 进入其他故障判别判据； 0075 0076或 0077其中，表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、 I0表示零序电流突 变量、 Ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、 I0fd表示零序电流浮动门 槛， Ufd为电压浮动门槛， ku为某固定电压系数， UN为额定电压， 固定57.74V， Ifd为电流浮动门 槛， ki为某固定电流系数， IN为CT额定电流， 取值1A或5A。 0078 如图4所示， 为变压器保护典型应用配置图。 图中变压器各侧PT用于测量变压器电 压， 各侧CT用于测量变压器电流， 各侧开关用于变压器故障时跳开， 保护变压器。 说明书 5/5 页 8 CN 112039019 A 8 图1 图2 说明书附图 1/3 页 9 CN 112039019 A 9 图3 说明书附图 2/3 页 10 CN 112039019 A 10 图4 说明书附图 3/3 页 11 CN 112039019 A 11 。