变压器抗ta饱和的差动保护方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及变压器抗TA饱和的差动保护方法及其装置，属于微机继电保护的技术领域。
【背景技术】
[0002]电力变压器作为电力系统中的重要设备，在输电和配电环节应用广泛，如何保证变压器安全稳定对电力系统运行的基本要求。目前，变压器的输定线路中主要采用电流差动作为线路的主保护，其中，差动保护具有原理简单可靠、灵敏度高、动作速度快等特点。由于系统运行过程中发生空载合闸和外部故障等扰动时，变压器和电流互感器(TA)都伴随着复杂的暂态过程，此时极有可能引起TA暂态饱和，造成电流差动保护的误动。如何有效的防止外部故障(区外)造成TA保护导致的差动保护的误动，提高变压器差动保护的正确动作率显得十分重要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了变压器抗TA饱和的差动保护方法，提高了判断区外故障或区内故障的准确性和检测速度，本发明还提出了变压器抗TA饱和的差动保护装置。
[0004]本发明是通过如下方案予以实现的:
[0005]变压器抗TA饱和的差动保护方法，步骤如下:
[0006]步骤I，采集被保护元件的电流，每个电流周波内采集N个电流采样点，并确定故障的起始时刻；
[0007]步骤2，从故障起始时刻算起，若连续S个电流采样点满足Δid>KA ir，即若制动电流的变化量和差动电流的变化量同时出现，则判断为区内故障，启动差动保护；
[0008]若连续S个电流采样点不满足△id>K Δ ir，制动电流的变化量先于差动电流的变化量出现时，则判断为区外故障，闭锁差动保护；
[0009]其中，Δ ir= I ir-1r—τ|表示制动电流变化量；Δ id= | id_id-τ I表示差动电流变化量，id表示当前电流采样点的差动电流值，id-τ表示该周波前一周期与id对应的电流采样点的差动电流值，iI.表示当前电流采样点的制动电流值，ir-τ表示该周波前一周期与iI.对应的电流采样点的制动电流值，S为设定值；
[0010]步骤3，区外故障时，判断区外故障转区内故障，启动差动保护。
[0011]进一步的，步骤I中所述的确定故障的起始时刻的方式为:计算电流采样点对应的制动电流，当得到制动电流值达到设定值时，该制动电流所对应的采集时刻判定为故障的起始时刻，则制动电流ir达到设定值的判据为:
[0012]I ir-1r-T I >K11 ir-T_ir-2T I +K2*Ie
[0013]其中，ir表示当前电流采样点的制动电流值，ir-τ表示该周波前一周期与ir对应的电流采样点的制动电流值，ir-2T表示该周波前两周期与ir对应的电流采样点的制动电流值；表示变压器额定电流;Kl和K2均为设定的参数系数。
[0014]进一步的，所述步骤3中，判断区外故障转区内故障的方式是:将一个周波内N个电流采样点中最大的差动电流值的绝对值作为参考值，若该周波内有M个电流采样点的差动电流值的绝对值小于Κ3倍的参考值，则判定区外故障转区内故障。
[0015]进一步的，判定区外故障转区内故障的判据为:
[0016]I id-1f I >K3* I imax I，I imax I =mgix( I ii_if I，I irif ,......1 i『if I )
[0017]其中，id为当前电流采样点的差动电流值;if为当前电流采样点所对应的采样偏移值;il, i2,…，iN表不一个周波内的电流米样点的差动电流，N为米集的点数；imax为一个周波内N个电流采样点中最大的差动电流值。
[0018]进一步的，所述步骤3中，判断区外故障转区内故障的方式还包括:当一个周波内N个电流采样点中最大的差动电流满足I Lax I〈I。<!时，判定区外故障转区内故障，其中，I。<!为最小差动电流转换后的采样值。
[0019]变压器抗TA饱和的差动保护装置，该装置包括:
[0020 ]判断故障起始时刻模块:采集被保护元件的电流，每个电流周波内采集N个电流采样点，并确定故障的起始时刻；
[0021]判断区内/区外故障模块:从故障起始时刻算起，若连续S个电流采样点满足Δid>K △ ir，即若制动电流的变化量和差动电流的变化量同时出现，则判断为区内故障，启动差动保护；
[0022]若连续S个电流采样点不满足△id>KA ir，制动电流的变化量先于差动电流的变化量出现时，则判断为区外故障，闭锁差动保护；
[0023]其中，Δ ir= I ir-1r—T I表示制动电流变化量；a id= | id_id-τ I表示差动电流变化量，id表示当前电流采样点的差动电流值，id-τ表示该周波前一周期与id对应的电流采样点的差动电流值，ir表示当前电流采样点的制动电流值，ir-T表示该周波前一周期与ir对应的电流采样点的制动电流值，S为设定值；
[0024]判断区外转区内故障模块:区外故障时，判断区外故障转区内故障，启动差动保护。
[0025 ]进一步的，判断故障起始时刻模块中所述的确定故障的起始时刻的方式为:计算电流采样点对应的制动电流，当得到制动电流值达到设定值时，该制动电流所对应的采集时刻判定为故障的起始时刻，则制动电流ir达到设定值的判据为:
[0026]I ir-1r—T I >K1 I ir-T-1r-2T I +K2*Ie
[0027]其中，ir表示当前电流采样点的制动电流值，ir-T表示该周波前一周期与iI.对应的电流采样点的制动电流值，ir-2T表示该周波前两周期与ir对应的电流采样点的制动电流值；
表示变压器额定电流;Kl和K2均为设定的参数系数。
[0028]进一步的，所述判断区外转区内故障模块中，判断区外故障转区内故障的方式是:将一个周波内N个电流采样点中最大的差动电流值的绝对值作为参考值，若该周波内有M个电流采样点的差动电流值的绝对值小于K3倍的参考值，则判定区外故障转区内故障。
[0029]进一步的，判定区外故障转区内故障的判据为:
[0030]I id-1f I >K3* I imax I，I imax I =max( | ii_if |，| i2_if ,......1 i『if I )
[0031]其中，id为当前电流采样点的差动电流值;if为当前电流采样点所对应的采样偏移值;il, i2,…，iN表不一个周波内的电流米样点的差动电流，N为米集的点数；imax为一个周波内N个电流采样点中最大的差动电流值。
[0032]进一步的，所述判断区外转区内故障模块中，判断区外故障转区内故障的方式还包括:当一个周波内N个电流采样点中最大的差动电流满足I imax|〈1。<!时，判定区外故障转区内故障，其中，1。<1为最小差动电流转换后的采样值。
[0033]本发明和现有技术相比的有益效果是:
[0034]本发明提出了变压器抗TA饱和的差动保护方法，采集一个周波内的采用点，确定故障发生的起始时刻;然后，根据设定的判据确定计算制动电流变化量和差动电流变化量发生的时刻，确定区内故障还是区外故障，从而实施启动或闭锁差动保护，并进一步判断区外转区内故障，开放差动保护。本发明基于变压器抗TA饱和的实现方法还提出了变压器抗TA饱和装置，分为判断故障起始时刻模块、判断区内/区外故障模块和判断区外转区内故障模块。本发明根据设定判据，一般只需用故障时刻S个(本发明中选用3到4)个采样值，就可以在较短的时间内即可得出判断结果，尤其对于深度TA饱和的区外故障，能够有效的防止误动，对于区内故障也可以很快而且准确的检测出，使差动保护能够快速的动作。
[0035]本发明利用采样点制动电流的出线时刻作为故障起始点时刻的判断依据，可以实现故障时刻的准确判定，从而提高区内区外故障判断的准确性。
[0036]本发明在判断区外转区内故障时，充分考虑到采样通道的采样精度的偏差，在采样值上会有一定的直流偏移量，所以在计算前要消除偏移量的影响，使计算更为准确。
【附图说明】
[0037]图1是本发明实施例变压器抗TA饱和的实现方法的流程图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0039]本发明提出了变压器抗TA饱和的差动保护方法，该方法主要包括故障起始时刻、判断区内(或区外)故障以及区外转区内故障判断，下面进行依次说明
[0040]1.确定故障起始时刻
[0041]故障起始时刻的确定直接影响对区内故障和区外故障判断的准确性，因此，准确确定故障起始时刻十分关键。由于区内故障或区外故障引发的交流互感器(TA)保护通常伴随有很大的制动电流。因此，本发明利用制动电流出现的时刻作为判断故障起始时刻的依据，可以实现对故障起始时刻精确和快速的判断。
[0042]设置一个周波的采样周期为T，在一个周波内采集N个电流采样点，本实施例中选取N= 24。然后计算各个电流采样点的制动电流，依据所得的制动电流判断故障起始时刻的表达式如下:
[0043]I ir-1r—T I >K1 I ir-T-1r-2T I +K2*Ie
[0044]其中，ir表示当前电流采样点的制动电流值，ir-τ表示该周波前一周期与iI.对应的电流采样点的制动电流值，ir-2T表示该周波前两周期与ir对应的电流采样点的制动电流值；
表示变压器额定电流;Kl和K2均为设定的参数系数，本实施例中选取Kl = I，K2 = 0.5。
[0045]若当前时刻的制动电流ir满足上式，则将当前时刻确定为故障发生的起始时刻。
[0046]2.区内(或区外)故障的判断
[0047]本发明根据制动电流的变化量和差动电流出现时刻的不同来确定是区内故障，还是区外故障。
[0048]若制动电流变化量出现先于差动电流，则表明该故障为区内故障。
[0049]若制动电流变化量和差动电流同时出现，则表明该故障为区外故障。
[0050]计算上述在周波内采集的电流采样点所对应的制动电流和差动电流。然后，依据前后周期的制动电流和差动电流的变化量，确定制动电流变化量和差动电流出现的时刻。[0051 ]计算制动电流变化量和差动电流变化量表达式如下:
[0052]制动电流变化量:A ir= I ir-1r-T
[0053]差动电流变化量:A id= id-1d-τ
[0054]其中，ir表示当前电流采样点的制动电流值，ir-τ表示该周波前一周期与ir对应的电流采样点的制动电流值;id表示当前电流采样点的差动电流值，id-τ表示该周波前一周期与id对应的电流采样点的差动电流值。
[0055]本实施例从计算的故障起始时刻开始，若连续S个电流采样点满足连续△id>K Δir，(其中，K = 0.5)，则说明制动电流