專利名稱：：突變量采樣值差動保護(hù)方法和差動繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及繼電保護(hù)技術(shù)變壓器保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種變壓器差動保護(hù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
：隨著變壓器的容量越來越大，變壓器的造價非常昂貴，而且系統(tǒng)的短路容量越來越大，在變壓器引線上發(fā)生嚴(yán)重的故障，短路電流很大，并且穿過變壓器本體，對變壓器本體的絕緣產(chǎn)生破壞，同時在繞組產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力對變壓器的繞組和鐵心產(chǎn)生很大的扭曲作用。因此研究變壓器的快速保護(hù)成為變壓器主保護(hù)研究的重要而迫切的課題。目前變壓器的快速保護(hù)主要是電流差速斷保護(hù)，不經(jīng)任何閉鎖，為保證其可靠性，定值一般為512倍的變壓器額定電流，并且需要采用濾波算法，因此該保護(hù)有一定長度的數(shù)據(jù)窗才能開始計算判別，所以其通常的動作時間在20ms以上，并且由于采用固定定值的方式，不管多大的故障電流動作時間是相同的，這些都不利于降低大電流故障時對變壓器的沖擊。如果能夠采用新的算法在不降低安全性的前提下根據(jù)故障電流的大小動態(tài)的調(diào)整動作時間，依據(jù)故障的嚴(yán)重程度快速切除故障，減輕對變壓器本體的沖擊。
發(fā)明內(nèi)容為解決變壓器的快速動作同時兼顧繼電器的安全性，本發(fā)明提出了突變量采樣值變壓器差動保護(hù)方法和基于該差動保護(hù)方法的突變量采樣值差動繼電器。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案—種突變量采樣值變壓器差動保護(hù)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)通過變壓器各側(cè)電流互感器采集變壓器各側(cè)的電流以及各側(cè)的突變量電流值；(2)將變壓器的多側(cè)差動轉(zhuǎn)換為變壓器突變量采樣值兩側(cè)差動將所采集的變壓器多側(cè)中的突變量電流采樣值絕對值最大側(cè)定為變壓器差動保護(hù)的一端，將其余側(cè)的突變量電流采樣值和等效定為變壓器差動保護(hù)的另一端，其中，Ai￡(t)——變壓器突變量采樣值差動電流；AiM(t)——變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值；Ai￡—m(t)=Ai￡(t)-AiM(t)——變壓器其它側(cè)突變量電流采樣值之和；(3)當(dāng)滿足以下動作方程時，變壓器突變量采樣值差動保護(hù)動作動作方程如下Z《)>-C!ZA~")+.O2W+C2)層(1)EAiM(t)Ai￡—m(t)>C3Ie2N+C41[AiM(t)Ai￡—m(t)]|mx(2)式中N為一周波采樣點數(shù)；d，c2，c3，c;為常數(shù)，依據(jù)區(qū)分內(nèi)部故障和區(qū)外故障來確定取值范圍，其取值范圍為110之間。^為變壓器額定電沒右=7—3cos20臘n依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》進(jìn)行取Ai^(t)皿為變壓器突變量采樣值差動電流平方的最大值；[AiM(t)Ai￡—M(t)]l皿為"變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值"和"變壓器其它側(cè)突變量電流采樣值之和"的乘積的最大值；Ai￡2(t)MX反映了故障的嚴(yán)重程度，[AiM(t)Ai￡—M(t)]U反映了故障的性質(zhì)。在變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障時，所述差動保護(hù)方法的動作時間特性會隨著故障電流的大小變化，當(dāng)動作電流越大，動作速度越快，具有反時限的特性。本發(fā)明還公開了一種基于上述差動保護(hù)方法的突變量采樣值變壓器差動繼電器，其特征在于所述繼電器采用突變量電流采樣值的差流平方積分和突變量電流采樣值等效兩側(cè)電流的乘積構(gòu)成一個高定值的繼電器和一個低定值的繼電器，其中，所述高定值繼電器的動作方程如下5>/〗()>-qSA^(,)Azs—M(0+(P.O2iV+C2Azz2(,)w(1)所述低定值繼電器的動作方程如下EAiM(t)Ai￡—M(t)>C3Ie2N+C4|[AiM(t)Ai￡—M(t)]|mx(2)式中N為一周波采樣點數(shù)；Q，C2，C3，Q為常數(shù)，依據(jù)區(qū)分內(nèi)部故障和區(qū)外故障來確定取值范圍，其取值范圍10之間。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>為1L為變壓器額定電沒右A值。器其它側(cè)突變Aiy/=;7—3cosn依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》進(jìn)行取^a)皿為變壓器突變量采樣值差動電流平方的最大值；[AiMa)Ai￡—Ma)]i皿為"變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值"和"變壓:電流采樣值之和"的乘積的最大值；a)皿反映了故障的嚴(yán)重程度，[AiMa)a/=;7_3cos20腐￡—M(t)]U反映了故障的性質(zhì)。n依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》進(jìn)行取值；當(dāng)所述高定值繼電器動作方程滿足時，或者所述高定值繼電器動作方程不滿足而所述低定值繼電器動作方程滿足時，所述突變量采樣值變壓器差動繼電器動作。n的取值依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》，如表1所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點目前變壓器的快速保護(hù)主要是電流差速斷保護(hù)，不經(jīng)任何閉鎖，為保證其可靠性，定值一般為512倍的變壓器額定電流，并且需要采用濾波算法，因此該保護(hù)有一定長度的數(shù)據(jù)窗才能開始計算判別，所以其通常的動作時間在20ms以上，并且由于采用固定定值的方式，不管多大的故障電流動作時間是相同的。本發(fā)明提出的繼電器在變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障時，其動作時間特性會隨著故障電流的大小變化，當(dāng)動作電流越大，動作速度越快，具有反時限的特性，與現(xiàn)有技術(shù)相比更符合變壓器保護(hù)的基本原則。同時本繼電器具有明顯的方向特征(AiM(t)Ai￡—M(t))，具有很好抗CT飽和、CT傳變誤差、勵磁涌流的能力。因此，突變量采樣值差動繼電器大大提高了嚴(yán)重故障的切除速度同時具有很高的安全性。圖1為典型的變電站變壓器的系統(tǒng)圖及差動保護(hù)范圍說明；圖2為常規(guī)變壓器典型的電流速斷動作曲線；圖3為本發(fā)明功能實現(xiàn)的流程圖。具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。參見圖l，典型的變電站變壓器的系統(tǒng)圖及差動保護(hù)范圍說明。圖1中曲線所包括的范圍為差動保護(hù)繼電器保護(hù)的范圍，稱為區(qū)內(nèi)故障，采用變壓器各側(cè)電流構(gòu)成。曲線外的故障稱為區(qū)外故障。參見圖2，該圖為常規(guī)變壓器典型的差動繼電器動作曲線。其動作方程為l厶&^(3)式中^為變壓器差動電流，由各側(cè)電流的向量和計算而來；Isd為變壓器差速斷電流定值，通常按512倍Ie整定；本發(fā)明所公開的突變量電流采樣值變壓器差動保護(hù)方法在本實施例中具體包括以下步驟，如圖3所示(1)通過變壓器各側(cè)電流互感器采集變壓器各側(cè)的電流以及各側(cè)的突變量電流值；(2)在本發(fā)明中優(yōu)選將變壓器其它側(cè)電流歸算到高壓側(cè)壓為準(zhǔn))以高壓側(cè)的電流為基準(zhǔn)，其他各側(cè)向高壓側(cè)歸算。計算各側(cè)的平衡系數(shù)為計算變壓器各側(cè)--次額定電流Ll《(4)哉e式中為變壓器最大額定容j;U^為變壓器各側(cè)額定電壓(應(yīng)以運(yùn)行的實際電計算變壓器各側(cè)二次額定電沒右(5)式中1^為變壓器各側(cè)一次額定電流；nul為變壓器各側(cè)CT變比:以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，計算變壓器中、低壓側(cè)平衡系數(shù)〖〖沐t=,"Z^./T一(7)義由歸"(6)將其他側(cè)各相電流與相應(yīng)的平衡系數(shù)相乘，即得幅值補(bǔ)償后的各相電、》1L(3)進(jìn)一步優(yōu)選對變壓器各側(cè)電流進(jìn)行相位補(bǔ)償變壓器各側(cè)CT二次電流相位由軟件自校正，以在A△-11變壓器為例。其校正方法如下A側(cè)>Y側(cè)進(jìn)行校正相位，Y0/-A/wc)(《(8)《=(《_《)Y側(cè)廣《《=A4--A/0《=A4s--A/0《=《-A/0(9)A/0=d+A/細(xì)+A/MC)/3式中A/扁、A/礎(chǔ)、A/,為Y側(cè)CT二次電流；A/丄《的各相電流右A7w乂A7A/^為A側(cè)CT二次電流；A/^、A/;順A/^為Y側(cè)校正后A/^為A側(cè)校正后的各相電流；其它接線方式可以類推。繼電器的相關(guān)計算，都是在電流相位校正和平衡補(bǔ)償后的基礎(chǔ)上進(jìn)行。(4)將所采集的變壓器多側(cè)中的突變量電流絕對值最大側(cè)定為變壓器差動保護(hù)的一端，將其余側(cè)的突變量電流和等效定為變壓器差動保護(hù)的另一端，其中，E(t)M(t)—-變壓器突變量采樣值差動電沒AAA丄I]—M、L,—u丄^突變量采樣值差動電流的計算方法如下7右-變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值；(t)=AiE(t)-AiM(t)——變壓器其它側(cè)突變量電流采樣值之和；a4=Sa^(10)1=1式中,為突變量采樣值差動電流；f]A/,為所有側(cè)相電流的突變量采樣值之和。s.;=i突變量采樣值差動電流的平方積分計算公式如下EAi￡2(t)(11)突變量采樣值乘積的積分計算公式如下EAiM(t)Ai￡—M(t)(12)求取突變量采樣值差動電流的平方最大值A(chǔ)i^(t)皿，突變量采樣值乘積的最大值|[AiM(t)Ais—M(t)]|mx。(5)當(dāng)滿足以下任一動作方程時，變壓器突變量采樣值差動保護(hù)動作動作方程如下Z△《(,)>—SA/M(,)A,,S—M(0+./e)2W+C2A/s2W皿(13)EAiM(t)Ai￡—m(t)>C3Ie2N+C41[AiM(t)Ai￡—m(t)]|mx(14)式中N為一周波采樣點數(shù)；d，C2，C3，C4為常數(shù)，依據(jù)區(qū)分內(nèi)部故障和區(qū)外故障來確定取值范圍，其取值范圍為110之間。L為變壓器額定電流；/=77-3COS^~"n依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》進(jìn)行取20譜值。Ai^(t)皿為變壓器突變量采樣值差動電流平方的最大值；[AiM(t)Ai￡—M(t)]l皿為"變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值"和"變壓器其它側(cè)突變量電流采樣值之和"的乘積的最大值；Ai￡2(t)MX反映了故障的嚴(yán)重程度，[AiM(t)Ai￡—M(t)]U反映了故障的性質(zhì)。/9=;/-3cos~^~f20脂n的取值依據(jù)如下原則依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》變壓器容量差速斷整定定值n的取值6300kVA及以下7.012.0倍Ie126300kVA31500kVA4.57.0倍Ie1040000kVA120000kVA3.06.0倍Ie8120000kVA以上2.05.06滿足式(13)或式(14)，則保護(hù)動作。8根據(jù)上述保護(hù)方法的變壓器差動繼電器的動作方程如下式J]△《W>—GSA~WA'.mW+(P./e)2iV+C2A《(f)層(15)EAiM(t)Ai￡—M(t)>C3Ie2N+C4|[AiM(t)Ai￡—M(t)]U(16)式中N為一周波采樣點數(shù)；d，C2，C3，Q為常數(shù)，依據(jù)區(qū)分內(nèi)部故障和區(qū)外故障來確定取值范圍，其取值范圍為110之間。Ie為變壓器額定電流；p=;7-3cos^^，n依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》進(jìn)行取值。Ai￡2(t)MX為變壓器突變量采樣值差動電流平方的最大值；[AiM(t)Ai￡—M(t)]IMX為"變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值"和"變壓器其它側(cè)突變量電流采樣值之和"的乘積的最大值；Ai￡2(t)MX反映了故障的嚴(yán)重程度，[AiM(t)Ai￡—M(t)]U反映了故障的性質(zhì)。n的取值依據(jù)如下原則依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>滿足式(15)或式(16)，則保護(hù)動作。目前變壓器的快速保護(hù)主要是電流差速斷保護(hù)，不經(jīng)任何閉鎖，為保證其可靠性，定值一般為512倍的變壓器額定電流，并且需要采用濾波算法，因此該保護(hù)有一定長度的數(shù)據(jù)窗才能開始計算判別，所以其通常的動作時間在20ms以上，并且由于采用固定定值的方式，不管多大的故障電流動作時間是相同的。本發(fā)明提出的繼電器在變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障時，其動作時間特性會隨著故障電流的大小變化，當(dāng)動作電流越大，動作速度越快，具有反時限的特性，與現(xiàn)有技術(shù)相比更符合變壓器保護(hù)的基本原則。同時本繼電器具有明顯的方向特征(AiM(t)Ai￡—M(t))，具有很好抗CT飽和、CT傳變誤差、勵磁涌流的能力。因此，突變量采樣值差動繼電器大大提高了嚴(yán)重故障的切除速度同時具有很高的安全性。權(quán)利要求一種突變量采樣值變壓器差動保護(hù)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)通過變壓器各側(cè)電流互感器采集變壓器各側(cè)的電流以及計算各側(cè)的突變量電流值；(2)將變壓器的多側(cè)差動轉(zhuǎn)換為變壓器突變量采樣值兩側(cè)差動將所采集的變壓器多側(cè)中的突變量電流采樣值絕對值最大側(cè)定為變壓器差動保護(hù)的一端，將其余側(cè)的突變量電流采樣值和等效定為變壓器差動保護(hù)的另一端，其中，Δi∑(t)——變壓器突變量采樣值差動電流；ΔiM(t)——變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值；Δi∑-M(t)＝Δi∑(t)-ΔiM(t)——變壓器其它側(cè)突變量電流采樣值之和；(3)當(dāng)滿足以下任一動作方程時，變壓器突變量采樣值差動保護(hù)動作動作方程如下<mrow><mi>ΣΔ</mi><msubsup><mi>i</mi><mi>Σ</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>></mo><mo>-</mo><msub><mi>C</mi><mn>1</mn></msub><mi>ΣΔ</mi><msub><mi>i</mi><mi>M</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>i</mi><mrow><mi>Σ</mi><mo>-</mo><mi>M</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>ρ</mi><mo>·</mo><msub><mi>I</mi><mi>e</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mi>N</mi><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><mi>Δ</mi><msubsup><mi>i</mi><mi>Σ</mi><mn>2</mn></msubsup><msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mi>MAX</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>∑ΔiM(t)Δi∑-M(t)＞C3Ie2N+C4|[ΔiM(t)Δi∑-M(t)]|MAX(2)式中N為一周波采樣點數(shù)；C1，C2，C3，C4為常數(shù)，依據(jù)區(qū)分內(nèi)部故障和區(qū)外故障來確定取值范圍，其取值范圍為1～10之間；Ie為變壓器額定電流；<mrow><mi>ρ</mi><mo>=</mo><mi>η</mi><mo>-</mo><mn>3</mn><mi>cos</mi><mfrac><mi>π</mi><mrow><mn>20</mn><mi>ms</mi></mrow></mfrac><mi>t</mi><mo>,</mo></mrow>η依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》進(jìn)行取值；Δi∑2(t)MAX為變壓器突變量采樣值差動電流平方的最大值；[ΔiM(t)Δi∑-M(t)]|MAX為“變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值”和“變壓器其余側(cè)突變量電流采樣值之和”的乘積的最大值；Δi∑2(t)MAX反映了故障的嚴(yán)重程度，[ΔiM(t)Δi∑-M(t)]|MAX反映了故障的性質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的突變量采樣值變壓器差動保護(hù)方法，其特征在于在變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障時，所述差動保護(hù)方法的動作時間特性會隨著故障電流的大小變化，當(dāng)動作電流越大，動作速度越快，具有反時限的特性。3.—種基于權(quán)利要求1或2的突變量采樣值變壓器差動繼電器，其特征在于所述繼電器采用突變量電流采樣值的差流平方積分和突變量電流采樣值等效兩側(cè)電流的乘積構(gòu)成一個高定值的繼電器和一個低定值的繼電器，其中，所述高定值繼電器的動作方程如下ZA《W>—ZA/M(,)A^省(,)+(P/e)2TV+C2A/S2(,)腿(1)所述低定值繼電器的動作方程如下EAiM(t)Ai￡—M(t)>C3Ie2N+C4|[AiM(t)Ai￡—M(t)]|MX(2)式中N為一周波采樣點數(shù)；Q，C2，C3，c;為常數(shù)，依據(jù)區(qū)分內(nèi)部故障和區(qū)外故障來確定取值范圍，其取值范圍為i10之間。L為變壓器額定電流；^=7-3cos^^"q依據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則》進(jìn)行取值；△iE2(t)AX為變壓器突變量采樣值差動電流平方的最大值；[AiM(t)Ai￡—M(t)]l皿為"變壓器各側(cè)突變量電流采樣值中的最大值"和"變壓器其它側(cè)突變量電流采樣值之和"的乘積的最大值；AiJ(t)MAx反映了故障的嚴(yán)重程度，[AiM(t)Ai￡—M(t)]l脆x反映了故障的性質(zhì)。當(dāng)所述高定值繼電器動作方程滿足時，或者所述高定值繼電器動作方程不滿足而所述低定值繼電器動作方程滿足時，所述突變量采樣值變壓器差動繼電器動作。全文摘要本發(fā)明公開了用于變壓器內(nèi)部故障的突變量采樣值差動保護(hù)方法和差動繼電器。由于常規(guī)的穩(wěn)態(tài)量差動保護(hù)繼電器在變壓器發(fā)生變壓器嚴(yán)重故障時動作速度慢的問題，本發(fā)明提出了突變量采樣值差動保護(hù)方法和差動繼電器。該差動保護(hù)方法和差動繼電器采用突變量采樣值的差流平方積分和突變量采樣值等效兩側(cè)電流的乘積構(gòu)成一個高定值的繼電器和一個低定值的繼電器。試驗結(jié)果表明本發(fā)明具有很好的安全性、快速性。文檔編號H01H83/14GK101789584SQ20101003408公開日2010年7月28日申請日期2010年1月13日優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日發(fā)明者尹梁方,屠黎明,張德泉,李會新,楊軍,柳煥章,聶娟紅,肖遠(yuǎn)清,陳祥文,黃少鋒申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司;華中電網(wǎng)有限公司