一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法与流程

本发明属于干式电抗器，具体涉及一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法。

背景技术：

1、工程上的干式电抗器，由不带铁芯的线圈绕制而成，不配置油槽，具有结构简单、重量轻和造价低等特点。干式电抗器发生匝间短路故障时，尤其是短路匝数不多时，与相同容量铁芯式电抗器相比，其故障电气特征极不显著，以致传统的电抗器匝间保护、过流保护、零序过流保护和阻抗保护等均难以发挥作用，进而造成电抗器烧毁等严重事故。

2、cn111934285a公开了一种干式空心电抗器匝间短路保护方法和装置，在干式空心电抗器投入运行后，在一个周期内同时采集干式空心电抗器的相电压和相电流，计算出有功电流，并存储为基准值；连续间隔若干周期后，再在一个周期内同时采集干式空心电抗器的相电压和相电流，计算出有功电流，并存储为当前值；对应计算有功电流和相电压的当前值和基准值的比值；如果当前有功电流比值大于设定阈值，且当前相电压比值小于设定阈值，则判断干式空心电抗器发生了匝间短路故障；如果有功电流的比值小于设定阈值，且当前相电压相对于上一采样周期的相电压发生了变化，则利用当前值去替换基准值；否则，保持基准值不变。

3、前述发明专利申请虽然提高了干式空心电抗器保护的灵敏度和可靠性，但是，其通过计算当前有功电流比值和当前有功电压比值，在当前有功电流比值大于设定阈值且当前相电压比值小于设定阈值时判断发生了匝间短路。然而，由于匝间短路时电流变化很小，有功电流比值的阈值设定过小容易误动作，过大则灵敏度低，仍然难以同时满足灵敏度和可靠性的要求。

技术实现思路

1、本发明针对现有干式电抗器匝间短路保护难以兼顾灵敏度和可靠性的不足，提出一种基于时域平移技术的干式电抗器匝间保护方法，在电抗器区外故障时可靠不动作，在干式电抗器发生轻微匝间短路故障时可靠动作，从而解决了工程现场干式电抗器匝间短路故障时传统保护拒动或灵敏性、速动性不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，所述基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法包括：

3、步骤s1、自动采集干式电抗器的三相电流和三相电压，计算其特征值；

4、步骤s2、将计算得到的三相电压的特征值进行相电压检测，以区分干式电抗器是发生区内故障或区外故障；

5、步骤s3、将计算得到的三相电流中最大相电流的特征值进行最大电流检测；

6、步骤s4、通过时域平移将干式电抗器a、b、c三相电流向后移动120°，再将移动后的a、b、c三相电流与移动前的bca三相电流进行模式识别检测，以区分干式电抗器是否发生匝间短路；

7、步骤s5、当相电压检测、最大电流检测和模式识别检测均满足动作要求，且持续时间达到设定动作延时后，干式电抗器匝间保护动作。

8、本发明的基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，通过相电压检测区分干式电抗器是发生区内故障或区外故障，通过相电流检测，区分干式电抗器是处于正常状态或故障状态，当相电压检测、相电流检测均满足动作要求，且持续时间达到设定动作延时后，干式电抗器匝间保护动作，实现干式电抗器在区外故障时可靠不动作，发生轻微匝间短路故障时能可靠动作，灵敏可靠；相电流检测包括最大电流检测和模式识别检测，最大电流检测基本能够检测出是否存在匝间短路，再通过采用时域平移技术的模式识别检测，比较平移前后的对应的相，进一步排除其它可能，确保发生的是匝间短路；通过最大电流检测和模式识别检测的协同，保证可靠性和灵敏度。

9、作为改进，步骤s2中，相电压检测具体包括：

10、步骤s21、判断干式电抗器三相电压中最大相的幅值是否大于设定值；

11、步骤s22、判断干式电抗器三相电压中最小相的幅值是否小于设定值；

12、步骤s23、若此两个判断中均不成立，则认为相电压检测满足动作要求。

13、作为改进，相电压检测用公式表示为：

14、

15、式中，ua,ub,uc分别为干式电抗器a、b、c三相电压幅值；ue为干式电抗器额定电压；k1,k2分别为相电压检测最小设定系数和最大设定系数。

16、作为改进，工程上，取k1＝0.95,k2＝1.1。

17、作为改进，步骤s3中，最大电流检测为判断干式电抗器三相电流中的最大相电流幅值是否大于设定值，若大于，则最大电流检测满足动作要求。

18、作为改进，最大电流检测用公式表示为：

19、max(ia,ib,ic)>k3*ie

20、式中，ia,ib,ic分别为干式电抗器a、b、c三相电流幅值；ie为干式电抗器额定电流；k3为相电流故障系数。

21、作为改进，工程上，取k3＝1.05。

22、作为改进，步骤s4中，模式识别检测具体包括：

23、步骤s41、通过时域平移将干式电抗器a、b、c三相电流向后移动120°；

24、步骤s42、将时域平移后的a、b、c三相电流按相分别与平移前的b、c、a三相电流进行基于采样差值等权重累计和计算；

25、步骤s43、若任一相累计和大于设定值，则认为模式识别检测满足动作要求。

26、作为改进，模式识别检测用公式表示为：

27、

28、式中，ia(n)、ib(n)、ic(n)分别为干式电抗器a、b、c相电流在n时刻的采样值；s为一个工频周期内的采样点数；k4为模式识别系数；ie为干式电抗器额定电流。

29、作为改进，工程上，取k4＝2。

30、本发明的基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法的有益效果是：通过相电压检测区分干式电抗器是发生区内故障或区外故障，通过相电流检测，区分干式电抗器是处于正常状态或故障状态，当相电压检测、相电流检测均满足动作要求，且持续时间达到设定动作延时后，干式电抗器匝间保护动作，实现干式电抗器在区外故障时可靠不动作，发生轻微匝间短路故障时能可靠动作，灵敏可靠；相电流检测包括最大电流检测和模式识别检测，最大电流检测基本能够检测出是否存在匝间短路，再通过采用时域平移技术的模式识别检测，比较平移前后的对应的相，进一步排除其它可能，确保发生的是匝间短路；通过最大电流检测和模式识别检测的协同，保证可靠性和灵敏度。

技术特征：

1.一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：所述基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：步骤s2中，相电压检测具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：相电压检测用公式表示为：

4.根据权利要求3所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：工程上，取k1＝0.95,k2＝1.1。

5.根据权利要求1所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：最大电流检测用公式表示为：

7.根据权利要求6所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：工程上，取k3＝1.05。

8.根据权利要求1所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：步骤s4中，模式识别检测具体包括：

9.根据权利要求8所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：模式识别检测用公式表示为：

10.根据权利要求9所述的一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，其特征在于：工程上，取k4＝2。

技术总结
本发明属于干式电抗器技术领域，具体涉及一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法。针对现有干式电抗器匝间短路保护难以兼顾灵敏度和可靠性的不足，本发明采用如下技术方案：一种基于时域平移的干式电抗器匝间保护方法，包括：步骤S1、自动采集三相电流和电压；步骤S2、进行相电压检测；步骤S3、进行最大电流检测；步骤S4、通过时域平移将干式电抗器A、B、C三相电流向后移动120°，再将移动后的A、B、C三相电流与移动前的BCA三相电流进行模式识别检测；步骤S5、当相电压和相电流检测均满足动作要求，且持续时间达到后，匝间保护动作。本发明的有益效果是：通过最大电流检测和模式识别检测的协同，保证可靠性和灵敏度。

技术研发人员：陈水耀,曹文斌,王松,裘愉涛,许烽,方愉冬,潘武略,吴佳毅,方芳,陈明,钱政旭,孙文文,陆承宇,戚宣威,阮黎翔,沈奕菲,李心宇,吴文博
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14