专利名称：适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法
技术领域：
本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法。
背景技术：
特高压输电是世界电网发展领域的一项崭新事业，处于电网科技发展的前沿，目前国内外没有成熟的经验。IOOOkV特高压变压器结构特殊，由主体变压器和调压变压器两部分组成，主变压器高、中、低压侧采用Yru Yn、dll的绕组接线方式，额定容量为
1000/1000/334MVA，各侧的额定电压为 1050 / φ :525/^/3 ±4x1.25%: 110 kV，并采
用中性点无励磁调压方式，与传统的变压器结构有很大区别，尤其是采用了外接调压变压器的分体调压方式。现在已有的励磁涌流判别原理都是针对于传统变压器励磁特性进行的研究，应用于特高压变压器时并不一定能够准确地识别特高压变压器的励磁涌流。在IOOOkV晋东南-南阳-荆门特高压交流示范工程投运调试过程中，荆门侧调压变差动保护出现过两次当500kV侧空载合闸时调压补偿变差动保护因励磁涌流未闭锁出现误动的情况。针对误动情况，目前国内很多研究机构进行了有关的理论分析和仿真研究。其中，邵德军等(邵德军，尹项根，张哲，等.特高压变压器差动保护动态模拟试验研究[J].高电压技术，2009，35 (2) :225-230)通过动态模拟试验对特高压变压器发生各种内部故障时和空载合闸时各种差动保护的灵敏性和可靠性进行了研究，提出大差差动保护对于调压绕组和补偿绕组的内部故障明显灵敏度不足，但仅说明了配置调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护的充分必要性，并未就提高调压补偿变的差动保护可靠性的措施展开研究。Xiangning Lin 等(Xiangning Lin,Jingguang Huang,Linjun Zeng,Bo,Ζ· Q. · Analysis ofElectromagnetic Transient and Adaptability of second—Harmonic Restraint BasedDifferential Protection of UHV Power Transformer[J]. IEEE Transmission on PowerDelivery, 2010，25 (4) :2299-2307)考察了应用的最为广泛的二次谐波闭锁变压器差动保护的动作可靠性，得出结论当合闸角和剩磁满足一定条件时，特高压变压器三相励磁涌流的二次谐波含量都会在10%以下，如果二次谐波门槛值维持在15% 20%，即使采用一相制动三相的二次谐波闭锁策略也不能避免差动保护误动，然而同样未对误动情况提出解决方案。实际特高压调压变差动保护采用分相闭锁方式以及传统的二次谐波制动方案，当调压变含剩磁非常高，且合闸角度较不利的情况下，三相涌流中的一相二次谐波含量可能低于15%。若采用分相闭锁方式，则闭锁二次谐波含量超过门槛值的相，当涌流中某相的二次谐波含量低于15%会导致差动保护误动；若采用或门闭锁方式，则某相的二次谐波含量超过门槛值时闭锁三相，当空投于单相匝间、匝地故障时，非故障相呈现涌流特征，很容易导致保护拒动；即使采用综合相制动方式，利用三相差流中二次谐波含量最大值和基波最大值之比作为制动量，当调压变某相涌流严重时往往二次谐波含量极小且涌流幅值最大，此时仍不能避免保护误动，因此不能改善调压变差动保护可靠性。
发明内容
本发明针对上述缺陷公开了适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法。本发明针对IOOOkV特高压调压变差动保护可靠性不足的问题，提出适用于调压变差动保护的励磁涌流闭锁新判据，在剩磁较大等不利条件引起调压变涌流中二次谐波含量较低的情况下，仍能保证调压变差动保护准确识别出涌流，有效地区分励磁涌流与内部故障，防止差动保护误动作，提高调压变压器差动保护的动作可靠性。适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法包括以下步骤
I)首先求出A相、B相和C相的电流基波有效值Ιω、IdB和Idc ；2)分别检测Id^ IdB和Idc是否大于Iset，Iset为电流保护动作整定值；当Idi ( Iset时，将i相的二次谐波含量THD2i置I ;i相为A相、B相或C相，Idi为IdA、IdB 或 IdC ;当Idi > Iset时，则根据差动保护继电器对i相进行谐波分析，并计算i相的二次谐波含量THD2i ；3)当存在两相或三相涌流二次谐波含量低于15%，则判为故障；当存在三相二次谐波含量高于15%，则判为涌流；当存在两相涌流的二次谐波含量高于15%，用全周傅氏算法分别对A相、B相和C相的差流进行谐波分析计算，得到A相、B相和C相的差流对应的基波有效值Xli, 二次谐波有效值X2i (i = A、B、C)，Xli为X1A、Xib或X1C，X2i为X2A、X2b或X2c ;则各相差流二次谐波含
量thdI = TTl，THD2i为THD2a、THD2b或THD2。；在此基础上，对A相、B相和C相的差流的
二次谐波含量大小进行排序，THD2max表示A相、B相和C相的差流中最大的二次谐波含量，THD2mid表示A相、B相和C相的差流中第二大的二次谐波含量，THD2min表示A相、B相和C相的差流中最小的二次谐波含量；
THD2 , -THD2然后根据5=~^~55H十算δ的值，然后分为两种情况进行判断，若
nin
δ ( Ssrt，判为涌流；若δ > Ssrt，判为故障；Ssrt取9-13;4)输出判断结果。所述Sset等于9。本发明的有益效果为本发明所提出的调压变二次谐波闭锁新判据在绝大多数情况下能够正确区分励磁涌流和内部故障情况。利用三取二闭锁方式以及特征参数I在故障和涌流易混淆的情况下能做出正确的判断，避免调压变差动保护在主变压器空载合闸时发生误动作。因此新判据对提高特高压变压器差动保护的可靠性，确保差动保护快速准确动作具有重要的工程实际意义。
图Ia是一般情况下涌流二次谐波趋势示意图；图Ib是一相二次谐波含量低于15%时的二次谐波趋势示意图；图2a是主变压器含剩磁较大时的二次谐波趋势示意图2b是空投于单相匝间/匝地故障时的二次谐波趋势示意图；图3为本发明的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进ー步说明。如图Ia所示，一般情况下，特高压变压器空载合闸吋，调压变三相励磁涌流中的二次谐波含量远大于15%，利用传统二次谐波闭锁判据，可以有效闭锁保护；然而当主变或调压变含有较大剩磁时，在不利的合闸条件下可能导致调压变涌流中的一相低于15%,最低甚至低至3%,可能导致误动。根据对调压变励磁涌流及内部故障的仿真分析研究表明，即含剩磁非常高，且合闸角度较不利的情况下，三相涌流中可能存在一相二次谐波含量低于15%，而三相故障、两 相接地故障等严重故障的情况下，故障电流的二次谐波含量均低于3%，因此，若采用三取ニ闭锁判据，可以快速区分涌流与两相或三相故障，如图Ib所示。然而对于变压器深度饱和时的涌流特征与空投于单相匝间/匝地故障，两者的二次谐波特征相似，采用传统二次谐波闭锁判据以及三取ニ闭锁判据都难以辨别，如图2a和图2b所示，因此本发明在三取ニ闭锁判据的基础上提出利用新的特征量，辅助判别涌流与故障情況。虽然变压器深度饱和时的涌流特征与空投于单相匝间/匝地故障时的二次谐波特征相似，均为存在一相低于15%，而另两相高于15%的情况，然而涌流情况下高于15%的两相中，存在某相含量相对较低的现象，而故障情况下，两相含量均非常高，在大量的仿真分析中发现，这ー特征具有普遍性，因此利用这ー特点，构造辅助判据，达到快速区分涌流与単相故障的目的。如图3所示，适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法包括以下步骤I)首先求出A相、B相和C相的电流基波有效值Ιω、IdB和Idc ；2)分别检测‘ IdB和Idc是否大于Isrt，Iset为电流保护动作整定值；当Idi ( Iset吋，将i相的二次谐波含量THD2i置I ;i相为A相、B相或C相，Idi为IdA、IdB 或 IdC ;当Idi > Iset吋，则根据差动保护继电器对i相进行谐波分析，并计算i相的二次谐波含量THD^ (例如二次谐波含量等于15%，则THD^ = O. 15)；3)当存在两相或三相涌流二次谐波含量低于15%，则判为故障；当存在三相二次谐波含量高于15%，则判为涌流；当存在两相涌流的二次谐波含量高于15%，用全周傅氏算法分别对A相、B相和C相的差流进行谐波分析计算，得到A相、B相和C相的差流对应的基波有效值Xli, 二次谐波有效值X2i (i = A、B、C)，Xli为X1A、Xib或X1C，X2i为X2A、X2b或X2c ;则各相差流二次谐波含
ア
量THmi = TTl，THD2i为THD2a、THD2b或THD2。；在此基础上，对A相、B相和C相的差流的
二次谐波含量大小进行排序，THD2max表示A相、B相和C相的差流中最大的二次谐波含量，THD2mid表示A相、B相和C相的差流中第二大的二次谐波含量，THD2min表示A相、B相和C相的差流中最小的二次谐波含量；
然后根据权利要求
1.适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法，其特征在于，包括以下步骤 1)首先求出A相、B相和C相的电流基波有效值IdA、Itffi和Idc； 2)分别检测IdA、Itffi和Ide是否大于Isrt，Isrt为电流保护动作整定值； 当Idi彡Iset时，将i相的二次谐波含量THD2i置I ；i相为A相、B相或C相，Idi为IdA、IdB 或 IdC ; 当Idi > Iset时，则根据差动保护继电器对i相进行谐波分析，并计算i相的二次谐波含量THD2i ； 3)当存在两相或三相涌流二次谐波含量低于15%，则判为故障； 当存在三相二次谐波含量高于15%，则判为涌流； 当存在两相涌流的二次谐波含量高于15%，用全周傅氏算法分别对A相、B相和C相的差流进行谐波分析计算，得到A相、B相和C相的差流对应的基波有效值Xli, 二次谐波有效值X2i (i = A、B、C)，Xli为X1A、Xib或X1C，X2i为X2A、X2b或X2c ;则各相差流二次谐波含量THD2, = TTl，THD2i为THD2a、THD2b或THD2。；在此基础上，对A相、B相和C相的差流的二次谐波含量大小进行排序，THD2max表示A相、B相和C相的差流中最大的二次谐波含量，THD2mid表示A相、B相和C相的差流中第二大的二次谐波含量，THD2min表示A相、B相和C相的差流中最小的二次谐波含量； 然后根据
2.根据权利要求I所述的适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法，其特征在于，所述Ssrt等于9。
全文摘要
本发明公开了属于电力系统继电保护领域的适用于特高压调压变压器保护的二次谐波涌流闭锁方法。它包括以下步骤1)求出A相、B相和C相的电流基波有效值IdA、IdB和IdC；2)分别检测IdA、IdB和IdC是否大于Iset，Iset为电流保护动作整定值；3)针对两相或三相涌流二次谐波含量的不同情况，采用新判据进行故障判断；4)输出判断结果。本发明的有益效果为本发明在绝大多数情况下能够正确区分励磁涌流和内部故障情况。利用三取二闭锁方式以及特征参数δ，在故障和涌流易混淆的情况下能做出正确的判断，避免调压变差动保护在主变压器空载合闸时发生误动作。
文档编号H02H7/045GK102646957SQ20121011512
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者张婕, 郑涛, 陈佩璐 申请人:华北电力大学