本發(fā)明涉及繼電保護(hù)，具體涉及一種利用電流采樣值的變壓器故障識(shí)別方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，以風(fēng)電和光伏為代表的新能源發(fā)電持續(xù)快速增長，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的電源結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化。與常規(guī)能源電源相比，新能源電源在控制策略作用下故障特性差異顯著，暫態(tài)過程復(fù)雜，故障演化機(jī)理尚不明確，常規(guī)保護(hù)的靈敏性、快速性、選擇性和可靠性受到全面挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響故障的準(zhǔn)確識(shí)別與快速隔離?，F(xiàn)有交流保護(hù)原理采用基于工頻相量，需要進(jìn)行傅里葉變化提取工頻分量的幅值及相位信息，需要20ms的數(shù)據(jù)窗長，在此基礎(chǔ)進(jìn)行故障位置及故障類型的判據(jù)。新能源電源的故障響應(yīng)特性受控制策略影響，由于控制策略響應(yīng)速度快(小于10ms)，新能源電源提供的短路電流中的工頻分量被快速抑制，現(xiàn)有交流保護(hù)受限于固定的數(shù)據(jù)窗長度，難以快速提取的故障特征?，F(xiàn)有交流保護(hù)原理主要以工頻電氣量為基礎(chǔ)，而高比例新能源系統(tǒng)發(fā)生故障后受新能源控制系統(tǒng)影響，故障電氣量中工頻量占比大幅下降，各類諧波含量大，頻率成分豐富，導(dǎo)致現(xiàn)有交流保護(hù)原理靈敏度降低，嚴(yán)重情況下甚至保護(hù)失效。

2、目前提出的基于暫態(tài)量的保護(hù)原理主要采用行波的波頭特征或頻域上不同頻段的暫態(tài)能量進(jìn)行故障識(shí)別，但是需要采樣率高，且提取暫態(tài)分量的數(shù)學(xué)算法計(jì)算量大，保護(hù)動(dòng)作性能受故障時(shí)刻，過渡電阻等多種因素制約，保護(hù)的可靠性有待進(jìn)一步提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用電流采樣值的變壓器故障識(shí)別方法，包括：

2、采集變壓器各側(cè)電流，根據(jù)變壓器各側(cè)電流計(jì)算各側(cè)的電流采樣值的變化量；

3、將各側(cè)的電流采樣值變化量折算至同一側(cè)，獲取折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)的電流；

4、比較變壓器每一時(shí)刻折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)電流的幅值，選取最大值；確定所述最大值對(duì)應(yīng)的第一電流采樣值，將除去所述最大值后，剩余兩側(cè)的是電流采樣值之和確定為第二電流采樣值；

5、對(duì)所述第一電流采樣值和第二電流采樣值進(jìn)行逐點(diǎn)積分，獲得第一電流采樣積分值和第二電流采樣積分值；

6、以所述第一電流采樣積分值為橫坐標(biāo)，第二電流采樣積分值為縱坐標(biāo)，建立采樣值二維平面，當(dāng)所述第一電流采樣積分值位于二維平面的第ii象限時(shí)，判斷為變壓器外部故障；當(dāng)所述第一電流采樣積分值位于二維平面的第i象限時(shí)，判斷為變壓器內(nèi)部故障。

7、進(jìn)一步的，根據(jù)變壓器各側(cè)電流計(jì)算各側(cè)的電流采樣值的變化量，包括：

8、各側(cè)各相電流采樣值變化量△i(t)計(jì)算公式為，

9、

10、式中，為當(dāng)前時(shí)刻的高、中、低壓側(cè)相的電流采樣值，為20ms之前高、中、低壓側(cè)相的電流采樣值，n為20ms對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)，為a、b、c。

11、進(jìn)一步的，將各側(cè)的電流采樣值變化量折算至同一側(cè)，獲取折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)的電流，包括：

12、將中壓側(cè)、低壓側(cè)電流采樣值變化量進(jìn)行變比折算和△/y折算，歸算至高壓側(cè)，折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)電流采樣值變化量分別為且

13、若中壓側(cè)與高壓側(cè)變比為km-h，中壓側(cè)為星型接線，則

14、若低壓側(cè)與高壓側(cè)變比為kl-h，低壓側(cè)為三角型接線，則

15、其中δila(t)為低壓側(cè)a相電流采樣值變化量，δilb(t)為低壓側(cè)b相電流采樣值變化量，δilc(t)為低壓側(cè)c相電流采樣值變化量，δil′a(t)為折算后的低壓側(cè)a相電流采樣值變化量，δil′b(t)為折算后的低壓側(cè)b相電流采樣值變化量，δi′lc(t)為折算后的低壓側(cè)c相電流采樣值變化量。

16、進(jìn)一步的，比較變壓器每一時(shí)刻折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)電流的幅值，選取最大值，包括：

17、比較變壓器各側(cè)各相每一時(shí)刻的幅值，獲取最大值

18、

19、進(jìn)一步的，確定所述最大值對(duì)應(yīng)的第一電流采樣值，將除去所述最大值后，剩余兩側(cè)的是電流采樣值之和確定為第二電流采樣值，包括：

20、令為電流采樣值之和，為采樣值幅值最大側(cè)對(duì)應(yīng)的第一電流采樣值，令則為第二電流采樣值。

21、進(jìn)一步的，對(duì)所述第一電流采樣值和第二電流采樣值進(jìn)行逐點(diǎn)積分，獲得第一電流采樣積分值和第二電流采樣積分值，包括：

22、對(duì)進(jìn)行逐點(diǎn)積分，可得第一電流采樣積分值和第二電流采樣積分值

23、本發(fā)明同時(shí)提供一種利用電流采樣值的變壓器故障識(shí)別系統(tǒng)，包括：

24、變化量計(jì)算模塊，用于采集變壓器各側(cè)電流，根據(jù)變壓器各側(cè)電流計(jì)算各側(cè)的電流采樣值的變化量；

25、折算模塊，用于將各側(cè)的電流采樣值變化量折算至同一側(cè)，獲取折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)的電流；

26、采樣值確定模塊，用于比較變壓器每一時(shí)刻折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)電流的幅值，選取最大值；確定所述最大值對(duì)應(yīng)的第一電流采樣值，將除去所述最大值后，剩余兩側(cè)的是電流采樣值之和確定為第二電流采樣值；

27、積分模塊，用于對(duì)所述第一電流采樣值和第二電流采樣值進(jìn)行逐點(diǎn)積分，獲得第一電流采樣積分值和第二電流采樣積分值；

28、故障判斷模塊，用于以所述第一電流采樣積分值為橫坐標(biāo)，第二電流采樣積分值為縱坐標(biāo)，建立采樣值二維平面，當(dāng)所述第一電流采樣積分值位于二維平面的第ii象限時(shí)，判斷為變壓器外部故障；當(dāng)所述第一電流采樣積分值位于二維平面的第i象限時(shí)，判斷為變壓器內(nèi)部故障。

29、本發(fā)明提供的一種利用電流采樣值的變壓器故障識(shí)別方法和系統(tǒng)，通過對(duì)變壓器各側(cè)電流采樣值進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)處理，建立了識(shí)別變壓器故障的二維采樣值平面，內(nèi)、外部故障時(shí)，電流采樣值在該平面上處于不同的象限，基于此，可準(zhǔn)確識(shí)別變壓器內(nèi)、外部故障，本方法充分利用了暫態(tài)電流中的故障時(shí)域信息，克服了新能源電源控制策略導(dǎo)致的故障后工頻電氣量特征畸變、弱化對(duì)保護(hù)性能的影響，提高了交流保護(hù)原理靈敏度。

技術(shù)特征：

1.一種利用電流采樣值的變壓器故障識(shí)別方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)變壓器各側(cè)電流計(jì)算各側(cè)的電流采樣值的變化量，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將各側(cè)的電流采樣值變化量折算至同一側(cè)，獲取折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)的電流，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，比較變壓器每一時(shí)刻折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)電流的幅值，選取最大值，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述最大值對(duì)應(yīng)的第一電流采樣值，將除去所述最大值后，剩余兩側(cè)的是電流采樣值之和確定為第二電流采樣值，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述第一電流采樣值和第二電流采樣值進(jìn)行逐點(diǎn)積分，獲得第一電流采樣積分值和第二電流采樣積分值，包括：

7.一種利用電流采樣值的變壓器故障識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用電流采樣值的變壓器故障識(shí)別方法和系統(tǒng)，包括：量；將各側(cè)的電流采樣值變化量折算至同一側(cè)，獲取折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)的電流；比較變壓器每一時(shí)刻折算后的高壓側(cè)、中壓側(cè)和低壓側(cè)電流的幅值，選取最大值；確定最大值對(duì)應(yīng)的第一電流采樣值，將除去所述最大值后，剩余兩側(cè)的是電流采樣值之和確定為第二電流采樣值；對(duì)第一和第二電流采樣值進(jìn)行逐點(diǎn)積分，獲得電流采樣積分值；以第一和第二電流采樣積分值為橫縱坐標(biāo)，建立采樣值二維平面，當(dāng)?shù)谝浑娏鞑蓸臃e分值位于二維平面的第II象限時(shí)，判斷為變壓器外部故障；當(dāng)?shù)谝浑娏鞑蓸臃e分值位于二維平面的第I象限時(shí)，判斷為變壓器內(nèi)部故障。提高了交流保護(hù)原理靈敏度。

技術(shù)研發(fā)人員：王興國,周澤昕,于溯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電力科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9