本發(fā)明涉及差動保護理論值分析方法。

背景技術(shù)：

變壓器是變電站的核心部分，主變保護的調(diào)試在變電站的調(diào)試過程中有十分重要的意義。主變保護中的主保護是差動保護和非電量保護，在智能變電站中，非電量保護就地配置，差動保護則配置于繼保室內(nèi)的智能主變保護裝置。差動保護作為瞬時性的主保護，對于保護主變的區(qū)內(nèi)故障有十分重要的意義?，F(xiàn)在的主變保護差動保護原理，主流廠家都是做成圖1所示的分段折線形式。圖1所示的曲線橫、縱坐標(biāo)分別為差動保護計算中的制動電流和差動電流，而實際進行功能校驗時使用的方法一般是在主變的不同側(cè)分別加入不同的電流進行校驗，而無法直接加入差動電流和制動電流，因此就會導(dǎo)致在實際校驗過程中無法直接從曲線中找到需要校驗的點所對應(yīng)的電流量，同時校驗得到的數(shù)據(jù)如果不通過計算也無法立即判斷主變保護的比率制動曲線特性是否正確，這樣就會降低差動保護的調(diào)試工作的效率，而且也增大了數(shù)據(jù)校驗出錯的可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進行完善與改進，提供主變差動保護分析系統(tǒng)，以降低數(shù)據(jù)校驗出錯的可能性的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。

主變差動保護分析系統(tǒng)主變差動保護分析系統(tǒng)，其特征在于：包括基本信息輸入模塊、比率制動差動動作特性曲線參數(shù)處理模塊、比率差動特性測試點理論計算模塊、測試結(jié)果的輸入和處理模塊、測試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊以及存儲模塊；

基本信息輸入模塊：用于輸入主變保護裝置的參數(shù)信息，并將參數(shù)信息存儲于相應(yīng)的存儲模塊中；參數(shù)信息包括比率制動差動特性曲線的特性參數(shù)、整定的主變?nèi)萘俊⒏鱾?cè)PT電壓等級、各側(cè)CT變比和/或轉(zhuǎn)角方式；

比率制動差動特性曲線參數(shù)處理模塊：用于對基本信息輸入模塊存儲的參數(shù)信息進行換算，將以差動電流、制動電流為變量的特性方程轉(zhuǎn)換成以第一通道電流、第二通道電流為變量的特性方程；

比率差動特性測試點理論計算模塊：用于根據(jù)比率制動差動特性曲線參數(shù)處理模塊的計算結(jié)果，選擇相應(yīng)的參數(shù)，進而選出所需的測試點并計算出相應(yīng)的理論測試參數(shù)；參數(shù)包括以第一通道電流、第二通道電流為變量的特性方程的各段參數(shù)取值范圍、主變各側(cè)二次額定電流以及主變的轉(zhuǎn)角方式，調(diào)取特性方程各段參數(shù)取值范圍后，在每段范圍內(nèi)各取2個或2個以上的點，根據(jù)選點結(jié)果乘對應(yīng)的二次額定電流和設(shè)定的系數(shù)，計算出需要測試量的理論值；

測試結(jié)果的輸入和處理模塊：用于校驗結(jié)果的錄入功能，并將錄入的校驗結(jié)果，除以理論計算模塊中所乘的二次額定電流及設(shè)定系數(shù)，并將處理過的校驗參數(shù)與所選取的參數(shù)進行計算得出實測的差動電流、制動電流；根據(jù)兩個點的實測差動電流和制動電流計算該段的實測折線斜率，并將相應(yīng)的計算結(jié)果顯示在界面中，以便調(diào)試人員及時判斷測試結(jié)果是否正確；

測試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊：用于將測試結(jié)果處理模塊的處理顯示結(jié)果保存，以方便以后查看本次的測試結(jié)果。

本技術(shù)方案在工作時，先從差動特性曲線中任取符合要求的點，根據(jù)所取的點反推出保護動作的臨界理論值，然后根據(jù)所計算出的理論值設(shè)置測試儀所加的模擬量并將實際測得值反饋回計算系統(tǒng)中，最后處理計算結(jié)果。將理論動作值“編碼”成可以方便用校驗儀輸出的模擬量。

作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。

比率制動差動特性曲線的特性參數(shù)包括一個或多個比率制動差動特性曲線方程，比率制動差動特性曲線方程為：

式中：I_d為變壓器的差動電流，I_r為變壓器的制動電流，I_cdqd為差動啟動值，K₁為比率制動差動曲線第一段線段的斜率，I_r1為比率制動差動曲線第一個拐點的橫坐標(biāo)，K₂為曲線第二段線段的斜率，I_r2為曲線第二個拐點的橫坐標(biāo)，K₃為曲線第三段射線的斜率，I_i為變壓器各側(cè)電流。

比率制動差動特性曲線參數(shù)處理模塊通過換算關(guān)系：

k₁＝(1+K₁/2)/(1-K₁/2)，b₁=I_cdqd/(1-K₁/2)，

I₁₁＝0，I₁₂＝(1-K₁/2)*I_r1-I_cdqd/2，

k₂＝(1+K₂/2)/(1-K₂/2)，

b₂＝(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1)/(1-K₂/2)，I₂₁＝I₁₂，

I₂₂＝I_r2*(1-K₂/2)-(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1)/2，

k₃＝(1+K₃/2)/(1-K₃/2)，

b₃＝(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1+(K₂-K₃)*I_r2)/(1-K₃/2)，

I₃₁＝I₂₂。

將以差動電流I_r、制動電流I_d為變量的特性方程轉(zhuǎn)換成以第一通道電流I₁、第二通道電流I₂為變量的特性方程，如下式所示，并以第一通道電流I₁、第二通道電流I₂為變量的特性方程應(yīng)用于調(diào)試計算之中。

本發(fā)明的另一目的為提出主變差動保護分析方法，其包括以下步驟：

1)新建變壓器保護裝置信息；

2)設(shè)定基本參數(shù)定值，計算相關(guān)計算參數(shù)；

3)設(shè)定比率制動差動折線原始參數(shù)，計算所需的折線計算參數(shù)；

4)根據(jù)計算的選點區(qū)間選擇校驗點，計算所選校驗點的理論參數(shù)；

5)輸入實際校驗所得的點的參數(shù)；

6)對校驗結(jié)果進行分析、計算和圖形顯示。

有益效果：

在使用計算機進行主變保護校驗時，該系統(tǒng)在輸入設(shè)定參數(shù)后，即可快速計算出曲線上需要校驗的點的參數(shù)范圍，然后根據(jù)參數(shù)范圍進行合理選點進行試驗，這樣不僅能夠加快前期計算過程，還能防止因為計算出錯而導(dǎo)致校驗數(shù)據(jù)錯誤或無效，提高效率；

在校驗曲線的過程中，校驗得出的實際參數(shù)可以通過直接輸入系統(tǒng)的相應(yīng)區(qū)域中，并可立即計算出校驗線段的斜率來進行實時判斷，這樣可以在校驗過程中及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，調(diào)試人員可以通過數(shù)據(jù)情況酌情進行數(shù)據(jù)的重新驗證或者修改，提高校驗數(shù)據(jù)合格率；

校驗結(jié)束后，輸入的系統(tǒng)相應(yīng)表格中的數(shù)據(jù)可以進行保存并生成報告格式的表格，這樣可以為差動保護校驗結(jié)束后的數(shù)據(jù)處理以及報告的填寫帶來極大的便利，縮短后期處理過程的時間。

附圖說明

圖1是主變保護差動保護原理的分段折線圖。

圖2是本發(fā)明流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明。

本發(fā)明利用模塊化思想進行組合，將一個復(fù)雜的功能分解成多個簡單模塊，在運算中只需調(diào)用需要使用的各模塊即可方便的完成功能。本系統(tǒng)涉及到的模塊包括：裝置基本信息的輸入和簡單處理模塊、比率制動差動動作特性曲線參數(shù)的處理和理論計算模塊、測試結(jié)果的輸入和處理模塊、測試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊以及存儲模塊等。接下來是各模塊涉及功能的詳述。

(1)裝置基本信息的輸入模塊通過一定的輸入界面得到裝置的各種參數(shù)信息，如比率制動差動特性曲線的各特性參數(shù)、裝置中整定的主變?nèi)萘俊⒏鱾?cè)PT電壓等級、各側(cè)CT變比、裝置的轉(zhuǎn)角方式等。程序通過調(diào)用這個模塊得到相應(yīng)信息后，首先經(jīng)過初步運算得出后續(xù)計算需要的中間計算結(jié)果，并存儲于相應(yīng)的存儲模塊中。

(2)比率制動差動特性曲線參數(shù)處理模塊的基本功能為根據(jù)輸入模塊輸入的參數(shù)信息，將輸入的參數(shù)通過公式計算轉(zhuǎn)換成后續(xù)功能需要使用到的參數(shù)。舉例如下：

長園深瑞裝置比率制動差動特性曲線方程為：

即K₁＝0.1，I_r1＝I_e，K₂＝0.5，I_r2＝6I_e，K₃＝0.75。

從公式1可知，比率制動差動特性曲線的特性方程的變量，或者說比率差動動作特性曲線的橫縱坐標(biāo)分別為制動電流和差動電流，而在校驗時這兩個參數(shù)是裝置的中間計算變量，而校驗儀器無法直接模擬這兩個變量，需要通過轉(zhuǎn)換公式反解出儀器可以輸出的模擬量，再進行實際測試。一般差動功能校驗在主變兩側(cè)之間進行，即通過解方程運算，若測試時固定相位相反并使I₁＞I₂，則可以用相量模值的形式寫出差動電流和制動電流的計算式為I_d＝I₁-I₂。將該式帶入深瑞差動特性曲線方程，可以解出如下關(guān)于I₁、I₂的經(jīng)過處理后的差動特性方程如公式2所示：

其中，各參數(shù)與未處理的差動特性方程各參數(shù)的換算關(guān)系為：

k₁＝(1+K₁/2)/(1-K₁/2)，b₁＝I_cdqd/(1-K₁/2)，

I₁₁=0，I₁₂＝(1-K₁/2)*I_r1-I_cdqd/2，

k₂＝(1+K₂/2)/(1-K₂/2)，

b₂＝(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1)/(1-K₂/2)，I₂₁＝I₁₂，

I₂₂＝I_r2*(1-K₂/2)-(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1)/2，

k₃＝(1+K₃/2)/(1-K₃/2)，

b₃＝(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1+(K₂-K₃)*I_r2)/(1-K₃/2)，

I₃₁＝I₂₂。

通過公式2的換算，以I_r、I_d為變量的特性方程轉(zhuǎn)換成以I₁、I₂為變量的特性方程，該方程可以直接應(yīng)用于調(diào)試計算之中，比原方程方便許多。本發(fā)明的比率制動差動特性曲線參數(shù)處理模塊的基本原理即基于公式2。

(3)比率差動特性測試點理論計算模塊的基本功能是在差動參數(shù)處理模塊計算出一定的結(jié)果后，通過調(diào)取需要的計算結(jié)果選擇一定的參數(shù)，進而選出所需的測試點并計算出相應(yīng)的理論測試參數(shù)。

本模塊需要的參數(shù)主要是以I₁、I₂為變量的特性方程的各段參數(shù)取值范圍、主變各側(cè)二次額定電流以及主變的轉(zhuǎn)角方式等。調(diào)取特性方程各段參數(shù)取值范圍后，可以在每段范圍內(nèi)各取2個點(可以取更多點，但是至少需要取2個，因為有2個點才可以計算該段的斜率)。

調(diào)取主變各側(cè)二次額定電流和主變轉(zhuǎn)角方式等信息后，本模塊就可以根據(jù)選點結(jié)果乘對應(yīng)的二次額定電流和適當(dāng)?shù)南禂?shù)，計算出需要測試量的理論值。同時，通過主變的轉(zhuǎn)角方式還可確定測試的方式，這雖與系統(tǒng)本身參數(shù)計算無關(guān)，但是合理的顯示可以讓校驗人員更為清晰的知曉測試方式。

(4)測試結(jié)果的輸入和處理模塊，顧名思義，其基本功能是提供校驗結(jié)果的錄入功能，并通過相應(yīng)的處理計算出所需的結(jié)果。校驗結(jié)果的錄入功能需要有明確的輸入端口，各輸入口之間不至于混淆和錯亂。

校驗結(jié)果的處理則是將錄入的校驗結(jié)果，除以理論計算模塊中所乘的二次額定電流及相應(yīng)系數(shù)，并將處理過的校驗參數(shù)與所選取的參數(shù)進行計算得出實測的I_r、I_d，然后兩個點的實測差動電流和制動電流I_r1、I_d1和I_r2、I_d2，通過公式計算該段的實測折線斜率，并將相應(yīng)的I_r、I_d、K的計算結(jié)果顯示在界面中，以便調(diào)試人員及時判斷測試結(jié)果的正確與否。

(5)測試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊的基本功能是將測試結(jié)果處理模塊的處理顯示結(jié)果以合適的形式保存下來，以方便以后查看本次的測試結(jié)果。測試結(jié)果以excel表格的形式導(dǎo)出，可以更清晰的將測試結(jié)果反應(yīng)到標(biāo)準(zhǔn)報告模板中，同時還可以導(dǎo)出測試結(jié)果的圖片，更直觀的表現(xiàn)測試結(jié)果的正確性與可靠性。

通過以上幾大模塊的調(diào)用和整合，即完成了系統(tǒng)的大體框架搭建和基本功能實現(xiàn)。經(jīng)過實踐檢驗，這種模塊化的編程思想給系統(tǒng)的實現(xiàn)帶來了較大的便利和較好的效果。

如圖2所示，主變差動保護分析方法包括以下步驟：

1)新建變壓器保護裝置信息；

2)設(shè)定基本參數(shù)定值，計算相關(guān)計算參數(shù)；

3)設(shè)定比率制動差動折線原始參數(shù)，計算所需的折線計算參數(shù)；

4)根據(jù)計算的選點區(qū)間選擇校驗點，計算所選校驗點的理論參數(shù)；

5)輸入實際校驗所得的點的參數(shù)；

6)對校驗結(jié)果進行分析、計算和圖形顯示。

以下通過具體實施例演示對主變差動保護分析方法作進一步的解釋說明。

(1)新建保護裝置信息，取名如長園深瑞PRS-778S；

(2)設(shè)定基本參數(shù)定值：如變壓器額定容量S_N＝240MVA，高壓側(cè)額定電壓U_HN＝230kV，中壓側(cè)額定電壓U_MN＝115kV，低壓側(cè)額定電壓U_LN＝21kV，高壓側(cè)CT變比N_H＝1600/5，中壓側(cè)CT變比N_M＝2000/5，低壓側(cè)CT變比N_L＝3200/5；然后計算相關(guān)計算參數(shù)，如高壓側(cè)二次額定電流中壓側(cè)二次額定電流低壓側(cè)二次額定電流高壓側(cè)平衡系數(shù)K_H＝I_He/I_He＝1，中壓側(cè)平衡系數(shù)K_M＝I_He/I_Me＝0.625，低壓側(cè)平衡系數(shù)K_L＝I_He/I_Le＝0.181；

(3)設(shè)定比率制動差動折線原始參數(shù)，如按下列比率制動差動折線方程設(shè)定參數(shù)：

其中，即K₁＝0.1，I_r1＝I_e，K₂＝0.5，I_r2＝6I_e，K₃＝0.75，I_cdqd＝0.5I_e。

將I_d＝I₁-I₂，帶入折線方程，整理可得：

于是可計算出如下結(jié)果：

k₁＝(1+K₁/2)/(1-K₁/2)＝1.105，

b₁＝I_cdqd/(1-K₁/2)=0.526，

I₁₁=0，I₁₂＝(1-K₁/2)*I_r1-I_cdqd/2＝0.7I_He，

k₂＝(1+K₂/2)/(1-K₂/2)＝1.667，

b₂＝(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1)/(1-K₂/2)＝0.133，

I₂₁＝I₁₂＝0.7I_He，

I₂₂＝I_r2*(1-K₂/2)-(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1)/2＝4.45_He，

k₃＝(1+K₃/2)/(1-K₃/2)=1.857，

b₃=(I_cdqd+(K₁-K₂)*I_r1+(K₂-K₃)*I_r2)/(1-K₃/2)＝-0.714，

I₃₁＝I₂₂＝4.45I_He。

(4)根據(jù)計算出的選點區(qū)間選擇校驗點：第一段取I_c21＝0、I_c22＝0.5I_He，則可計算出I_c11＝0.526I_He、I_c12＝1.079I_He。取I₂為高壓側(cè)，I₁為中壓側(cè)，由于轉(zhuǎn)角方式為Y->Δ方式，則高壓側(cè)和中壓側(cè)加單相電流時需乘則對于第一個點，高壓側(cè)實際需加電流I_sj21＝0A，中壓側(cè)實際需加電流對于第二個點，高壓側(cè)實際需加電流中壓側(cè)實際需加電流

(5)實際校驗過程如下：

點1：高壓側(cè)加I_sj21，中壓側(cè)先加電流略小于I_sj11，保護不動作；緩慢增加中壓側(cè)電流，到約為I_sj11時應(yīng)動作，記下動作電流I_sj11′；

點2：做法類似點1，可得動作電流I_sj12′。

(6)輸入實際校驗所得的點的參數(shù)，并進行分析、計算、圖形顯示：

利用I_sj21、I_sj11′與I_sj22、I_sj12′可分別計算出I_sjr1、I_sjd1與I_sjr2、I_sjd2，則可計算第一段的實測斜率K₁′＝(I_sjd2-I_sjd1)/(I_sjr2-I_sjr1)，計算結(jié)果與實際相比，輸出表格和圖形。

以上圖2所示的主變差動保護分析系統(tǒng)及分析方法是本發(fā)明的具體實施例，已經(jīng)體現(xiàn)出本發(fā)明實質(zhì)性特點和進步，可根據(jù)實際的使用需要，在本發(fā)明的啟示下，對其進行形狀、結(jié)構(gòu)等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。