專利名稱：自耦變壓器高中低三側(cè)接線分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)線路的接線分析方法，尤其涉及一種對電力 系統(tǒng)中三繞組自耦變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)三側(cè)接線正確性的分析方法。
背景技術(shù)：
三繞組自耦變壓器有縱差保護(hù)和零差保護(hù)，在分析時(shí)需要先進(jìn)行縱差保護(hù)分析來 判斷高、中、低壓側(cè)接線正確性，再進(jìn)行零差保護(hù)分析來判斷公共繞組的接線正確性。根據(jù)轉(zhuǎn)換后的電流值以及向量圖判斷接線正確性。如果接線錯(cuò)誤需給出糾正方 法。得出公共繞組的接線分析結(jié)果。根據(jù)電源側(cè)合成矢量與負(fù)荷側(cè)合成矢量應(yīng)該大小相等方向相反的基本條件判斷 接線是否正確。如果不正確，則由工作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，給出糾正方案。上述傳統(tǒng)的保護(hù)線路接線分析的人工方法，存在下述缺點(diǎn)或不足由于沒有科學(xué)統(tǒng)一的操作規(guī)程，所以存在一定程度的操作隨意性，影響分析結(jié)果 的可靠性。對操作人員的專業(yè)技術(shù)水平及業(yè)務(wù)能力要求高。操作人員既要能判斷出接線的正 確性，還要給出錯(cuò)誤位置、修正方案，故要求操作人員熟悉電力系統(tǒng)理論知識并具有豐富的 保護(hù)線路接線分析經(jīng)驗(yàn)。分析判斷過程中數(shù)據(jù)計(jì)算量大。人工操作工作效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且在復(fù)雜的操作 流程和大量的數(shù)據(jù)計(jì)算過程中，難免發(fā)生錯(cuò)誤。另外，工作人員主觀素質(zhì)的高低、客觀環(huán)境因素等，都會一定程度的影響分析的準(zhǔn) 確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)自耦變壓器高中低三側(cè)接線分析方法，解決了現(xiàn)有技 術(shù)操作隨意、可靠性差、人工操作工作效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括如下步驟1)獲取測量值及變壓器參數(shù)，進(jìn)行電流換算；2)縱差第一次正確性修正以及修正后的判斷；2. 1)在未進(jìn)行任何修正的時(shí)候判斷接線是否正確；2.2)當(dāng)不能滿足3. 1中的正確性條件時(shí)，則需要對以下內(nèi)容進(jìn)行修正，然后判斷 其接線是否正確參考繞組修正、相角平衡修正、相角正序修正；3)縱差第二次正確性修正以及修正后的判斷；4)計(jì)算零差各繞組電流；5)分別進(jìn)行零差第一次和第二次正確性修正以及修正后的判斷；6)輸出結(jié)論；7)算法基本理論驗(yàn)證和結(jié)論。
上述步驟1)的電流換算包括以下步驟1. 1)用N相電流修正A、B、C相電流；1. 2)計(jì)算縱差各繞組平衡系數(shù)；1. 3)計(jì)算零差各繞組平衡系數(shù)；1. 4)根據(jù)平衡系數(shù)換算縱差各繞組電流有效值；1. 5)根據(jù)選項(xiàng)進(jìn)行電流幅值調(diào)整；上述步驟5)具體如下5. 1)在未進(jìn)行任何修正的時(shí)候判斷接線是否正確；5. 2)公共繞組相角平衡修正；5.3)公共繞組相角正序修正。上述的算法驗(yàn)證和結(jié)論應(yīng)當(dāng)在幅值平衡的條件下進(jìn)行的。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下首先，差動保護(hù)擁有高可靠性、高靈敏性。其次，簡化二次回路接線，消除了變壓器各側(cè)電流互感器的電聯(lián)接，電流互感器的 安全接地可移至互感器端子箱。再次，減小了互感器的二次負(fù)載。而且，分析結(jié)果可靠，準(zhǔn)確性大幅提高。本發(fā)明最終形成的分析結(jié)果中會給出完善 的錯(cuò)誤情況及糾正方案，無需再人為進(jìn)行判斷，其分析結(jié)果可靠性明顯比傳統(tǒng)的分析方法 強(qiáng)，并且不受工作人員主觀素質(zhì)以及客觀環(huán)境因素等方面影響，使得分析結(jié)果的準(zhǔn)確性大 巾畐提尚。
具體實(shí)施例方式接線分析的具體流程如下1、獲取測量值及變壓器參數(shù)通過儀表測量獲得三繞組自耦變壓器差動保護(hù)線路各繞組(包含高、中、低壓側(cè) 及公共繞組)的電流(A、B、C、N)有效值及相位。在測量時(shí)需選定一個(gè)參考電壓，所測的電 流相位是指被測電流相對于此參考電壓的相位。參考電壓可在測量時(shí)由操作者自行選擇， 但僅可選擇高壓側(cè)/中壓側(cè)。在進(jìn)行分析前輸入變壓器參數(shù)。對于三繞組自耦變壓器差動保護(hù)線路包含變壓器接線方式、各繞組CT變比、各 繞組額定電壓、各繞組供電方式，開關(guān)數(shù)量及各繞組編號(用于繪制向量圖)；變壓器是否 經(jīng)過CT二次接線調(diào)整；輸入所選的參考電壓，參考相功率角(即參考電壓所在相的功率角， 來自測量回路)。2、電流換算2. 1)用N相電流修正A、B、C相電流。在三相不平衡時(shí)N相會產(chǎn)生電流，理想情況下，使用N相修正A、B、C三相，可使三 相平衡。修正過程即給A、BC三相的電流矢量分別加上N相電流矢量即可。2. 2)計(jì)算縱差各繞組平衡系數(shù)。縱差各繞組表示除公共繞組外的其他自耦變繞組。
公式一根據(jù)公式一有則有公式二其中，S是是變壓器的容量；
U是是繞組一次側(cè)額定電壓；I是繞組一次側(cè)額定電流；Ie是繞組二次額定電流；Nct是繞組CT變比。首先，根據(jù)上述公式二計(jì)算各繞組的二次額定電流。例如在自耦變差動保護(hù)兩圈 變中分別根據(jù)公式二計(jì)算出高壓側(cè)二次額定電流Ihe、低壓則二次額定電流Ile ；然后，設(shè)各側(cè)額定電流最大的一項(xiàng)的平衡系數(shù)為1，計(jì)算其他側(cè)的平衡系數(shù)。如 Ihe、Ile分別為1A、5A，則設(shè)Ile的平衡系數(shù)Kl為1，則Kh = Ile/Ihe ；最后，平衡系數(shù)應(yīng)該小于等于4(如果過大會將電流誤差放大)。如果各側(cè)平衡系 數(shù)中有大于4的，那么將其設(shè)為4，再將其他繞組的平衡系數(shù)轉(zhuǎn)換。如上Kh、Kl分別為5、1， 則設(shè)Kh為4，那么，Kl = 1X4/5。自耦變差動保護(hù)平衡系數(shù)的其他計(jì)算方法根據(jù)公式二可推導(dǎo)其他計(jì)算方法。如對于雙圈變，可得到I1其中，Ihe是高壓二側(cè)次額定電流；Uh是高壓側(cè)額定電壓；Nhct是高壓側(cè)CT變比； Ile是低壓側(cè)二次額定電流；Ul是低壓側(cè)額定電壓；Nlct是低壓側(cè)CT變比。以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，計(jì)算平衡系數(shù)，即設(shè)高壓側(cè)平衡系數(shù)Kh為1，則低壓側(cè)平衡系數(shù) Kl= (Uh X Nhct)/(Ul X Nlct)。同理可計(jì)算三圈變或其它情況時(shí)各繞組的平衡系數(shù)。2. 3)計(jì)算零差各繞組平衡系數(shù)。零差各繞組表示與高壓側(cè)和公共繞組有直接電氣連接的所有自耦變繞組。對于零差保護(hù)，由于各繞組之間是直接電氣連接，故電壓等級相同，所以可將各繞 組的CT變比視為其平衡系數(shù)；同時(shí)保證所有繞組的平衡系數(shù)不大于4，即找出平衡系數(shù)最 大的繞組，將其平衡系數(shù)設(shè)為4，再將其他繞組的平衡系數(shù)轉(zhuǎn)換。2. 4)根據(jù)平衡系數(shù)換算縱差各繞組電流有效值。將縱差各繞組電流乘以其對應(yīng)的平衡系數(shù)，得到縱差各繞組換算后的電流，后續(xù) 關(guān)于縱差的各種操作及判斷都是針對縱差各繞組換算后的電流。如上例中，則將各繞組(A、 B、C三相，下同)所測電流幅值乘以其平衡系數(shù)，即在自耦變差動保護(hù)雙圈變中高壓側(cè)三相 電流幅值乘以Kh、低壓側(cè)乘以Kl。另外，如果縱差各繞組經(jīng)過了二次接線調(diào)整，那么需要對三角形接線(即Δ1、 Δ-3…Δ-11)的的繞組三相電流都乘以1. 732 (即3的二次方根)。2. 5)根據(jù)選項(xiàng)進(jìn)行電流幅值調(diào)整。2. 5. 1)給所有電流相位減去參考相功率角。首先對縱差各繞組電流各相(Α、B、C三相)相位值都減去參考相功率角；再對公共繞組電流各相(A、B、C三相)相位值都減去參考相功率角。2. 5. 2)將參考電壓轉(zhuǎn)換為Ua0在測量時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場情況選擇任一電壓作為參考，那么參考電壓有可能是Ua、 Ub, Uc, Uab, Ubc、Uca之一，需將參考相轉(zhuǎn)換為Ua，以方便后續(xù)分析。根據(jù)電力系統(tǒng)原理有5種情況Ub滯后Ual20°，Uc滯后Ua240°，Uab滯后 Ua330°，Ubc 滯后 Ua90°，Uca 滯后 Ua210°。轉(zhuǎn)換方式為根據(jù)選擇的參考電壓，分別將縱差所有繞組及公共繞組的電流各相 相位都加上對應(yīng)的角度即可。具體如下當(dāng)參考電壓為Ub時(shí)，參考繞組A相電流相角為-120°，那么只要對所有繞組各相 都加上120°，即可將參考電壓轉(zhuǎn)換為Ua;當(dāng)參考電壓為Uc時(shí)，A相相角為-240°，給各繞組各相加240°。當(dāng)參考電壓為Uab時(shí)，A相相角為30°，給各繞組各相加330°。當(dāng)參考電壓為Ubc時(shí)，A相相角為-90°，給各繞組各相加90°。當(dāng)參考電壓為Uac時(shí)，A相相角為-210°，給各繞組各相加210°。如果參考繞組接線正確，那么給所有電流相位減去參考相功率角后，其參考相電 流相位應(yīng)為0°。2. 5. 3)統(tǒng)一變壓器的接線方式。在這一步需要將縱差所有繞組的接線方式調(diào)整為與參考繞組相同。對于變壓器某 一繞組而言，其接線方式有 13 種(Y、Δ-1、Υ-2、Δ-3、Υ_2、Δ_3、Υ_4、Δ_5、Υ_6、Δ_7、Υ_8、 Δ-9、Υ_10、Δ-11、Υ-12)。假設(shè)某變壓器是三圈變，接線方式為Υ/Υ/Δ-11，如果測量時(shí)選 擇高壓側(cè)Ua為參考電壓，則在這一步要將中壓側(cè)及低壓側(cè)調(diào)整為Y接線。調(diào)整方式為將繞組各相相位同時(shí)減去一個(gè)角度Φ。Φ =30 X (Bl-BO)其中，BO為參考繞組的接線方式下標(biāo)，Bl為所要調(diào)整的繞組的接線下標(biāo)。如上述變壓器中高壓側(cè)接線方式為Y，則其接線方式下標(biāo)為0。中壓側(cè)接線方式為 Y，則將中壓側(cè)各相電流相位都減去0° (即30Χ (0-0))，低壓側(cè)接線方式為Δ-ll，那么，給 低壓側(cè)Α、B、C三相同時(shí)減去330° BP 30X (11-0))即可將其調(diào)整為Y接線。3、縱差第一次正確性修正以及修正后的判斷。3. 1)首先是在未進(jìn)行任何修正的時(shí)候判斷接線是否正確。在此步如果滿足下面三個(gè)條件即表示相位平衡，則證明接線正確，直接跳轉(zhuǎn)到第5 步進(jìn)行零差分析；如果不滿足，則證明接線錯(cuò)誤，那么需要先將轉(zhuǎn)換過的電流值保存一個(gè)副 本作為原始值(用于輸出結(jié)果)，然后進(jìn)入第3. 2步；在此步對縱差依下述條件進(jìn)行判斷。條件1，縱差所有繞組相序相同且都是正序，即在向量圖中順時(shí)針依次顯示為Α、 B、C ；條件2，縱差所有繞組滿足相角平衡，即相與相之間相差120° ；條件3，電源側(cè)與負(fù)荷側(cè)的幅值相等、相角相差180° (即矢量和為零)。此處指縱差。3.2)當(dāng)不能滿足3. 1中的正確性條件時(shí)，則需要對以下內(nèi)容進(jìn)行修正，然后判斷 其接線是否正確
3.2. 1)參考繞組修正。由于參考繞組是參考電壓所在的繞組，并且已經(jīng)將參考電 壓轉(zhuǎn)換為Ua,且對所有電流參數(shù)都已減去了其功率角。所以，理想狀態(tài)下參考繞組A相應(yīng)該 為0°，B相為120°，C相為240°。根據(jù)這些條件可以將接線錯(cuò)誤的參考繞組直接修正正 確，修正方法有兩種A)直接將A相相位設(shè)為0° ,B相設(shè)為120°，C相設(shè)為240°。B)針對每一錯(cuò)誤情況分別進(jìn)行不同的修正，對于單一繞組的錯(cuò)誤情況有47種，每 種錯(cuò)誤情況下的相位都與其它錯(cuò)誤情況不同，所以根據(jù)其三相電流相位可以判斷其錯(cuò)誤情 況，并使用對應(yīng)的方法進(jìn)行修正。實(shí)現(xiàn)方式采用狀態(tài)碼的方式。先假設(shè)6個(gè)角度狀態(tài)，并用整數(shù)表示0°時(shí)，狀態(tài) 碼為0;60° % 1 ；120°為2;180°為3 ;240°為4 ;300°為5。然后對各相進(jìn)行對比，得到 其角度的狀態(tài)碼，再根據(jù)狀態(tài)碼做對應(yīng)的修正。如接線正確的情況下，A相為0°，狀態(tài)碼 為0，B相120，狀態(tài)碼為2，C相240°，狀態(tài)碼為4 ；那么得到此繞組的狀態(tài)碼為024，再做 對應(yīng)的處理即可對參考繞組進(jìn)行正確的修正。3. 2. 2)相角平衡修正。是指依次分別對縱差各繞組除參考繞組外的其他所有繞組 進(jìn)行修正。相位平衡是指某繞組的三相幅值相等，相位互成120埃蛘咚擔(dān)諶嗟緦鞣 迪嗟仁比嗟氖噶亢臀恪T詿舜ε卸鮮輩豢悸欠迪嗟齲慌卸舷轡皇欠窕二？ 20埃 綣 二？ 20霸蛉銜膠狻判斷是否有某一相與其他兩相間的相位都是60埃綣竊蚪行拚綣皇竊 蠆恍拚修正方法導(dǎo)致三相相角不平衡的原因有兩種1、三相中任意一相極性接反；2、三相中任意 兩相極性接反。針對這兩種情況，找出其中的中間相，即與其他2個(gè)夾角為60暗南啵緩蟾湎 嘟羌？ 80埃捶戳艘幌孿唷3. 2. 3)相角正序修正。是指依次對分別對縱差各繞組除參考繞組外的其他所有繞 組進(jìn)行修正。正序是指A相超前B相120埃捃相超前C相120埃誨相超前A相120啊F澠 卸戲椒亡牽判斷B相相位是否等于A相相位加120埃綣竊蛑ι魘欽潁揮瞇拚蝗綣 皇竊蛑ι韃皇欽潁行拚修正方法交換A、B兩相的相位即可完成修正。如果A相相位為X、B相相位為Y，將A相相 位置為Y，將B相相位置為X即可。4、縱差第二次正確性修正以及修正后的判斷。首先，判斷接線是否正確。在此步縱差各繞組如果滿足3. 1)中的正確條件即表示 相位平衡，則證明接線正確，直接跳轉(zhuǎn)到第5步進(jìn)行零差分析；如果不滿足，則證明接線錯(cuò) 誤，并繼續(xù)執(zhí)行第4步。第二次修正的主要方式是旋轉(zhuǎn)角度。這樣的情況下就必須對其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)才能得到 正確的結(jié)果。如果某繞組進(jìn)行過相角或者正序修正，那么應(yīng)該對該繞組的三相相角分別進(jìn) 行加+0，+60，+120，+180，+240，+300°進(jìn)行正確性判斷，即以60°為間隔在一個(gè)周期內(nèi)循環(huán)旋轉(zhuǎn)。每次旋轉(zhuǎn)一個(gè)繞組，一次旋轉(zhuǎn)60°，每次旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行一次正確性判斷(使用第 3. 1)步所描述的判斷方法)，如果滿足正確條件，則退出旋轉(zhuǎn)，直接輸出分析結(jié)果；如果不 滿足則繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至滿足正確性條件為止。如果所有繞組都依次旋轉(zhuǎn)完畢依然不能滿足 正確性條件，則無法判斷出錯(cuò)誤情況，此時(shí)直接跳轉(zhuǎn)到第8步輸出結(jié)論。5、計(jì)算零差各繞組電流經(jīng)過第3、4步的判斷，零差中除公共繞組外的其它繞組(高壓側(cè)、中壓側(cè))都已經(jīng) 修正正確?？捎煽v差中修正后的高、中壓側(cè)，以及公共繞組來電流值生成零差各繞組電流 值，方法如下將縱差高、中壓側(cè)修正后的電流值除以縱差中對應(yīng)的平衡系數(shù)，再乘以零差對應(yīng) 的平衡系數(shù)即可得到零差中高、中壓側(cè)電流值；零差中高、中壓側(cè)各相相位為縱差中修正后 的各相電流相位。公共繞組各相電流值為經(jīng)第2步計(jì)算后的公共繞組各相電流值乘以零差中公共 繞組的平衡系數(shù)。6、零差第一次正確性修正以及修正后的判斷。7、零差第二次正確性修正以及修正后的判斷。8、輸出結(jié)論最后的分析結(jié)果有三種情況一是接線正確，二是接線錯(cuò)誤，三是無法判斷。錯(cuò)誤情況的判斷方法如下將修正后的電流值與第3步保存的原始值逐相比較，判斷的相角A’，B’，C’與原始 值A(chǔ)，B, C，-A, -B, -C的相角關(guān)系，根據(jù)相角關(guān)系輸出每一繞組每相的結(jié)論。此處A，B，C表 示原值，-A表示A加180°，-B，-C同理；A，，B，，C，表示修正過的值。以自耦三圈變?yōu)槔?修正后的電流值為縱差的高、中、低壓側(cè)及零差中的公共繞組修正后的電流值。例對于三繞組自耦變壓器三圈變，則先使用上述方法輸出高壓側(cè)結(jié)果，再輸出 中、低壓側(cè)及公共繞組結(jié)果。假設(shè)實(shí)際情況中低壓側(cè)B相極性接反了，又將A相接到了 C相，C相接到了 A相， 那么輸出的結(jié)果如下接線錯(cuò)誤高壓側(cè)A相接線正確，B相接線正確，C相接線正確；中壓側(cè)A相接線正確，B相接線正確，C相接線正確；低壓側(cè)A相與C相接反，B相極性接反，C相與A相接反。公共繞組:A相接線正確，B相接線正確，C相接線正確。
權(quán)利要求
1.一種自耦變壓器高中低三側(cè)接線分析方法，其特征在于，包括以下步驟1)獲取測量值及變壓器參數(shù)，進(jìn)行電流換算；2)縱差第一次正確性修正以及修正后的判斷；2.1)在未進(jìn)行任何修正的時(shí)候判斷接線是否正確；2.2)當(dāng)不能滿足3. 1中的正確性條件時(shí)，則需要對以下內(nèi)容進(jìn)行修正，然后判斷其接 線是否正確參考繞組修正、相角平衡修正、相角正序修正；3)縱差第二次正確性修正以及修正后的判斷；4)計(jì)算零差各繞組電流；5)分別進(jìn)行零差第一次和第二次正確性修正以及修正后的判斷；6)輸出結(jié)論；7)算法基本理論驗(yàn)證和結(jié)論。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自耦變壓器高中低三側(cè)接線分析方法，其特征在于所述步 驟1)的電流換算包括以下步驟1. 1)用N相電流修正A、B、C相電流；1. 2)計(jì)算縱差各繞組平衡系數(shù)；1. 3)計(jì)算零差各繞組平衡系數(shù)；1. 4)根據(jù)平衡系數(shù)換算縱差各繞組電流有效值；1.5)根據(jù)選項(xiàng)進(jìn)行電流幅值調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自耦變壓器高中低三側(cè)接線分析方法，其特征在于所述步 驟5)具體如下5. 1)在未進(jìn)行任何修正的時(shí)候判斷接線是否正確； 5. 2)公共繞組相角平衡修正； 5. 3)公共繞組相角正序修正。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自耦變壓器高中低三側(cè)接線分析方法，其特征在于步驟7) 所述的算法驗(yàn)證和結(jié)論是在幅值平衡的條件下進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)自耦變壓器高中低三側(cè)接線分析方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)操作隨意、可靠性差、人工操作工作效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題。該分析方法主要包括獲取測量值及變壓器參數(shù)、電流換算、縱差第一次正確性修正以及修正后的判斷、縱差第二次正確性修正以及修正后的判斷、計(jì)算零差各繞組電流、零差第一次正確性修正以及修正后的判斷、零差第二次正確性修正以及修正后的判斷、輸出結(jié)論八個(gè)步驟。本發(fā)明減小了互感器的二次負(fù)載，具有操作簡潔、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R31/06GK102109567SQ20091031260
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者穆明建 申請人:西安愛邦電氣有限公司