专利名称：一种变压器保护与绕组变形在线监测一体化装置及其应用方法
技术领域：
本发明属于电力系统领域领域，涉及一种变压器保护与绕组变形在线监测一体化 装置及其应用方法，尤其适合于变电站对所辖变压器进行在线监测及故障判别。
背景技术：
差动保护一直是电力变压器的主保护，它基于基尔霍夫电流定律，具有原理简单、 灵敏度高、选择性好的特点。但是变压器是通过磁路将各绕组联系到一起的电气原件，其本 质上已经不再满足基尔霍夫电流定律。当变压器空载合闸或者外部故障切除时，变压器内 部产生的励磁涌流可能达到额定电流的8倍以上，从而使差动保护误动作。利用正常运行 各侧绕组电阻及漏电感参数和电压电流数据构建的变压器等值方程，在正常运行、励磁涌 流及外部故障时其方程成立，而区内故障时该方程不再成立，从而构成基于等值方程的变 压器保护判据。由于构建等值方程的变压器各侧绕组漏电感无法直接获取，同时当绕组运 行中存在形变时绕组漏电感值将发生变化，采用估计得到的漏电感值使得保护动作灵敏度 降低，寻求在线辨识绕组参数并实时更新保护参数对提高保护动作性能具有重要意义。。现代电力系统的发展要求提高电力设备的安全运行水平，大部分的电力设备故障 的发生是由于设备亚健康的积累，监测电力设备的运行状态进而预知维修，是提高设备运 行安全性的重要方式。有关变压器损坏事故统计表明，绕组是发生故障较多的部件，其故障 多由绕组绝缘的老化以及绕组变形导致绝缘损坏引起的。研究表明，绕组变形已经成为变 压器健康隐患和故障前期的重要表现形式。通过对表征变压器绕组形状的数据或参数在线 实时分析、判断绕组变形程度，并在绕组变形程度严重时发出告警信号，调度运行人员有计 划的安排变压器退出运行进行维护检修，从而降低变压器损坏事故、提高变压器安全运行 水平。近年来，通过在线检测变压器短路电抗变化来分析绕组健康状况的技术正逐渐得到 重视。相比较而言，继电保护是当故障发生时，通过对故障前后数据的分析、比较，作出 跳闸、报警并快速切除故障，以免造成系统或设备的进一步损坏，继电保护动作切除故障是 对电力系统和电力设备的被动安全防御方式；而绕组变形监测是在故障发生前，通过对表 征变压器绕组状态的数据进行分析、判断，来确定绕组的健康状态，从而确定是否需要安排 维护作业，起到防患于未然的作用，并为有计划的维护提供了信息。对于很大部分的变压器 绕组故障的发生是由于绕组变形亚健康状态的积累，因此监测绕组运行状态实现预知维修 进而避免设备的故障，是提高变压器运行安全性的积极主动防御方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于等值方程原理的变压器保护与绕组变形在线监测 一体化方法，使用该方法能够摆脱励磁涌流的影响，准确快速识别变压器区内故障，同时在 线监测变压器绕组健康状态，实现变压器保护动作被动防御与绕组形变监测主动预防的合理配合。本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种变压器保护与绕组变形在 线监测一体化装置，该一体化装置包括保护元件、参数辨识元件和绕组形变监测元件。所述一体化装置的应用方法，按照如下步骤①一体化装置在上电启动之后，设定被保护变压器的铭牌参数短路电压uk%、短 路损耗Pk%、变压器额定容量Sb、变压器额定电压Ub、额定电流Ib，变压器额定变比nB ；根据 铭牌参数计算变压器等值电阻rk和漏电感Lk ；②预设的初始速动保护门槛值为一个无穷大值，保证第一次启动时保护不动作； ③实时采集变压器原边三相绕组电压电流数据Ul
权利要求
变压器保护与绕组变形在线监测一体化装置，其特征在于该一体化装置具有变压器故障快速准确判别并发出跳闸信号的继电保护功能及正常运行时变压器绕组变形在线监测功能，包括保护元件、参数辨识元件和绕组形变监测元件。
2.变压器保护与绕组变形在线监测一体化装置适用于1/%和1/A型三相双绕组变 压器。
3.基于权利要求1所述一体化装置的方法，其特征在于，按照如下步骤①一体化装置在上电启动之后，设定被保护变压器的铭牌参数短路电压、短路损 耗Pk%、变压器额定容量Sb、变压器额定电压Ub、额定电流Ib，变压器额定变比nB ；根据铭牌 参数计算变压器等值电阻rk和漏电感Lk ；②预设的初始速动保护门槛值为一个无穷大值，保证第一次启动时保护不动作；③实时采集变压器原边三相绕组电压电流数据Ulj、、，副边三相绕组电压电流数据 u2J>i2J, j为A、B、C三相，根据变压器各侧电流数据突变量判定保护元件是否启动；④若保护元件启动，计算三相双绕组变压器保护的动作量和制动量，判断制动量与动 作量的大小关系，确定变压器是否发生区内故障；⑤若保护未启动，则判别变压器是否处于以下状态保护初次投入运行、变压器分接头 调整、保护判别为区外故障、参数辨识定时启动、变压器停运后的再次投入；若是则进行变 压器在线参数辨识，若非则返回步骤⑧；⑥当参数辨识元件启动后，通过参数辨识元件计算此时变压器绕组参数；辨识得到的 、.、L2J用于等值方程保护参数设置，同时等值漏电感、=A； 尽/变化量作为绕组变形 在线监测的指标；⑦比较绕组参数在线辨识元件计算得到的变压器绕组漏电感变化量与预先设定的在 线监测元件形变量门槛值的大小关系，当绕组漏电感的变化量大于在线监测元件形变量门 槛值时，判别绕组发生变形并发出告警报告信号，进入步骤⑧，若没有发生绕组形变则直接 进入步骤⑧；⑧进行变压器保护参数的辨识更新及保护动作门槛值的计算更新，返回步骤②，重新 采集下一时刻变压器各侧电压电流信息。
4.如权利要求3所述一体化装置的方法，其特征在于，所述步骤④是指对于三相双绕组变压器，原边绕组电压方程为
5.如权利要求3所述一体化装置的方法，其特征在于，所述步骤⑥是指 根据三相双绕组模型，联立原副边电压回路等值方程(1)、(2)可得
6.如权利要求3所述一体化装置的方法，其特征在于，所述步骤⑦是指设变压器最初投入运行时健康绕组的漏感值为Lp第n次监测得到的漏电感值为广绕 组健康状态诊断的判据为
全文摘要
本发明公开了一种变压器保护与绕组变形在线监测一体化装置及其应用方法，该一体化装置具有在变压器故障时快速判别发出跳闸信号的继电保护功能及正常运行时变压器绕组变形在线监测功能，由参数辨识元件、绕组形变监测元件和保护元件构成。参数辨识元件在线辨识绕组漏电感，辨识结果用于实时更新保护参数及计算设定门槛值，同时绕组漏电感变化量作为绕组变形在线监测的指标；绕组变形监测元件利用实时计算的漏电感变化量判别绕组变形程度，发出告警信号及绕组形变结果报告；保护元件基于等值方程保护原理且综合利用变压器电压电流信息，能够彻底摆脱励磁涌流对判别结果的影响，正确识别变压器运行状态。本发明通过对三个元件的优化组合，使其在执行各自工作的同时相互配合实现变压器保护与绕组变形在线监测的一体化。
文档编号H02H7/04GK101976881SQ20101026548
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者任晓菲, 张保会, 郝治国, 闫晨光 申请人:西安交通大学