[发明专利]基于多侧电流量电压量的变压器继电保护方法

说明书

技术领域：

本发明涉及继电保护领域，更具体地涉及一种基于多侧电流量电压量的变压器继电保护 方法。

背景技术：

纵联电流差动保护作为变压器内部故障的主保护，长期以来获得了广泛的应用。然而作 为差动保护的基本原理——基尔霍夫电流定律，应用在包含变压器不同侧绕组的保护上，只 是一种近似，因而变压器纵联电流差动保护一直受励磁涌流问题的困扰。为了区分变压器的 励磁涌流与内部故障电流，目前已经提出了多种励磁涌流判据。这些判据大致可以分为两类， 一类是只利用电流量进行判断，另外一类是结合电压量进行判断。由于励磁涌流波形复杂， 准确的定量分析很复杂，因而单纯采用电流量区分变压器的励磁涌流和内部故障电流非常困 难，而结合电压量进行判断有一定的优势。这些判据都将纵联电流差动保护作为保护的基本 元件，当励磁涌流判据判断发生励磁涌流的时候闭锁差动保护，避免误动作。然而变压器故 障和励磁涌流都是动态过程，特别是故障与励磁涌流同时存在或先后发生等条件下情况更加 复杂，给励磁涌流的准确判断带来很大的困难。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种具有方法简便，可靠性好，灵敏度高等 优点的基于多侧电流量电压量的变压器继电保护方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多侧电流量电压量的变压器继电保护方法，它的过程为：

1)继电保护装置获取变压器各侧三相电压、电流的采样值，然后计算出每相绕组的各侧 电流量和电压量；

2)继电保护装置根据电流量、电压量计算出各相绕组的分支阻抗；

3)在正常负荷条件下，分支阻抗是稳态励磁阻抗，呈现感抗特性；在内部故障的时候， 分支阻抗为故障阻抗，为电阻特性；稳态励磁阻抗与故障阻抗的数值相差10倍以上；

在出现励磁涌流的时候，分支阻抗为励磁阻抗，并随着变压器的励磁特性交替进入磁化 曲线的线性区和饱和区，励磁阻抗在一个工频周期内在最大值和最小值之间变化，最大值和 最小值之间相差10倍以上；在阻抗平面上整定一个+R轴区域为动作区，分支阻抗落入区内 超过一个整定时间，判断为变压器内部故障。

所述步骤1)中，按照现有电流、电压正方向定义，即取由母线流向变压器的方向为规 定的电流正方向，同时取母线对地为电压正方向；将变压器的两侧分别记为H侧和L侧，电 流、电压、阻抗或者电阻、电感都归算到同一电压级。

所述步骤2)中，根据变压器两侧的电流、电压相量，各相分支阻抗的计算公式为：

式中：Z_g即为分支阻抗；

Z_δ为变压器两侧绕组的短路阻抗；

分别为变压器H侧电压相量和电流相量；

分别为变压器L侧电压相量和电流相量；

为变压器差动电流相量，等于两侧电流相量和。

所述步骤2)中，各相分支电阻和分支电感的计算公式为：

其中： ，

式中：R_g、L_g分别为分支电阻和分支电感；

l_δ为变压器两侧绕组的总漏电感；

k_H为H侧绕组电阻与l_δ的比值；k_L为L侧绕组电阻与l_δ的比值

u_H、i_H分别为变压器H侧电压瞬时值和电流瞬时值；

u_L、i_L分别为变压器L侧电压瞬时值和电流瞬时值；

i_d为变压器差动电流瞬时值，等于两侧电流瞬时值之和；

根据式(2)，用多个时刻电流、电压瞬时值，即可求解出分支电阻R_g和分支电感L_g，分 支电感乘以角频率就是分支电抗，由分支电阻和分支电抗就构成了分支阻抗。

当变压器为多卷变压器时，指定变压器任意的两侧为H侧和L侧，分支阻抗计算公式仍 为公式(1)，其中，将H侧和L侧的电流相量、电压相量带入公式(1)中的 ；将指定的变压器两侧之间的短路阻抗带入公式(1)中的Z_δ；公式(1)中的差动电流取所有侧电 流相量之和。