[发明专利]电流故障分量瞬时值极性比较实现变压器保护的方法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器保护方法，尤其是一种电流故障分量瞬时值极性比较实现变压器保护的方法。

背景技术

目前，国内外变压器的保护大多数主要采用比率制动式差动保护的原理。

为躲变压器空载合闸及外部短路故障切除后的励磁涌流，通常利用二次谐波制动原理或间断角原理。为躲区外短路的最大不平衡电流利用比率制动原理；另外，为防止变压器区外短路由于电流互感器TA的饱和造成比率制动式差动保护误动，采用高值比率差动保护或利用二次、三次谐波的含量来判断电流互感器TA是否饱和，如电流互感器TA饱和就闭锁稳态比率差动保护。

利用上述原理实现的变压器保护，当内部故障如短路电流很大，电流互感器严重饱和二次电流波形严重畸变，完全可能出现间断角和高次谐波，使间断角原理和二次谐波制动原理构成的差动保护均经较长延时动作，降低了快速性。当外部故障如各侧电流互感器饱和特性不一致时，暂态不平衡电流很大，可能误动。和应涌流中的二次谐波与基波的比值相对较小，并且不是在和应涌流最大时最大，所以采用通常的二次谐波闭锁条件不能完全保证不误动。在实际现场中发生过二次谐波没能闭锁保护的误动事例，参阅《电力系统自动化》杂志2005年第29卷第6期，第6页。另一方面，和应涌流含有大量的衰减的非周期分量可能使变压器各侧的电流互感器发生暂态饱和产生差流导致保护误动，参阅《电力系统自动化》杂志2005年第29卷第6期，第13页。另外在《继电器》杂志2002年第30卷，第72页提出一种《故障分量比相原理在变压器保护中的应用》，该原理具有较好的抗TA饱和的性能但从原理上仍然受TA饱和的影响。当变压器带有较大的容性无功时，在变压器内部故障时可能发生拒动，在外部故障切除后可能发生误动。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流故障分量瞬时值极性比较实现变压器保护的方法，其具有较好的抗电流互感器饱和的性能，在实现变压器保护过程中不受外部短路产生的最大不平衡电流、变压器容性无功补偿、外部故障切除后产生的励磁涌流及和应涌流的影响，保证了在发生相间短路、接地短路和较严重的匝间短路等故障时灵敏、快速且可靠地出口跳闸。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电流故障分量瞬时值极性比较实现变压器保护的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：将变压器各侧归算到额定容量，并对变压器各侧的二次电流进行数值和相位补偿；

S2：判断变压器是否至少有两侧断路器的动合触点的开入量变位为“1”，同时判断各侧电流互感器是否发生断线，当变压器至少有两侧断路器的动合触点的开入量变位为“1”，同时各侧电流互感器没有发生断线时，电流故障分量瞬时值比较保护开放，否则继续执行步骤S2；

S3：相电流突变量或零序电流启动元件启动后，每间隔M时段分别根据变压器各侧各相采集到的相电流采样值，判断各相是否为电源相，如果满足以下两个条件则判定所述相电流采样值对应的相在M时段内为电源相，否则在所述M时段内不为电源相：

A、在M时段内至少连续N时段存在相电流采样值的一阶差分电流与变压器的二次额定电流的比值系数K的绝对值大于可靠系数K1，即：

其中，为相电流采样值的一阶差分电流，

为变压器的二次额定电流，

、为同一相的两个相邻相或线电流采样值，

为可靠系数，

为相邻两采样点间对应的角度；

B、步骤A中得出的比值系数K的极性变换次数≤1，其中极性变换为正负极性之间的变换；

S4：统计在该M时段内变压器各侧的电源相数量，如果变压器至少两侧存在电源相，则继续执行；

S5：对电源相的电流互感器饱和进行判别，如果电流互感器在本M时段饱和则对电源相的相或线电流采样值进行瞬时值幅值和极性补偿；

S6：根据以下公式分别计算变压器各侧电源相的电流故障分量：

其中如果判定所述电源相的电流互感器在本M时段不饱和，则、为两个相邻的相或线电流采样值，且、为在前一周期内分别与、对应的相电流采样值，如果判定所述电源相的电流互感器饱和，则、为两个相邻的经瞬时值幅值和极性补偿的相或线电流采样值，且、为在前一周期内分别与、对应的经瞬时值幅值和极性补偿的相电流采样值；为相邻两采样点间对应的角度；

S7：比较各侧相同电源相的电流故障分量瞬时值极性的同极性时间，如果启动元件启动后M1时段所述同极性时间＞N1，则判定变压器内部故障，出口跳闸；