[发明专利]一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统及方法，属于电力保护设备技术领域。

背景技术

目前，站用变压器承担为变电站站内设备的控制、照明、直流充电装置、检修电源以及变电站内部人员生活用电提供交流电源的任务，为保证变电站及电力系统的安全运行起着至关重要的作用。如果站用变压器发生故障时，将会直接造成变电站控制设备无法工作、电力系统检修工作难以开展等严重影响，进而扩大此时间内电力系统故障的影响范围和时间。所以站用变压器的安全可靠运行具有重要意义。

随着电力应用越来越广泛，变电站的负荷也不断增加，然而变电站用变压器容量一定，变电站扩容会导致现有的站用变压器保护无法解决的问题：站用变压器的定时限的过流保护根据最大负荷电流整定，整定系数大于1，即在高于额定负荷电流一定值的情况下保护才会动作。站用变压器负荷的增加可能造成站用变压器长期运行在略小于保护动作值的情况下，或者故障持续时间不足以引起保护动作。但是，变压器长期运行于高于额定负载的状态时，积累的热效应会给变压器绝缘和结构造成暂时性甚至永久性的损伤，严重时可能导致变压器烧毁；另外还会减少变压器的绝缘寿命，根据GB/T 1094.7-2008油浸式变压器负载导则：热点温度每比额定值高6度，绝缘材料的额定寿命就会减半。总之，现有站用变压器保护不能对站用变压器长期运行在略小于保护动作定值，或者故障持续时间不足提供准确有效的保护。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统及方法。

变压器过负荷保护本质上是为了保护变压器过负荷电流累积的热效应造成变压器温升过高进而对变压器绕组的绝缘和结构造成的损害，目的是防止变压器长期过负荷运行热效应累积造成变压器绕组温升过高的现象。现有的站用变压器过负荷保护以变压器一次电流为监测量，动作电流I_op整定值根据变压器额定一次电流值I_1N(T)、可靠系数K_rel、返回系数K_re整定，整定时间一般为10～15s，动作信号为发告警信号。

其中：K_rel为可靠系数，一般取1.05；K_re为返回系数，一般取0.85；K_i为电流互感器的变比。

但是，仅以一次电流为监测量忽略了电压的波动，从原理上不能准确反映过负荷保护反映的热效应累积的情况，易受电压波动和电压谐波的影响；根据额定一次电流值I_1N(T)、可靠系数K_rel、返回系数K_re的整定公式模糊性较大，属于工程经验公式，并没有相应的标准依据；整定时间为了与变压器过电流保护、变压器差动保护等配合，时间窗口设定较大，相对于变压器长时间热量累积来看，其时间窗口过小，不能良好的反应热效应累积的过程，相对于远超于动作电流的故障情况，其时间窗口过大，速动性较差，不能快速的反应故障情况；保护动作只发告警信号，处理措施还需人工进行，不能有效解决故障问题。总之，现有的站用变压器过负荷保护存在工作原理不准确，无明确标准依据、模糊性大，整定时间设置不合适，保护动作单一等问题。

站用变压器与其他配电变压器不同，配电变压器为了维持电网系统的安全运行，需要与其他间隔的变压器、线路等进行保护配合，故其变压器过负荷保护有一定的局限性。然而站用变压器相对独立，不需要与其他电网节点进行保护配合，但站用变压器的安全运行十分重要。所以有必要为站用变压器提供更精确、完备的站用变压器过负荷保护。

随着智能电网的发展，数字化变电站是未来变电站的主流趋势。数字化变电站实现了数据采集数字化、信息交互网络化和设备操作智能化等特征，故能够接收IEC61850-9-2标准的数字电气量信息和能够智能化反应的电力系统保护装置是非常必要的。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统，包括电源模块、采样模块、解码模块、信号切换模块、处理模块、设定模块、输出模块、跳闸投运压板、冷却装置；

所述电源模块输入220V交流电源，输出12V或24V的直流电源，用于给系统内各模块供电；

所述采样模块输入电流模拟信号、电压模拟信号，经A/D转换，输出电流数字电气量、电压数字电气量；