核电辅助变压器高压侧断相判别方法及装置与流程

1.本发明涉及电力系统安全技术领域，尤其涉及一种核电辅助变压器高压侧断相判别方法及装置。


背景技术：

2.目前，核电站都配置220kv系统备用电源系统，一般由220kv母线电源、220kv输电线路以及220kv辅助变压器组成。220kv系统备用电源系统需在发电机组停机检修或故障时承担供电的作用。
3.而现有辅助变压器断相监测装置主要是通过相电流或负序电流来监视。一方面，核电辅助变压器长期处于空载运行状态，当线路容性电流较大或空载激磁电流较小时，高压侧发生断线后相电流变化很小，很难用相电流低的判据进行识别；另一方面，核电辅助变压器处于带载运行状态时，受负荷不平衡带来负序电流的影响，负序电流判据存在误动和拒动的风险。因此，当核电辅助变压器高压侧对侧线路发生断线，很难用现有判据进行有效识别并及时发出报警，若此时核电机组停机检修需将负荷切换至辅助变，则辅助变压器三相负荷不平衡，不但会因磁路不平衡造成附加损耗，还会使负荷较大的一相绕组过热跳闸，从而危害核电站安全运行。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的至少一个缺陷，提供一种核电辅助变压器高压侧断相判别方法及装置。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电辅助变压器高压侧断相判别方法，包括：
6.s1：采集核电辅助变压器高压侧的三相电流和三相电压；
7.s2：根据所述三相电压计算出核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值，并根据所述正序电压幅值是否大于第一预设值判断核电辅助变压器是否处于并网状态，若是，则执行步骤s3；
8.s3：根据所述三相电流计算出各相线的基波电流及谐波电流有效值，判断各相线的基波电流有效值是否大于第二预设值，且判断对应相线的谐波电流有效值是否大于第三预设值；若是，则判定该相线断线。
9.优选地，在本发明所述的核电辅助变压器高压侧断相判别方法中，所述核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值大于第一预设值的判据如下：
10.当满足式(1)，判定核电辅助变压器处于并网状态：
[0011][0012]
其中，u
h1
为核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值；u
set
为判断核电辅助变压器高压侧正序电压高的第一预设值；k1为第一补偿系数；un为核电辅助变压器高压侧的额定电
压。
[0013]
优选地，在本发明所述的核电辅助变压器高压侧断相判别方法中，所述判断各相线的基波电流有效值是否大于第二预设值的判据如下：
[0014]
当满足式(2)，判定对应相线的基波电流有效值大于第二预设值：
[0015][0016]
其中，i
1_x
为核电辅助变压器高压侧x相线的基波电流有效值，所述x相线包括a相线、b相线和c相线；i
1_set
为判断核电辅助变压器高压侧的基波电流有效值高的第二预设值；k2为第二补偿系数；i
b0
为核电辅助变压器高压侧的空载激励电流。
[0017]
优选地，在本发明所述的核电辅助变压器高压侧断相判别方法中，当至少一所述相线的基波电流有效值大于所述第二预设值时，还判断对应相线的偶数次谐波电流有效值之和是否大于第三预设值，且判据如下：
[0018]
当满足式(3)，判定对应相线的偶数次谐波电流有效值大于第三预设值：
[0019][0020]
其中，i
∑2_x
为核电辅助变压器高压侧x相线的偶数次谐波电流有效值之和，所述x相线包括a相线、b相线和c相线；i
2_set
为判断核电辅助变压器高压侧的偶数次谐波电流有效值高的第三预设值；i
n1_x
为核电辅助变压器高压侧的x相偶数次谐波有效值，其中n1为正偶数；k3为第三补偿系数。
[0021]
优选地，在本发明所述的核电辅助变压器高压侧断相判别方法中，当至少一所述相线的基波电流有效值大于所述第二预设值时，还判断对应相线的奇数次谐波电流有效值之和与该相线的偶数次谐波电流有效值之和的比值是否小于第四预设值，且判据如下：
[0022]
当满足式(4)，判定核电辅助变压器高压侧的对应相线的奇数次谐波电流有效值之和与该相线的偶数次谐波电流有效值之和的比值小于第四预设值：
[0023][0024]
其中，i
∑1_x
为核电辅助变压器高压侧的x相奇数次谐波电流有效值之和，所述x相包括a相线、b相线和c相线；k4为判断x相奇数次谐波电流有效值之和与偶数次谐波电流有效值之和的比值低的第四预设值；为核电辅助变压器高压侧的x相奇数次谐波有效值，其中n2为除1以外的正奇数。
[0025]
优选地，在本发明所述的核电辅助变压器高压侧断相判别方法中，还包括从第一次判断某相线断线后，持续时间t内重复执行步骤s1至s4，若在所述时间t内判断均成立，则判定对应相线断线。
[0026]
本发明解决其技术问题还构造一种核电辅助变压器高压侧断相判别装置，包括：
[0027]
采集电路，用于采集核电辅助变压器高压侧的三相电流和三相电压；
[0028]
信息处理电路，用于根据所述三相电压计算出核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值，及根据所述三相电流计算出各相线的基波电流及谐波电流有效值；
[0029]
逻辑处理电路，用于判断是否同时满足所述正序电压幅值大于所述第一预设值、所述基波电流有效值大于所述第二预设值、所述谐波电流有效值大于所述第三预设值。
[0030]
优选地，在本发明所述的核电辅助变压器高压侧断相判别装置中，所述采集电路包括用于采集核电辅助变压器高压侧的三相电流的电流检测单元ct、用于采集核电辅助变压器高压侧的三相电压的电压检测单元pt。
[0031]
优选地，在本发明所述的核电辅助变压器高压侧断相判别装置中，所述电流检测单元ct包括光学电流互感器，所述电压检测单元pt包括电感式电压互感器。
[0032]
本发明至少具有以下有益效果：构造了一种核电辅助变高压侧对侧线路单相断线判别方法，根据判断各相线的基波电流及谐波电流是否异常，从而判断相线是否出现断相异常，有效地解决了线路容性电流大于核电辅助变压器的空载激磁电流时，相线电流低的判据无法在空载状态下准确地识别单相断线的问题，并且判断结果准确、可靠，能够更好地保障设备的安全。
附图说明
[0033]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0034]
图1是本发明核电辅助变压器高压侧断相判别方法的实施例流程图；
[0035]
图2是本发明核电辅助变压器高压侧断相判别装置的原理图。
具体实施方式
[0036]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
图1是本发明核电辅助变压器高压侧断相判别方法的实施例一的流程图，该实施方法包括：步骤s1、步骤s2、步骤s3。
[0038]
步骤s1：采集核电辅助变压器高压侧的三相电流和三相电压；
[0039]
步骤s2：根据三相电压计算出核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值，并根据正序电压幅值是否大于第一预设值判断核电辅助变压器是否处于并网状态，若是，则执行步骤s3；
[0040]
可选地，步骤s2中判断核电辅助变压器是否处于并网状态，具体判据需满足式(1)：
[0041][0042]
其中，u
h1
为核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值；u
set
为判断核电辅助变压器高压侧正序电压高的第一预设值；k1为第一补偿系数；un为核电辅助变压器高压侧的额定电压。
[0043]
在核电辅助变压器处于离线状态时，其高压侧的正序电压幅值应为低电平，进入
并网状态后，其正序电压幅值将接近额定电压，因此可以根据正序电压幅值是否大于第一预设值判断核电辅助变压器是否处于并网状态。进一步地，由于输电线路长，存在线损，为了提高计算结果的准确度，因此加入第一补偿系数k1，第一补偿系数k1可取0.5～0.8。
[0044]
步骤s3：根据三相电流计算出各相线的基波电流及谐波电流有效值，判断各相线的基波电流有效值是否大于第二预设值，且判断对应相线的谐波电流有效值是否大于第三预设值；若是，则判定该相线断线。
[0045]
可选地，步骤s2中判断各相线的基波电流有效值是否大于第二预设值，具体判据需满足式(2)：
[0046][0047]
其中，i
1_x
为核电辅助变压器高压侧x相线的基波电流有效值，x相线包括a相线、b相线和c相线；i
1_set
为判断核电辅助变压器高压侧的基波电流有效值高的第二预设值；k2为第二补偿系数；i
b0
为核电辅助变压器高压侧的空载激励电流。
[0048]
在核电辅助变压器处于空载状态时，由于输电线路长，导致线路容性电流大于核电辅助变压器的空载激励电流。若此时，核电辅助变压器高压侧的某相线出现断线故障，由于输电线呈容性，输电线将对核电辅助变压器进行充放电，此时核电辅助变压器的基波电流有效值将会增大，因此可以根据基波电流有效值是否大于第二预设值，以判断是否出现断相故障。进一步地，为了提高计算结果的准确度，因此加入第二补偿系数k2，第二补偿系数k2可取0.5～0.8。
[0049]
电网波动或外部干扰等异常状态，存在增大基波电流有效值的风险。为了提高判断结果的可靠性，因此，当至少一相线的基波电流有效值大于第二预设值时，还判断对应相线的偶数次谐波电流有效值之和是否大于第三预设值，具体判据需满足式(3)：
[0050][0051]
其中，i
∑2_x
为核电辅助变压器高压侧x相线的偶数次谐波电流有效值之和，x相线包括a相线、b相线和c相线；i
2_set
为判断核电辅助变压器高压侧的偶数次谐波电流有效值高的第三预设值；为核电辅助变压器高压侧的x相偶数次谐波有效值，其中n1为正偶数；k3为第三补偿系数。
[0052]
核电辅助变压器在正常工作时，三相负荷平衡，各相线的偶数次谐波有效值的幅值相近，且其相位的矢量和接近零。因此三相负荷平衡时，偶数次谐波电流有效值之和接近零。当出现断相故障时，三相负荷不平衡，偶数次谐波电流有效值之和增大。因此，可以根据核电辅助变压器的偶数次谐波电流有效值之和是否大于第三预设值，以进一步判断该相线是否出现断相故障。进一步地，为了提高计算结果的准确度，因此加入第三补偿系数k3，第三补偿系数k3可取0.1～0.3。
[0053]
可选地，当至少一相线的基波电流有效值大于第二预设值时，还判断对应相线的奇数次谐波电流有效值之和与该相线的偶数次谐波电流有效值之和的比值是否小于第四
预设值，具体判据需满足式(4)：
[0054][0055]
其中，i
∑1_x
为核电辅助变压器高压侧的x相奇数次谐波电流有效值之和，x相包括a相线、b相线和c相线；k4为判断x相奇数次谐波电流有效值之和与偶数次谐波电流有效值之和的比值低的第四预设值；为核电辅助变压器高压侧的x相奇数次谐波有效值，其中n2为除1以外的正奇数。
[0056]
为预防奇数次谐波太大，导致基波电流有效值i
1_x
及偶数次谐波电流有效值之和i
∑2_x
增大，影响判断，因此可以根据核电辅助变压器的奇数次谐波电流有效值之和与该相线的偶数次谐波电流有效值之和的比值是否小于第四预设值，以进一步判断该相线是否出现断相故障。其中，第四预设值k4可取0.33。
[0057]
可选地，在第一次判断某相线断线后，持续时间t内重复执行步骤s1至s4，若在时间t内判断均成立，则判定对应相线断线。
[0058]
为了避免电网波动或外部干扰等因素导致的误判结果直接输出，因此，在时间t内重复执行步骤s1至s4，且所有判据均成立时，才判断对应相线断线，从而提高判断结果的准确性。其中，时间t可取100ms。
[0059]
如图2所示，本发明还构造一种核电辅助变压器高压侧断相判别装置，包括采集电路、信息处理电路、逻辑处理电路。
[0060]
采集电路，用于采集核电辅助变压器高压侧的三相电流和三相电压。
[0061]
信息处理电路，用于根据三相电压计算出核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值，及根据三相电流计算出各相线的基波电流及谐波电流有效值。
[0062]
逻辑处理电路，用于判断是否同时满足正序电压幅值大于第一预设值、基波电流有效值大于第二预设值、谐波电流有效值大于第三预设值。
[0063]
可选地，判断核电辅助变压器是否处于并网状态，具体判据需满足式(1)：
[0064][0065]
其中，u
h1
为核电辅助变压器高压侧的正序电压幅值；u
set
为判断核电辅助变压器高压侧正序电压高的第一预设值；k1为第一补偿系数；un为核电辅助变压器高压侧的额定电压。
[0066]
可选地，判断各相线的基波电流有效值是否大于第二预设值，具体判据需满足式(2)：
[0067][0068]
其中，i
1_x
为核电辅助变压器高压侧x相线的基波电流有效值，x相线包括a相线、b相线和c相线；i
1_set
为判断核电辅助变压器高压侧的基波电流有效值高的第二预设值；k2为第二补偿系数；i
b0
为核电辅助变压器高压侧的空载激励电流。
[0069]
可选地，当至少一相线的基波电流有效值大于第二预设值时，还判断对应相线的
偶数次谐波电流有效值之和是否大于第三预设值，具体判据需满足式(3)：
[0070][0071]
其中，i
∑2_x
为核电辅助变压器高压侧x相线的偶数次谐波电流有效值之和，x相线包括a相线、b相线和c相线；i
2_set
为判断核电辅助变压器高压侧的偶数次谐波电流有效值高的第三预设值；为核电辅助变压器高压侧的x相偶数次谐波有效值，其中n1为正偶数；k3为第三补偿系数。
[0072]
可选地，当至少一相线的基波电流有效值大于第二预设值时，还判断对应相线的奇数次谐波电流有效值之和与该相线的偶数次谐波电流有效值之和的比值是否小于第四预设值，具体判据需满足式(4)：
[0073][0074]
其中，i
∑1_x
为核电辅助变压器高压侧的x相奇数次谐波电流有效值之和，x相包括a相线、b相线和c相线；k4为判断x相奇数次谐波电流有效值之和与偶数次谐波电流有效值之和的比值低的第四预设值；为核电辅助变压器高压侧的x相奇数次谐波有效值，其中n2为除1以外的正奇数。
[0075]
可选地，采集电路包括用于采集核电辅助变压器高压侧的三相电流的电流检测单元ct、用于采集核电辅助变压器高压侧的三相电压的电压检测单元pt。其中，电流检测单元ct包括光学电流互感器，电压检测单元pt包括电感式电压互感器。
[0076]
本发明至少具有以下有益效果：构造了一种核电辅助变高压侧对侧线路单相断线判别方法，根据判断各相线的基波电流及谐波电流是否异常，从而判断相线是否出现断相异常，有效地解决了线路容性电流大于核电辅助变压器的空载激磁电流时，相线电流低的判据无法在空载状态下准确地识别单相断线的问题，并且判断结果准确、可靠，能够更好地保障设备的安全。
[0077]
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。