一种适用于多分支移相变压器的差动保护系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统保护技术领域，特别是一种针对变频器的适用于多分支移相变压器的差动保护系统。

背景技术：

移相变压器广泛应用于各类型厂矿企业，多用于大功率变频器及大功率直流电源的输入侧，包括冶金行业的调压整流变、钢铁行业的高炉变、整流变，地铁行业的整流变，及各类型变频电动机变频器前端；移相变压器采用多分支分别进行不同角度移相的方式，以实现减少谐波电流的目的。

由于移相变压器很多转角比较特殊，传统的Y/Δ转换不再适用，而且低压侧分支较多或电流较大，现有移相变压器只在高压侧安装CT，以过流保护作为移相变及输出侧设备的保护，为了在变压器合闸时保护不误动，过流速断定值需要躲过励磁涌流，整定值一般为6～8Ie（Ie为变压器高压侧额定电流），在此情况下，当变压器低压侧绕组或输出侧的变频器或整流器出现故障时，故障电流可能不到动作值，保护只能通过延时过流切除故障，设备损伤较大，已有多起相关案例。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，提供一种适用于多分支移相变压器的差动保护系统，为移相变压器提供主保护，当移相变压器本体或变频器功率模块发生故障时，可采集到故障信息为保护动作提供依据，使得保护可快速动作。

本实用新型采取的技术方案为：一种适用于多分支移相变压器的差动保护系统，包括变压器保护装置、数据采集装置、高压侧电流互感器和低压侧电流互感器；

移相变压器的高压侧三相线路的每一相线分别安装一高压侧电流互感器，移相变压器的低压侧各分支组三相线路的每一相线分别安装一低压侧电流互感器；

数据采集装置包括电源模块以及由电源模块供电的控制模块、低压侧电流采集模块和通信模块；各低压侧电流互感器的输出端连接低压侧电流采集模块的输入端；低压侧电流采集模块将接收到的电流模拟信号转换为数字信号传输至控制模块，控制模块通过通信模块将接收到的低压侧电流数字信号传输至变压器保护装置；

变压器保护装置包括电源模块以及由电源模块供电的主控制模块、高压侧电流采集模块和通信模块；各高压侧电流互感器的输出端连接高压侧电流采集模块的输入端，高压侧电流采集模块将接收到的电流模拟信号转换为数字信号传输至主控制模块；主控制模块通过通信模块接收数据采集装置输出的低压侧电流数字信号。

本实用新型中，电流采集模块可采用现有ADC产品，控制模块和主控制模块可采用现有MCU产品或计算机。变压器保护装置的主控制模块基于自身采集到的高压侧电流信号和从数据采集装置获取的低压侧电流信号，实现移相变压器的低压侧保护和差动保护功能，保护动作逻辑可采用现有技术。

优选的，数据采集装置以及变压器保护装置的通信模块皆为光纤通信模块，数据采集装置与变压器保护装置之间通过光纤连接通信。进一步的，数据采集装置安装于靠近变频器的位置，可避免因低压侧电流采集电缆过长导致的CT饱和现象。所述靠近即在满足其他相关因素限制的条件下尽量靠近，如安装于5米以内。本实用新型将低压侧电流的采集于高压侧电流的采集设计为分别由变压器保护装置和数据采集装置来采集，即为尽量缩短低压侧电流信号的传输电缆长度提供了条件。

优选的，所述低压侧电流互感器安装于移相变压器与功率模块之间的移相变压器低压侧出线上。

优选的，低压侧电流互感器为电磁性电流互感器。

优选的，低压侧电流互感器为空心线圈式电流互感器。

在生产时，可将电流感器的体积尽量做小，以适应多分支移相变压器低压侧各分支之间间距较小的特点。

进一步的，移相变压器的高压侧线路上设有可接通或切断线路的可控开关，变压器保护装置还包括开入量采集模块和开出模块，变压器保护装置通过开入量采集模块采集可控开关的开关状态，通过开出模块控制各可控开关的开关状态。开入量采集模块和开出模块为现有继电保护系统的常规配置，皆可采用现有技术。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和进步：

（1）通过在移相变压器的一次绕组和二次绕组分别设置电流互感器，为实现移相变压器的差动保护提供了数据基础，进而使得移相变压器内部轻微故障时，可以快速切除故障；

（2）移相变压器低压侧加装电流互感器，可以实现变压器低压侧速断保护，解决了现有低压侧变频器功率模块发生故障时，高压侧保护无法动作的问题；

（3）移相变压器低压侧电流接入紧邻变频器柜布置的电流采集装置，经电流采集装置就地数字化后，通过光纤接入变压器保护装置，减少电缆敷设量，降低低压侧电磁型电流互感器负载，消除了由于长电缆导致的CT饱和现象。

附图说明

图1所示为现有移相变压器保护及CT配置图；

图2是本实用新型移相变压器保护及CT配置图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。

参考图1，现有的移相变压器一般仅在一次绕组高压侧设置电流互感器，无法实现低压侧故障的保护以及移相变压器内部故障的保护。

如图2，本实用新型适用于多分支移相变压器的差动保护系统，包括变压器保护装置、数据采集装置、高压侧电流互感器1和低压侧电流互感器2；

移相变压器的高压侧三相线路的每一相线分别安装一高压侧电流互感器，移相变压器的低压侧各分支组三相线路的每一相线分别安装一低压侧电流互感器；

数据采集装置包括电源模块以及由电源模块供电的控制模块、低压侧电流采集模块和通信模块；各低压侧电流互感器的输出端连接低压侧电流采集模块的输入端；低压侧电流采集模块将接收到的电流模拟信号转换为数字信号传输至控制模块，控制模块通过通信模块将接收到的低压侧电流数字信号传输至变压器保护装置；

变压器保护装置包括电源模块以及由电源模块供电的主控制模块、高压侧电流采集模块和通信模块；各高压侧电流互感器的输出端连接高压侧电流采集模块的输入端，高压侧电流采集模块将接收到的电流模拟信号转换为数字信号传输至主控制模块；主控制模块通过通信模块接收数据采集装置输出的低压侧电流数字信号。

本实用新型中，电流采集模块可采用现有ADC产品，控制模块和主控制模块可采用现有MCU产品或计算机。主控制模块对于两路电流信号获取后，进行转换、同步、校正等处理，然后基于处理后的电流数据进行是否满足差动判据的判断，从而实现更全面的移相变压器继电保护。主控制模块的一系列处理皆为现有技术。

利用本实用新型可以实现对移相变压器的差动保护功能，也可以实现高低压侧的后备保护功能。

实施例

图1所示的实施例中，数据采集装置以及变压器保护装置的通信模块皆为光纤通信模块，数据采集装置与变压器保护装置之间通过光纤连接通信。进一步的，数据采集装置安装于靠近变频器的位置，可避免因低压侧电流采集电缆过长导致的CT饱和现象。所述靠近即在满足其他相关因素限制的条件下尽量靠近，如安装于5米以内。本实用新型将高压侧电流的采集与低压侧电流的采集设计为分别由变压器保护装置和数据采集装置来采集，即为尽量缩短低压侧电流信号的传输电缆长度提供了条件。

低压侧电流互感器安装于移相变压器与功率模块之间的移相变压器低压侧出线上。

低压侧电流互感器为电磁性电流互感器或者空心线圈式电流互感器。在生产时，可将电流感器的体积尽量做小，以适应多分支移相变压器低压侧各分支之间间距较小的特点。

移相变压器的高压侧线路上以及低压侧线路上分别设有可接通或切断线路的可控开关，变压器保护装置还包括开入量采集模块和开出模块，变压器保护装置通过开入量采集模块采集各可控开关的开关状态，通过开出模块控制各可控开关的开关状态。开入量采集模块和开出模块为现有继电保护系统的常规配置，皆可采用现有技术。本实用新型致力于保护动作所依据的故障电流的获取，为差动保护所涵盖范围内的故障保护动作提供动作依据。而对于保护动作的逻辑以及相应的保护开放时各开关信号的开入开出，可采用现有技术。

在本实用新型的结构基础上，主控制模块结合特定的移相算法对低压侧各绕组电流进行角度变换，可使得本实用新型适用于任意移相角度的变压器。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。