[发明专利]用于电力变压器中的断相检测的方法和系统

说明书

本发明通过监测相电流的函数来检测待用电力变压器的断相状况。所述函数具有基于参考电流计算出的参数，所述参考电流构成在所有相位都连接时的“指纹”。

相关申请案的交叉引用

本申请案要求2015年6月16日提交的关于“电力变压器的断相检测(Open PhaseDetection of Power Transformers)”的第62/180,152号美国临时专利申请案，和2016年4月12日提交的关于“使用VT触发式光学CTS和IEC 61850-9.2LE兼容继电器进行电力变压器的断相检测(Open Phase Detection for Power Transformers using VT triggeredOptical CTS and IEC 61850-9.2LE Compliant Relays)”的第62/321,407号美国临时专利申请案的优先权和权益，所述两文献的全部内容以引用的方式并入本发明中。

技术领域

本发明中所公开的主题的实施例大体上涉及检测处于待用状态(即，通电但无负载)的电力变压器的高侧上的任一相位是变得断开、接地还是阻抗接地。更确切地说，使用从相电流导出的一个或多个量来检测断相状况。

背景技术

在发电厂(例如，核能发电厂)中，与发电厂相关联的辅助设备通常由发电厂自身生成的电力供电。然而，当电厂中发生电力故障时，用于实现辅助设备的正常操作的电源可能受损。为了确保用于辅助设备(例如，冷却核反应堆堆芯以防止熔毁的设备)的电力，必须维持替代电源并使其可易于使用。此替代电源可包括从远离发电厂的电源延行的电力线路，所述电力线路连接到电力变压器的高侧，变压器的低侧可连接到辅助设备。在正常操作期间，变压器常常处于待用模式，但在故障情况下，辅助设备迅速地变成电力变压器的低侧负载。因此，在正常状况下，这些电力变压器是无负载的且处于待用状态，其高侧连接到电力线路。维持高侧连接允许在需要时快速地接通电力变压器。

高侧未充分连接(即，处于断相状况)时，电力发电机会引起若干突发事件，仅在需要应急电力时记录一个状况。针对此问题，美国的核管理委员会现在要求监测(即，安装有监测设备)所有待用电力发电机，以检测断相状况并确保在需要时可快速地提供辅助电力。在此技术背景中，如本文中所使用的术语“断相状况(OPC)”和“断相检测(OPD)”不仅指代断开的线路，且还指代接地的线路。

如果无负载，则流入此待用电力变压器的高侧的电流大体上是由电力变压器芯的磁化引起的电流，且通常小于一个安培，例如50到800mA。替代地，如果待用电力变压器具有轻微负载(例如，归因于存在监测负载)，则流入待用电力变压器的高侧的电流可能高一点，例如数量级为一安培或更大。无论如何，当处于不合需要的断相状况(包括断开或接地状况)时，流入待用电力变压器的高侧的电流可能下降(例如，当电流仅由断开的线路上的电容耦合生成时)，或可能上升(例如，当电流流过接地线路时)，但在任一状况下，三相电流的量值、相位或量值与相位会发生改变。

因此，通常通过监测流入变压器的高侧的电流来检测断相状况。然而，在某些情形下，在变压器处并无对应低相磁化电流的情况下也可存在断相状况。举例来说，当电力线路上离变压器较大距离(例如，大于1km)处存在断路时，三个线路之间的电容耦合可为断路线路供应充分能量，从而使得变压器处的断路相线上存在电流。在一些状况(例如，在离变压器大约5km处断路的电力线路)下，变压器处的断路线路的电流大于未发生此故障状况时将存在的电流。断路并接地的电力线路同样如此。因此，仅仅关注变压器的高侧中是否存在低相磁化电流，或低相电流是否具有适当量值有时将无法检测到断相状况。

因此，期望提供例如甚至能够在电容耦合或接地在断路电力线路中产生电流时检测断相状况的其它方法和仪器。

发明内容

本发明中描述的实施例例如基于在电力变压器处于待用模式且所有相位都连接时记录的相电流与参考相电流的相似性来检测断相状况。