[发明专利]变压器的短路保护方法和短路保护装置

说明书

本发明提供一种变压器的短路保护方法和短路保护装置。短路保护方法包括：获取变压器的低压侧的至少一绕组的多个输出线的输出电压；根据输出电压进行实时计算和短路判断，并在判断为短路时发出保护信号。短路保护装置包括：电压获取单元，用于获取变压器的低压侧的至少一绕组的多个输出线的输出电压；短路判断单元，用于根据输出电压进行实时计算和短路判断，并在判断为短路时发出保护信号；可控断路器，设置于变压器的高压侧并与短路判断单元连接，用于在收到保护信号后切断变压器与电网的连接。本发明提供了基于电压特性的短路保护方法和装置，通过线电压检测实现了三相变压器的短路保护，大大降低了保护成本，提高了保护可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种变压器的短路保护方法和装置。

背景技术

在电力系统中，短路故障(Short Circuit)是一种常见且严重的电路故障。发生短路故障故时，若不及时有效采取保护措施，很可能导致恶劣事故，威胁到财产和人身安全，因此，短路保护是不可或缺的功能。

在电力系统中，对于三相变压器的低压侧的短路保护，通常是在低压侧输出配电端串入断路器进行硬件保护，或串入电流传感器采集电流进行软件保护。

在大多数场景下，若后级配电线路发生短路故障时，流经断路器的电流会骤然增大为额定电流的数倍到数十倍，因此断路器脱扣断开线路实现短路保护。

而在多副边绕组输出的系统中，对于变压器的短路保护要求较为特殊。若采用同样的基于电流断路器的保护方式，是不适用的。一个原因是多副边绕组的系统会大大提高保护成本，另一个原因是短路位置影响可靠性，若短路电流不流经后端的断路器，则主变压器无法得到有效的保护。

例如，在一个2.4MW的充电系统中，主变压器为一个2500kVA的移相变压器，从12.5kV中压电网取电，经过一个有49个低压侧绕组的移相变压器，为多个充电器(Charger)提供低压AC电力，同时起到输入隔离、减小总谐波失真(THD)的作用。其中，变压器短路阻抗约为7％，低压侧绕组若发生短路，将会在绕组中产生超过12倍额定电流的短路电流，同时产生很大的电动力和发热效应，如果保护不及时，很可能会损坏整个变压器。

对于上述充电系统或者多输出绕组配电的系统，如果采用基于电流的保护方式，会有以下弊端：

(1)对于有N个低压侧绕组的变压器，如果采用硬件保护需要N个数量的三相断路器。当系统需要软件保护并上报短路故障时，还需要设置3*N个数量的电流传感器，当N较大时，检测保护成本将大大增加；

(2)在实际的工程应用中，电流传感器和断路器一般不会安装在变压器的出线位置，而是会安装在设备配电端，如果在变压器内部或是输出端到断路器之间的线路发生短路，短路电流不经过断路器，这种情况将无法被检测到即无法得到保护。

因此，迫切需要提供一种新的变压器短路保护方法及装置，可以有效降低保护成本，提高保护可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压器短路保护方法及装置，可以有效降低保护成本，提高保护可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种变压器的短路保护方法，其特点在于，包括：获取变压器的低压侧的至少一绕组的多个输出线的输出电压；根据所述输出电压进行实时计算和短路判断，并在判断为短路时发出保护信号。

在本发明的一实施例中，其中根据所述输出电压进行实时计算和短路判断的步骤包括：根据所述输出电压计算出所述多个输出线中任意两个输出线之间的线电压，以获得多个线电压；当所述多个线电压的变化符合一短路变化特性时判断为短路。

在本发明的一实施例中，所述短路变化特性包括幅值特性，其中，所述多个线电压中的一者的幅值变为小于等于第一特征值，所述多个线电压中的其他者的幅值变为大于等于第二特征值，且所述第一特征值小于所述第二特征值。