本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种适用于调相机变压器组启机过程全区域的启机保护方法。
背景技术：
调相机变压器组启机保护包括调相机启机差动保护、励磁变压器启机差动保护、主变启机电流速断保护、调相机启机过流保护、调相机启机零序过压保护等，启机保护的退出条件是并网断路器处于合位位置或者并网电流互感器满足有流条件，因此当故障点发生在并网断路器与并网电流互感器之间的死区区域时，如图1所示，可能不满足启机保护的启机过程判别条件，启机保护可能已经退出，可能会造成调相机变压器组的损坏。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出一种适用于调相机变压器组启机过程全区域的启机保护方法，设定启机过程投入条件采用电流、电压、频率和位置条件作为判据，启机过程退出条件采用电压、位置条件作为判据，结合前述的两个判据，能够实现启机过程故障点发生在并网断路器与并网电流互感器之间的死区区域时，启机保护能够可靠快速地动作。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种适用于调相机变压器组启机过程全区域的启机保护方法，包括以下步骤：
(1)对主变压器区域范围内发生的故障、调相机区域范围内发生的故障、励磁变压器区域范围内发生的故障分别设定对应的保护，形成启机主保护；
(2)设定调相机启机过流保护作为上述启机主保护的后备保护；
(3)当判定出故障类型后，启动与之对应的保护，实现调相机变压器组启机过程全区域的启机保护。
进一步地，所述步骤(1)中，与主变压器区域范围内发生的故障对应的保护为主变启机电流速断保护；
选择主变压器低压侧电流互感器或调相机机端侧电流互感器的电流作为故障电流，当启机过程满足主变压器低压侧和/或调相机机端侧的电流互感器的最大相电流大于设定的电流速断定值，则认为其具备发生主变压器区内故障的特征，判定主变压器区域范围内发生故障。
进一步地，主变启机电流速断保护的投入判别条件是：并网断路器处于分位，同时满足低频率或低电压条件，而且还同时满足并网断路器无电流条件；所述低电压条件指的是主变压器高压侧低电压条件或者主变压器低压侧/调相机机端低电压条件；
所述主变启机电流速断保护的退出判别条件是：并网断路器处于合位或者不满足低电压条件，所述低电压条件指的是主变压器高压侧低电压条件或者主变压器低压侧/调相机机端低电压条件。
进一步地，所述并网断路器分位的判别的条件分三种位置接入场景进行：
第一种场景是：仅并网断路器分位位置接入，当分位位置状态为1时表示处于分位；第二种场景是：仅并网断路器合位位置接入，当合位位置状态为0时表示处于分位；第三种场景是：并网断路器双位置接入时，当分位位置为1，合位位置为0时表示处于分位。
进一步地，所述并网断路器合位的判别的条件分三种位置接入场景进行：
第一种场景是：仅并网断路器分位位置接入，当分位位置状态为0时表示处于合位；第二种场景是：仅并网断路器合位位置接入，当合位位置状态为1时表示处于合位；第三种场景是：并网断路器双位置接入时，当分位位置为0，合位位置为1时表示处于合位。
进一步地，所述低电压条件指的是：电压小于设定电压值，该设定电压值应小于额定电压，并躲过系统正常运行时最低电压值。
进一步地，不满足低电压条件指的是：电压大于或者等于设定电压值，该设定电压值应小于额定电压，并躲过系统正常运行时最低电压值。
进一步地，所述低电压条件指的是：主变压器高压侧电压或者主变压器低压侧/调相机机端电压小于设定电压值，该设定电压值应小于额定电压，并躲过系统正常运行时最低电压值。
进一步地，不满足低电压条件指的是：主变压器高压侧电压和主变压器低压侧/调相机机端电压大于或者等于设定电压值，该设定电压值应小于额定电压，并躲过系统正常运行时最低电压值。
进一步地，所述低频率条件指的是：机端频率小于设定频率值，该设定频率值应小于系统额定频率，并躲过系统正常运行时最低频率值。
进一步地，所述并网断路器无电流条件指的是：主变压器全部并网断路器侧的电流互感器电流均满足没有电流条件，即主变高压侧开关电流均小于设定电流值。
进一步地，与调相机区域范围内发生的故障对应的保护为调相机启机差动保护，与励磁变压器区域范围内发生的故障对应的保护为励磁变压器启机差动保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出了的适用于调相机变压器组启机过程全区域的启机保护方法，利用调相机变压器组的源用主变启机电流速断保护解决当故障点发生在并网断路器与并网电流互感器之间的死区区域时的死区故障，主变启机电流速断保护中的电流采自主变低压侧电流互感器或调相机机端电流互感器，主变启机电流速断保护投入条件是以电压、频率、电流以及并网断路器辅助接点信息作为投入判据，主变启机电流速断保护退出条件是以电压以及并网断路器辅助接点信息作为退出判据，确保在并网断路器位置不可靠时主变启机电流速断保护不会发生误动作。
附图说明
图1为调相机变压器组并网断路器死区故障点示意图；
图2为调相机变压器组主变低压侧电流与机端电流互感器示意图；
图3为主变启机电流速断保护投入条件逻辑图；
图4为主变启机电流速断保护退出条件逻辑图；
图5为主变启机电流速断保护投入总条件逻辑图；
图6为主变启机电流速断保护逻辑图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
一种适用于调相机变压器组启机过程全区域的启机保护方法，包括以下步骤：
(1)对主变压器区域范围内发生的故障、调相机区域范围内发生的故障、励磁变压器区域范围内发生的故障分别设定对应的保护，形成启机主保护；
具体地，设定与调相机区域范围内发生的故障对应的保护为调相机启机差动保护，与励磁变压器区域范围内发生的故障对应的保护为励磁变压器启机差动保护，前述的这两种保护均可以采用现有技术来实现，本申请中不做过多的赘述；
设定与主变压器区域范围内发生的故障对应的保护为主变启机电流速断保护；如图1所示，图中的f1和f2指的是fault1和fault2，即故障点1和故障点2，即在故障点发生在并网断路器与并网电流互感器之间的死区区域时的死区故障，为表征并网断路器发生死区故障时故障电流的特征，因此，不能选用主变压器高压侧与低压侧的电流互感器差动电流作为判据电流，因为发生并网断路器死区故障时，理论的差动电流为零，又因为保护对象是主变压器，因此，选择主变压器低压侧的电流或调相机机端侧的电流作为故障电流。
另外，主变启机电流速断保护是用于启机过程中对主变压器区内故障进行保护的，保护范围包括全变压器范围以及并网断路器死区故障范围，因为启机过程频率和电压与并网后的频率和电压特征不一样，启机过程频率是一个0hz频率到比额定频率略高的一个频率变化过程，启机过程电压是一个0v电压到额定电压的一个电压变化过程，频率处于变化，因此基于50hz工频特征的电流保护是不适用的，由于长时间处于低电压的过程，因此基于50hz工频特征的电流保护动作的灵敏度也是较并网后的保护灵敏度要低的，所以设置了“主变启机电流速断保护”，解决启机过程频率变化、电压幅值低导致保护灵敏度低、以及并网断路器死区故障的问题。
为解决启机过程频率变化的问题，主变启机电流速断保护采用与频率无关算法。为解决电压幅值低导致的保护灵敏度低的问题，主变启机电流速断保护动作门槛值仅需躲过静止变频器(staticfrequencyconverter，缩写sfc)启机过程注入的最大电流，并保证1.2～2.0倍的可靠系数。为解决并网断路器死区故障，主变启机电流速断保护不采用主变压器高压侧与低压侧的差动电流，而是采用主变压器低压侧电流或采用调相机机端侧电流。
如图2所示的虚线方框区域电流互感器，即电流互感器ct4.1和ct4.2，当启机过程满足主变压器低压侧和/或调相机机端侧的电流互感器的最大相电流大于设定的电流速断定值，则认为其具备发生主变压器区内故障的特征，判定主变压器区域范围内发生故障。
主变启机电流速断保护的投入判别条件是：并网断路器处于分位、同时满足机端低频率或低电压条件(即主变压器高压侧低电压条件或者主变压器低压侧/调相机机端低电压条件)，而且还同时满足并网断路器无电流条件；具体地，如图3所示，低电压条件以机端电压为例，当满足“机端电压低”和“机端频率低”的任一条件，同时满足“断路器分位”和“主变高压侧电流满足无流条件(即并网断路器无电流条件)”则满足“启机保护投入条件”。
所述主变启机电流速断保护的退出判别条件是：并网断路器处于合位或者不满足低电压(即主变压器高压侧低电压条件或者主变压器低压侧/调相机机端低电压条件)，具体地，如图4所示，低电压条件以机端电压为例，当同时满足“断路器合位”和“机端电压不低”两个条件则满足“启机保护退出条件”。
进一步地，在本发明中，所述并网断路器分位的判别的条件分三种位置接入场景进行：
第一种场景是：仅并网断路器分位位置接入，当分位位置状态为1时表示处于分位；第二种场景是：仅并网断路器合位位置接入，当合位位置状态为0时表示处于分位；第三种场景是：并网断路器双位置接入时，当分位位置为1，合位位置为0时表示处于分位。
进一步地，所述并网断路器合位的判别的条件分三种位置接入场景进行：
第一种场景是：仅并网断路器分位位置接入，当分位位置状态为0时表示处于合位；第二种场景是：仅并网断路器合位位置接入，当合位位置状态为1时表示处于合位；第三种场景是：并网断路器双位置接入时，当分位位置为0，合位位置为1时表示处于合位。
所述电压低条件指的是：电压小于设定电压值，该设定电压值应小于额定电压，并躲过系统正常运行时最低电压值。
所述机端电压不低条件指的是：机端电压大于或者等于设定电压值，该设定电压值应小于额定电压，并躲过系统正常运行时最低电压值。
所述机端频率低条件指的是：机端频率小于设定频率值，该设定频率值应小于系统额定频率，并躲过系统正常运行时最低频率值。
进一步地，所述并网断路器无电流条件(即主变高压侧电流满足无流条件)，指的是：主变压器全部并网断路器侧的电流互感器电流均满足没有电流条件，即主变高压侧开关电流均小于设定电流值，设定电流值按精工电流考虑，一般设定为0.01～0.06倍的额定电流。如调相机变压器组是直接接母线的方式，则是通过单并网断路器接母线，则接入母线的断路器的电流互感器电流需满足无流条件；如调相机变压器组是通过3/2断路器母线的串方式接入的，如图1所示，则两并网断路器的电流互感器电流均需满足无流条件，即ct1需满足无流条件，ct2也需同时满足无流条件才算满足“主变高压侧电流满足无流条件”。
如图5所示，当前一条件“主变启机保护投入总条件”为0时，选择“启机保护投入条件”分支当前状态作为“主变启机保护投入总条件”当前条件的判别，此时当“启机保护投入条件”为0时，“主变启机保护投入总条件”为0，下一时刻继续选择“启机保护投入条件”分支作为“主变启机保护投入总条件”的判别条件；当且仅当“启机保护投入条件”为1时且持续时间超过时间定值t，“主变启机保护投入总条件”才为1，且下一时刻选择“启机保护退出条件”分支作为“主变启机保护投入总条件”的判别条件。
如图5所示，当前一条件“主变启机保护投入总条件”为1时，选择“启机保护退出条件”分支当前状态作为“主变启机保护投入总条件”当前条件的判别，此时当“启机保护退出条件”为0时，“主变启机保护投入总条件”为1，下一时刻继续选择“启机保护退出条件”分支作为“主变启机保护投入总条件”的判别条件；当且仅当“启机保护退出条件”为1时且持续时间超过时间定值t，“主变启机保护投入总条件”才为0，且下一时刻选择“启机保护投入条件”分支作为“主变启机保护投入总条件”的判别条件。
如图6所示，主变启机电流速断保护的逻辑是当主变压器低压侧电流最大相电流大于设定电流值(即至少一相电流大于设定电流值)或者调相机机端侧电流最大相电流大于设定电流值(即至少一相电流大于设定电流值)，同时满足“主变启机保护投入总条件”为1的条件，经设定延时，延时时间可设定为0，即判断为主变启机电流速断保护动作。
(2)设定调相机启机过流保护作为上述启机主保护的后备保护；
所述的调相机启机过流保护可以采用现有技术来实现，本申请中不做过多的赘述；
(3)当判定出故障类型后，启动与之对应的保护，实现调相机变压器组启机过程全区域的启机保护；
具体地，当判断出是主变压器区域内发生的故障，则启动主变启机电流速断保护用于保护；当判断出是调相机区域内发生的故障，则启动调相机启机差动保护进行保护；当判断出是励磁变压器区域内发生的故障，则启动励磁变压器启机差动保护用于保护；当前述启机主保护出现问题时，启动调相机启机过流保护作为上述启机主保护的后备保护，以提高本发明的稳定性。
综上所述：
本发明公开了一种适用于调相机变压器组启机过程全区域的启机保护方法，综合利用启机过程并网断路器位置接点状态和频率、电流、电压电气量的特点，提出了一种包含并网断路器死区故障在内的调相机变压器组全范围的启机保护，其中解决并网断路器死区故障采用的是主变启机电流速断保护，主变启机电流速断保护在启机过程中投入，投入判别条件是并网断路器处于分位、同时满足机端低频率或低电压条件，而且还同时满足并网断路器无电流条件，退出判别条件是并网断路器处于合位、或者不满足机端低电压两个条件中的任一条件，电流采用主变低压侧电流互感器或调相机机端电流互感器的电流，不采用主变高压侧与低压侧电流互感器的差动电流；主变启机电流速断的投入条件、退出条件以及电流互感器的选取使得其保护范围含并网断路器死区范围在内的主变压器全区域范围。同时通过启机电流速断保护用于保护主变压器区域范围内发生的故障，调相机启机差动保护用于保护调相机区域范围内发生的故障，励磁变压器启机差动保护用于保护励磁变压器区域范围内发生的故障，调相机启机过流保护作为上述启机主保护的后备保护，通过3个启机主保护和1个启机后备保护的配合实现启机过程调相机变压器组保护无死区范围的全区域范围的保护。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。