[发明专利]用于n－绕组三相电力变压器中的故障检测的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于n-绕组三相电力变压器中的高级和改进的故障检测的方法和装置。该方法和装置可以使用于包括相移变压器的所有类型电力变压器的差动保护。

背景技术

差动电流测量是使用于各种电力系统应用的技术。例如，该技术常常使用于诸如变压器、发电机、电动机等电力系统设备的保护。一般而言，差动电流测量技术包括：对装置的输入端子和输出端子二者处的电流进行监视、对所测输入电流和输出电流进行规一化以补偿可能在正常工作期间由该装置引起的所测电流的相位和幅度的变化、然后对规一化输入电流和输出电流进行比较。如果规一化输入电流与输出电流之差为零，则该装置可假定为工作正常。反而言之，检测到的规一化输入电流与输出电流之差可以表明该装置内的故障。响应于检测到故障，差动继电器向相关断路器发出跳闸命令，以便切断供给保护对象的电力和防止进一步的损坏。

由于以电市场自由化为主要目标的电力工业的重构，针对电气设施提出了对于有功和无功功率流控制的更多严格要求。这一过程表明对于用以控制给定网络内的功率流的适当工具有着越来越多的需要。用于这一目的的最常用装置是具有专门构造的电力变压器，常常称之为相移变压器(PST)或者相角调节变压器(PAR)。

在原理上，相移变压器的技术方面相当简单：它提供了初级端子与次级端子之间清晰的但是可改变的相移。通常可以通过使用一个或多个有载抽头变换器(OLTC)以明确的步骤在工作期间改变该相移。在多数情况下，可以将该相移的符号反转以从超前变为滞后。

当前有不同类型的PST设计可以运用。这使得用于每类PST的保护方案相当独特并因此具有难度。目前还没有无论所有这些装置的设计如何都能够为之提供唯一的差动保护继电器的继电器制造商。

在这一技术领域内，数项发明尝试着解决此类问题，而且一些专利已经授权。

现有技术

标准的电力变压器是提供该电力变压器上的电压幅度变化和恒定相角偏移的电气装置。视特定变压器构造细节而定，该相移可以具有n×30°(n是在0与11之间的整数)的值。

电力变压器差动保护已经使用了数十年。利用静态或者机电继电器，使用了外部插入式CT以便补偿受保护的电力变压器两侧之间的相角偏移和电流幅度变化。然而公知有以下缺点：

·仅能针对有载抽头变换器(即OLTC)的中间位置来平衡差动继电器

·一旦从中间位置移开OLTC就再也无法完全地平衡该差动继电器

·通过插入CT仅能补偿30°的倍数的电力变压器相移

利用数值继电器就不需要外插式CT。通过软件在该继电器内提供内部补偿。以下是数值差动继电器的特性：

·如果将OLTC的位置给予差动继电器(即针对任一位置来平衡继电器)，则继电器可以补偿由OLTC造成的电流幅度变化

·通过软件设置能补偿必须是30°的倍数的固定电力变压器相移

非标准的电力变压器被定义为具有可变相角偏移或除30°或者30°的倍数以外的固定相角偏移的电力变压器。

当前有已知为PST的专门电力变压器的不同设计可以运用，如在国际标准IEC 62032中所述。这使得用于每类PST的保护方案颇为独特并因此具有难度，如在IEEE/PSRC特别报告“Protection of Phase Angle RegulatingTransformers(PAR)”中所述。目前还没有无论任一PST的设计和最大相角偏移如何都能够为之提供差动保护的差动继电器。

其原因在于由于连续变化的PST相移，将出现误差动电流。根据下式

可以估算这一误差动电流的幅度：

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其中：

I_d是误差动电流的幅度，