一种变压器电流互感器断线识别方法及装置与流程

本发明涉及一种变压器电流互感器断线识别方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术：

《电业安全工作规程》规定，带电的电流互感器二次回路工作时严禁开路。大机组及超高压设备使用的电流互感器，二次绕组匝数多，开路电压很高。较高的二次电压不但可能使二次绕组和二次设备的绝缘遭到损坏，而且会使铁芯因过热而烧毁，甚至威胁人身安全。

另外，对于变压器差动保护，当发生变压器电流互感器断线时，回路中会出现较大的不平衡差流，造成差动保护误动。因此，准确地识别出变压器电流互感器是否断线，可以为变压器差动保护是否动作提供依据。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种变压器电流互感器断线识别方法及装置，用于解决准确判断变压器电流互感器是否断线的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种变压器电流互感器断线识别方法，包括以下方案：

方法方案一：包括以下步骤

步骤1，判断是否满足电流互感器断线判别的启动条件；

步骤2，若满足所述启动条件，对下面的断线判别条件进行判断，所述断线判别条件为：

(1)断线判别启动前变压器本侧三相相电流均不为零，断线判别启动后变压器本侧三相相电流均没有增加；

(2)断线判别启动时变压器其他侧三相相电流均没有变化，包括相电流突变量、零序电流以及负序电流；

(3)断线判别启动时变压器本侧和其他侧三相相电压均没有变化，包括相电压突变量、零序电压以及零序电压突变量；

步骤3，若满足上述所有断线判别条件，则判定变压器本侧电流互感器断线。

方法方案二：在方法方案一的基础上，步骤1中所述电流互感器断线判别的启动条件为：

I_Φ1(t-nT)-I_Φ1(t)＞I_SET1

其中，n是一个正整数，表示变压器本侧三相相电流当前周波之前的若干个周波的数目，I_Φ1(t)为断线判别启动时变压器本侧的三相相电流幅值，I_Φ1(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧n个周波前的三相相电流幅值，I_SET1为变压器本侧电流门槛值，取值范围为0.06I_N～0.08I_N，I_N为变压器本侧电流互感器的二次额定电流。

方法方案三、四：分别在方法方案一或二的基础上，步骤2中断线判别条件(1)的判别公式为：

其中，K₁为常数，取值范围为1.2～1.4，I_Φ1.min(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧n个周波前的三相电流中的最小相电流幅值；

断线判别条件(2)的判别公式为：

其中，I_Φ2(t)为断线判别启动时变压器其他侧的三相相电流幅值，I_Φ2(t-nT)为断线判别启动时变压器其他侧n个周波前的三相相电流幅值，|I_Φ2(t)-I_Φ2(t-nT)|为断线判别启动时变压器其他侧的三相相电流幅值与断线判别启动时变压器其他侧n个周波前的三相相电流幅值的差值的绝对值，I₂(t)和3I₀(t)分别为断线判别启动时变压器其他侧的负序电流幅值和零序电流幅值，I_SET2为变压器其他侧电流门槛值，取值范围为0.08I_N～0.2I_N；

断线判别条件(3)的判别公式为：

其中，U_Φ(t)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的三相相电压幅值，U_Φ(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的三相相电压幅值，|U_Φ(t)-U_Φ(t-nT)|为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的三相相电压幅值与断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的三相相电压幅值的差值的绝对值，3U₀(t)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的零序电压幅值，3U₀(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的零序电压幅值，|3U₀(t)-3U₀(t-nT)|为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的零序电压幅值与断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的零序电压幅值的差值的绝对值，U_SET1为变压器三相相电压门槛值，取值范围为0.1U_N～0.2U_N，U_SET2为变压器零序电压门槛值，取值范围为0.02U_N～0.1U_N，U_N为变压器PT二次额定相电压。

方法方案五、六：分别在方法方案三或四的基础上，n等于2。

本发明还提供了一种变压器电流互感器断线识别装置，包括以下方案：

装置方案一：包括

用于判断是否满足电流互感器断线判别的启动条件的单元；

用于若满足所述启动条件，对下面的断线判别条件进行判断的单元，所述断线判别条件为：

(1)断线判别启动前变压器本侧三相相电流均不为零，断线判别启动后变压器本侧三相相电流均没有增加；

(2)断线判别启动时变压器其他侧三相相电流均没有变化，包括相电流突变量、零序电流以及负序电流；

(3)断线判别启动时变压器本侧和其他侧三相相电压均没有变化，包括相电压突变量、零序电压以及零序电压突变量；

用于若满足上述所有断线判别条件，则判定变压器本侧电流互感器断线的单元。

装置方案二：在装置方案一的基础上，所述电流互感器断线判别的启动条件为：

I_Φ1(t-nT)-I_Φ1(t)＞I_SET1

其中，n是一个正整数，表示变压器本侧三相相电流当前周波之前的若干个周波的数目，I_Φ1(t)为断线判别启动时变压器本侧的三相相电流幅值，I_Φ1(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧n个周波前的三相相电流幅值，I_SET1为变压器本侧电流门槛值，取值范围为0.06I_N～0.08I_N，I_N为变压器本侧电流互感器的二次额定电流。

装置方案三、四：分别在装置方案一或二的基础上，断线判别条件(1)的判别公式为：

其中，K₁为常数，取值范围为1.2～1.4，I_Φ1.min(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧n个周波前的三相电流中的最小相电流幅值；

断线判别条件(2)的判别公式为：

其中，I_Φ2(t)为断线判别启动时变压器其他侧的三相相电流幅值，I_Φ2(t-nT)为断线判别启动时变压器其他侧n个周波前的三相相电流幅值，|I_Φ2(t)-I_Φ2(t-nT)|为断线判别启动时变压器其他侧的三相相电流幅值与断线判别启动时变压器其他侧n个周波前的三相相电流幅值的差值的绝对值，I₂(t)和3I₀(t)分别为断线判别启动时变压器其他侧的负序电流幅值和零序电流幅值，I_SET2为变压器其他侧电流门槛值，取值范围为0.08I_N～0.2I_N；

断线判别条件(3)的判别公式为：

其中，U_Φ(t)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的三相相电压幅值，U_Φ(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的三相相电压幅值，|U_Φ(t)-U_Φ(t-nT)|为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的三相相电压幅值与断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的三相相电压幅值的差值的绝对值，3U₀(t)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的零序电压幅值，3U₀(t-nT)为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的零序电压幅值，|3U₀(t)-3U₀(t-nT)|为断线判别启动时变压器本侧或其他侧的零序电压幅值与断线判别启动时变压器本侧或其他侧的n个周波前的零序电压幅值的差值的绝对值，U_SET1为变压器三相相电压门槛值，取值范围为0.1U_N～0.2U_N，U_SET2为变压器零序电压门槛值，取值范围为0.02U_N～0.1U_N，U_N为变压器PT二次额定相电压。

装置方案五、六：分别在装置方案三或四的基础上，n等于2。

本发明的有益效果是：

通过判别变压器本侧和其他侧三相相电流以及三相相电压的变化情况，可准确判断出变压器本侧电流互感器是否断线，为变压器差动保护是否动作提供依据。

附图说明

图1是220kV变压器主接线示意图；

图2是变压器电流互感器断线识别方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

以220kV变压器为例，主接线示意图如图1所示。正常运行时变压器高压侧、中压侧和低压侧断路器合闸，高压侧电流互感器和电压互感器分别为TA1和TV1，中压侧电流互感器和电压互感器分别为TA2和TV2，低压侧电流互感器和电压互感器分别为TA3和TV3。正常运行时，如果TA1发生断线且差流大于差动保护启动电流定值，就会造成主变差动保护跳闸。

以变压器高压侧为例，变压器电流互感器断线识别方法的流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤1，判断变压器高压侧是否满足电流互感器断线判别的启动条件，启动条件为：

I_Φ1(t-nT)-I_Φ1(t)＞I_SET1

其中，n是一个正整数，表示变压器高压侧三相相电流当前周波之前的若干个周波的数目，I_Φ1(t)为断线判别启动时变压器高压侧的三相相电流幅值，I_Φ1(t-nT)为断线判别启动时变压器高压侧n个周波前的三相相电流幅值，I_SET1为变压器高压侧电流门槛值，取值范围为0.06I_N～0.08I_N，I_N为变压器高压侧电流互感器的二次额定电流。

若变压器高压侧不满足电流互感器断线判别的启动条件，则判定变压器高压侧电流互感器未断线。

步骤2，判断是否满足下面的断线判别条件：

(1)断线判别启动前变压器高压侧三相相电流均不为零，断线判别启动后变压器高压侧三相相电流均没有增加；

(2)断线判别启动时变压器其他侧三相相电流均没有变化，包括相电流突变量、零序电流及负序电流；

(3)断线判别启动时变压器高压侧和其他侧三相相电压均没有变化，包括相电压突变量、零序电压及零序电压突变量。

断线判别条件(1)的判别公式为：

其中，K₁为常数，取值范围为1.2～1.4，I_Φ1.min(t-nT)为断线判别启动时变压器高压侧n个周波前的三相电流中的最小相电流幅值。

断线判别条件(2)的判别公式为：

其中，I_Φ2(t)为断线判别启动时变压器其他侧(中压侧或低压侧)的三相相电流幅值，I_Φ2(t-nT)为断线判别启动时变压器其他侧(中压侧或低压侧)n个周波前的三相相电流幅值，|I_Φ2(t)-I_Φ2(t-nT)|为断线判别启动时变压器其他侧的三相相电流幅值与断线判别启动时变压器其他侧n个周波前的三相相电流幅值的差值的绝对值，I₂(t)和3I₀(t)分别断线判别启动时变压器其他侧的负序电流幅值和零序电流幅值，I_SET2为变压器其他侧电流门槛值，取值范围为0.08I_N～0.2I_N。

若中压侧和低压侧中任意一侧的电流不满足上述断线判别条件(2)的判别公式时，则判定不满足断线判别条件(2)。

断线判别条件(3)的判别公式为：

其中，U_Φ(t)为断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的三相相电压幅值，U_Φ(t-nT)为断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的n个周波前的三相相电压幅值，|U_Φ(t)-U_Φ(t-nT)|为断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的三相相电压幅值与断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的n个周波前的三相相电压幅值的差值的绝对值，3U₀(t)为断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的零序电压幅值，3U₀(t-nT)为断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的n个周波前的零序电压幅值，|3U₀(t)-3U₀(t-nT)|为断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的零序电压幅值与断线判别启动时变压器高压侧或其他侧的n个周波前的零序电压幅值的差值的绝对值，U_SET1为变压器三相相电压门槛值，取值范围为0.1U_N～0.2U_N，U_SET2为变压器零序电压门槛值，取值范围为0.02U_N～0.1U_N，U_N为变压器PT二次额定相电压。

也就是，判定变压器高、中、低三侧的电压是否均满足上述断线判别条件(3)的判别公式，若任意一侧的电压不满足断线判别条件(3)的判别公式，则判定不满足断线判别条件(3)。

步骤3，若满足上述所有断线判别条件，则判定变压器高压侧电流互感器断线。

若判定变压器高压侧电流互感器断线，则发出断线报警指令，可以将该断线报警指令发送给差动保护设备，为差动保护是否动作提供可靠依据；同时将该断线报警指令发送给报警设备进行报警，提示维修人员及时维修。若有变压器高压侧不满足任意一个断线判别条件时，则判定变压器高压侧电流互感器未断线。

在本实施例中，正整数n均取为2，在不影响CT断线判别准确性的情况下，也可根据需要进行合适取值，如1、3、4等值。

本发明中的变压器电流互感器断线识别方法将电流判据和电压判据相结合，可准确判定变压器某侧电流互感器是否断线，有效解决了电流互感器断线后差动保护可能误动的问题。

本发明还提供了一种变压器电流互感器断线识别装置，包括：

用于判断是否满足电流互感器断线判别的启动条件的单元；

用于若满足所述启动条件，对下面的断线判别条件进行判断的单元，所述断线判别条件为：

(1)断线判别启动前变压器本侧三相相电流均不为零，断线判别启动后变压器本侧三相相电流均没有增加；

(2)断线判别启动时变压器其他侧三相相电流均没有变化，包括相电流突变量、零序电流以及负序电流；

(3)断线判别启动时变压器本侧和其他侧三相相电压均没有变化，包括相电压突变量、零序电压以及零序电压突变量；

用于若满足上述所有断线判别条件，则判定变压器本侧电流互感器断线的单元。

上述变压器电流互感器断线识别装置，实际上是建立在变压器电流互感器断线识别方法上的一种计算机解决方案，即一种软件构架，该软件可以运行于保护设备中。由于已对上述的变压器电流互感器断线识别方法进行了足够清晰完整的介绍，故对该断线识别装置中每个单元不再做详细描述。