一种识别变压器轻微故障的判别方法与流程

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其是一种识别变压器轻微故障的判别方法。

背景技术：

变压器差动保护，在ct异常情况下，例如ct断线、ct短路，会产生差流，造成差动保护误动。存在两种做法来防范这个稳态，一种是开放式，判出故障然后开放差动保护；另一种是闭锁式，判出ct异常，闭锁差动保护。闭锁式需要快速判出各种ct异常情况，较复杂且有误判风险。而开放式只要判出故障特征，相对来说，更简明可靠。

根据专利【cn1545179a】，常规的开放式判据为：差动保护起动后，满足以下任一条件认为是故障情况，开放差动保护，否则认为是差回路ct异常造成的差动保护起动。

(1)任一侧任一相间工频变化量电压元件起动；

(2)任一侧负序相电压大于6v；

(3)起动后任一侧任一相电流比起动前增加；

(4)起动后最大相电流大于1.1ie。

其中，un为额定电压57.74v；ie为变压器额定电流，根据变压器和ct参数计算得出。

上述判据(1)、(2)、(4)对于大多数故障能够判出，但对于某些轻微故障则不能判出，例如图1、图2显示的中国电科院动模试验中某一高阻故障的录波。专利【cn1545179a】判据(1)、(2)、(4)不满足，分析如下：

判据(1)，各侧相间工频变化量电压，故障侧中压侧最大，约1.72v，小于0.05un(un为57.74，0.05×57.74＝2.887)，因此判据(1)不满足；

判据(2)，各侧负序电压最大是中压侧约1.50v，小于门槛6v，因此判据(2)不满足；

判据(4)，起动后各侧最大相电流约0.49a，而根据变压器参数计算的ie为0.503a，1.1ie为0.553a，0.49小于1.1ie，因此判据(4)也不满足。

而判据(3)中，电流增加的门槛并不好取，根据上述专利所述，增加电流比例取3％，那么负荷较低时，正常波动就可能误判。例如变压器某侧负荷为0.1a，3％为0.003a，这么低门槛很容易误判。

此外，采用闭锁式判据也不能解决此类问题。同样上述故障波形，和ct断线波形很接近，仅一路电流明显下降到很小的值，其余电压电流变化都很不明显。因此采用闭锁式判据也很可能误判为ct断线，闭锁差动保护，同样造成拒动。

存在这类问题的原因，在于大多数故障情况下，故障特征比较明显，前述判据能够判出。但在某些系统潮流分布，并且发生轻微故障时，例如高阻或轻微匝间故障，会出现这类特殊故障波形。此时故障特征不明显，前述判据不能判出故障，导致不开放差动保护，造成拒动。因此，需要一种灵敏而又可靠的轻微故障判据，用来开放变压器差动保护。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种识别变压器轻微故障的判别方法，可应用于各电压等级的变压器保护，防止某些轻微故障情况下，误闭锁差动保护造成变压器损坏。

为解决上述技术问题，本发明提供一种识别变压器轻微故障的判别方法，包括如下步骤：

(1)变压器保护装置通过pt、ct获取变压器各侧电流和电压，并进行折算；

(2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值；

(3)进行差动启动判别；

(4)差动启动后，计算相间电压突变量、相间电流突变量、零序电流突变量、以及相应电压和电流的浮动门槛；

(5)进行轻微故障判别，如果满足条件则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；如果开放差动保护，差动保护满足动作条件，则跳开各开关，保护故障变压器。

优选的，步骤(2)中，计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为：

其中，ial，ibl，icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值，ida，idb，idc为变压器三相差流瞬时值；

其中，为变压器各侧经折算的电流矢量值，为变压器三相差流稳态值。

优选的，步骤(3)中，进行差动启动判别具体包括如下步骤：

(31)稳态差流启动判据：

其中，为任一相差动电流kqd1为某系数，iset为“差动保护启动电流定值”，三相中任一相满足上式，差动就启动；

(32)突变量差流启动判据：

|id(k)-id(k-2n)|≥kqd2iset

其中，(k)表示当前点，(k-2n)表示两周波前的点，id(k)为任一相当前点差流瞬时值(ida，idb，idc)；id(k-2n)为同一相两周波前差流瞬时值，kqd2为某系数，iset为“差动保护启动电流定值”，任一相连续5点中3点满足上式，差动就启动。

优选的，步骤(4)中，差动启动后，计算相间电压突变量相间电流突变量零序电流突变量δi0、以及相应电压和电流的浮动门槛ufd、i0fd；

其中，表示相间值，包括ab，bc，ca；

(k)表示当前点，(k-n)表示1周波前的点，(k-2n)表示2周波前的点，(k-3n)表示3周波前的点，(k-4n)表示4周波前的点；表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、δi0表示零序电流突变量、ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、i0fd表示零序电流浮动门槛。

优选的，步骤(5)中，进行轻微故障判别，如果满足下式则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；

或

其中，表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、δi0表示零序电流突变量、ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、i0fd表示零序电流浮动门槛，ufd为电压浮动门槛，ku为某固定电压系数，un为额定电压，固定57.74v，ifd为电流浮动门槛，ki为某固定电流系数，in为ct额定电流，取值1a或5a。

本发明的有益效果为：本发明可应用于各电压等级的变压器保护，防止某些轻微故障情况下，误闭锁差动保护造成变压器损坏，具有明显的效益。

附图说明

图1为轻微故障录波图。

图2为轻微故障录波续图。

图3为本发明的方法流程示意图。

图4为本发明的变压器保护典型应用配置图。

具体实施方式

如图3所示，一种识别变压器轻微故障的判别方法，包括如下步骤：

(1)变压器保护装置通过pt、ct获取变压器各侧电流和电压，并进行折算；

(2)计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值；

(3)进行差动启动判别；

(4)差动启动后，计算相间电压突变量、相间电流突变量、零序电流突变量、以及相应电压和电流的浮动门槛；

(5)进行轻微故障判别，如果满足条件则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；如果开放差动保护，差动保护满足动作条件，则跳开各开关，保护故障变压器。

步骤(2)中，计算变压器三相差流瞬时值和三相差流稳态值具体为：

其中，ial，ibl，icl为变压器各侧经折算的电流瞬时值，ida，idb，idc为变压器三相差流瞬时值；

其中，为变压器各侧经折算的电流矢量值，为变压器三相差流稳态值。

步骤(3)中，进行差动启动判别具体包括如下步骤：

(31)稳态差流启动判据：

其中，为任一相差动电流kqd1为某系数，iset为“差动保护启动电流定值”，三相中任一相满足上式，差动就启动；

(32)突变量差流启动判据：

|id(k)-id(k-2n)|≥kqd2iset

其中，(k)表示当前点，(k-2n)表示两周波前的点，id(k)为任一相当前点差流瞬时值(ida，idb，idc)；id(k-2n)为同一相两周波前差流瞬时值，kqd2为某系数，iset为“差动保护启动电流定值”，任一相连续5点中3点满足上式，差动就启动。

步骤(4)中，差动启动后，计算相间电压突变量相间电流突变量零序电流突变量δi0、以及相应电压和电流的浮动门槛ufd、i0fd；

其中，表示相间值，包括ab，bc，ca；

(k)表示当前点，(k-n)表示1周波前的点，(k-2n)表示2周波前的点，(k-3n)表示3周波前的点，(k-4n)表示4周波前的点；表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、δi0表示零序电流突变量、ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、i0fd表示零序电流浮动门槛。

步骤(5)中，进行轻微故障判别，如果满足下式则开放差动保护，否则不开放差动保护，进入其他故障判别判据；

或

其中，表示相间电压突变量、表示相间电流突变量、δi0表示零序电流突变量、ufd表示相间电压浮动门槛、表示相间电流浮动门槛、i0fd表示零序电流浮动门槛，ufd为电压浮动门槛，ku为某固定电压系数，un为额定电压，固定57.74v，ifd为电流浮动门槛，ki为某固定电流系数，in为ct额定电流，取值1a或5a。

如图4所示，为变压器保护典型应用配置图。图中变压器各侧pt用于测量变压器电压，各侧ct用于测量变压器电流，各侧开关用于变压器故障时跳开，保护变压器。