基于电流比幅式序分量的电抗器保护方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明电力系统继电保护技术领域，对电抗器接地故障、相间故障、匝间故障均有较好的保护灵敏度，尤其涉及一种基于电流比幅式序分量的电抗器不对称故障判断方法。
【背景技术】
[0002]在高压长距离传输线路中，为了抑制工频过电压，补偿线路容性电流，一般会配置高压并联电抗器，电抗器与线路始终联接在一起，作为传输线路的一部分，因此电抗器的运行情况直接影响传输线路的安全可靠运行。
[0003]电抗器一般配置差动保护作为接地故障和相间短路故障的主保护，配置匝间保护作为匝间短路故障的主保护。但对于电抗器输出端(末端)经高阻接地故障以及小匝间故障时，差动保护和匝间保护灵敏度不足，不能有效反映高阻接地故障以及小匝间故障，且匝间保护通常采用零序功率方向或者零序阻抗方向原理，需要对电流和电压同时计算，当PT断线时，匝间保护失效。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术问题，本发明提供一种基于电流比幅式序分量的电抗器不对称故障判断方法，通过比较电流各序分量幅值，反映电抗器的不对称故障和匝间故障，由于不依赖于电压量，与基于零序阻抗和零序方向的匝间保护原理相比，在PT断线情况下仍然能够反映电抗器匝间故障。
[0005]为达到以上目的，本发明采用以下技术方案来实现。
[0006]本发明采用的技术方案为:
[0007]基于电流比幅式序分量的电抗器保护方法，包括以下步骤:
[0008](I)、采集电抗器首端的三相电流，分别计算正序电流、负序电流和零序电流的矢量;
[0009](2)、计算正序电流与负序电流的矢量差M2，正序电流反向矢量与负序电流的矢量差 M2’ ；
[0010](3)、比较1212’的模的大小，当M2的模小于M2’的模，判断为电抗器故障，当M2的模大于M2’的模时，判为区外故障。
[0011]较优地，所述步骤(2)还包括，计算正序电流与零序电流的矢量差N2，正序电流的反向矢量与零序电流的矢量差N2’ ；
[0012]相应的，所述步骤⑶还包括，比较N2、N2’的模的大小，当N2的模小于N2’的模，判断为电抗器故障，当N2的模大于N2’的模时，判为区外故障。
[0013]与现有技术相比，本发明有益效果包括:
[0014]本发明提供了一种基于电流比幅式序分量的电抗器不对称故障判断方法，通过比较电流各序分量幅值识别电抗器不对称故障和匝间故障；
[0015]本发明判据只需采集电抗器首端三相电流，不需要采集三相电压，需要采集的电量少，判据简洁；
[0016]由于本发明判据不依赖于电压量，与基于零序阻抗和零序方向的匝间保护原理相比PT断线时匝间保护不受影响。
【附图说明】
[0017]图1a电抗器区内A相接地故障时A相电流序分量示意图；
[0018]图1b电抗器区外A相接地故障时A相电流序分量示意图；
[0019]图2a电抗器区内A、B相间短路故障时A相电流序分量示意图；
[0020]图2b电抗器区外A、B相间短路故障时A相电流序分量示意图；
[0021 ]图3a电抗器区内A、B接地短路故障时A相电流序分量示意图；
[0022]图3b电抗器区外A、B接地短路故障时A相电流序分量示意图；
[0023]图4a电抗器区内A相匝间短路时A相电流序分量示意图；
[0024]图4b电抗器区外A相接地故障时A相电流序分量示意图。
[0025]图1a?图4b中10、I1、12分别为电抗器首端的零序电流、正序电流和负序电流。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0027]基于电流比幅式序分量的电抗器保护方法，包括以下步骤:
[0028](I)、采集电抗器首端的三相电流，分别计算正序电流、负序电流和零序电流的矢量;
[0029](2)、计算正序电流与负序电流的矢量差M2，正序电流反向矢量与负序电流的矢量差M2’ ；计算正序电流与零序电流的矢量差N2，正序电流的反向矢量与零序电流的矢量差N2，；
[0030](3)、比较M2、M2’的模的大小，当M2的模小于M2’的模，判断为电抗器故障，当M2的模大于M2’的模时，判为区外故障；如果步骤(2)计算了正序电流与零序电流的矢量差N2，正序电流的反向矢量与零序电流的矢量差N2’，比较N2、N2’的模的大小，当N2的模小于N2’的模，判断为电抗器故障，当N2的模大于N2’的模时，判为区外故障。
[0031]由于正序电流、零序电流计算不反应相间故障，所以除相间故障外，使用正负序计算或者使用正零序计算得到的效果两者相同；因此能够通过N2、N2’判断电抗器的不对称故障，进一步验证故障判断的准确性。
[0032]电抗器正常运行时，电流正序分量为正常值，负序分量和零序分量很小。当电抗器发生区内外不对称故障时，负序分量、零序分量便会增大。
[0033]图1a为电抗器区内A相接地故障时A相正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2’的电流向量示意图。如图示此时M2’ >M2o
[0034]图1b为电抗器区外A相接地故障时正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2 ’的电流向量示意图。如图示此时M2 ’〈M2。
[0035]图2a为电抗器区内A、B相间短路时A相正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2’的电流向量示意图。如图示此时M2’ >M2o
[0036]图2b为电抗器区外A、B相间短路时正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2 ’的电流向量示意图。如图示此时M2 ’〈M2。
[0037]图3a为电抗器区内A、B相间接地短路时A相正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2’的电流向量示意图。如图示此时M2’ >M2。
[0038]图3b为电抗器区外A、B相间接地短路时A相正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2’的电流向量示意图。如图示此时M2’〈M2。
[0039]图4a为电抗器A相匝间短路时A相正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2 ’的电流向量示意图。如图示此时M2 ’ >M2。
[0040]图4b为电抗器区外A相接地故障时正序电流I1、负序电流12、零序电流1和计算得到的M2、M2 ’的电流向量示意图。如图示此时M2 ’〈M2。
[0041]根据上述4种故障类型单相接地，相间故障，相间接地和匝间故障计算分析得出如下结论:当电抗器发生区内不对称故障和匝间故障时，故障相正序电流与负序电流的矢量差M2必然小于正序电流反向矢量与负序电流的矢量差M2’。
[0042]当电抗器发生区外不对称故障时，故障相正序电流与负序电流的矢量差M2必然大于正序电流反向矢量与负序电流的矢量差M2’。
[0043]通过比较两个矢量M2、M2’的模值即可判断电抗器区内是否发生不对称故障。
[0044]同样通过计算比较正序电流与零序电流的矢量差N2，正序电流的反向矢量与零序电流的矢量差N2’，除不反应相间故障外，其它不对称故障和匝间故障也可以得出相同的结论。
[0045]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.基于电流比幅式序分量的电抗器保护方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、采集电抗器首端的三相电流，分别计算正序电流、负序电流和零序电流的矢量； (2)、计算正序电流与负序电流的矢量差M2，正序电流反向矢量与负序电流的矢量差M2，； (3)、比较M2、M2’的模的大小，当M2的模小于M2’的模，判断为电抗器故障，当M2的模大于M2’的模时，判为区外故障。2.根据权利要求1所述的基于电流比幅式序分量的电抗器保护方法，其特征在于， 所述步骤(2)还包括，计算正序电流与零序电流的矢量差N2，正序电流的反向矢量与零序电流的矢量差N2’ ； 所述步骤(3)还包括，比较N2、N2’的模的大小，当N2的模小于N2’的模，判断为电抗器故障，当N2的模大于N2’的模时，判为区外故障。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电流比幅式序分量的电抗器保护方法，通过比较故障相正序电流及正序电流的反向矢量分别与负序电流的矢量差来判断电抗器内部是否发生故障。若正序电流与负序电流的矢量差小于正序电流反向矢量与负序电流的矢量差，则认为电抗器发生区内故障；本发明能够识别电抗器接地故障，相间短路故障和匝间故障，需要采集的电量少，判据简洁；尤其对于匝间短路，与基于零序阻抗和零序方向的匝间保护原理相比，判据不依赖于电压量，不受影PT断线，对PT断线时发生匝间故障基于比幅式序分量保护原理仍能正确动作。
【IPC分类】H02H7/00, G01R31/02
【公开号】CN105006802
【申请号】CN201510416643
【发明人】郭晓, 韩行军, 胡兵
【申请人】南京国电南自电网自动化有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月15日