專利名稱：基于勵磁阻抗變化的變壓器過勵磁判別的繼電保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種繼電保護的設(shè)置方法及其裝置，尤其是的基于勵磁阻抗(勵磁支路的電感)變化的變壓器過勵磁判別的繼電保護方法和裝置。
繼電保護裝置是維護電網(wǎng)安全運行的必須部件，用以保護重要的供電或發(fā)電裝置?，F(xiàn)有投入運行的微機變壓器差動保護中，目前差動保護都采用五次諧波電流與基波電流之比來判別變壓器是否過勵磁，從而決定是否閉鎖差動保護，這種方法存在以下缺點1)五次諧波成分的大小與鐵芯材料有關(guān)，在具體確定五次諧波閉鎖判據(jù)的數(shù)值時必須結(jié)合鐵芯的實際材料來考慮。
2)當過電壓大于一定數(shù)值后，五次諧波比例下降，比率差動保護會誤動。
本發(fā)明的目的是提供一種變壓器差動保護的過勵磁判別方法，使其在變壓器空投、區(qū)外故障切除等情況下產(chǎn)生的過勵磁情況下能夠可靠閉鎖；在變壓器故障和在過勵磁同時存在變壓器內(nèi)部故障的情況下快速動作，且動作速度穩(wěn)定。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于勵磁阻抗變化的變壓器過勵磁判別的繼電保護方法，利用測量阻抗的均方差來判別變壓器過勵磁與故障。測量阻抗Z=UI------------------(1)]]>其中U、I為通過濾波算法得到的電壓、電流在某一時刻的計算幅值。Z是隨時間變化的用Z(k)表示，其數(shù)學期望E(Z)為E(Z)=1NΣk=1NZ(k)-------(2)]]>其中N為一個周期的采用點。Z(k)與其數(shù)學期望E(Z)的均方差為σZ(k)=E(Z(k)-E(Z))2-------(3)]]>均方差σZ(k)表示的是測量阻抗Z(k)的變化程度。設(shè)σZzd為門檻值，判別過勵磁和故障的判據(jù)為 本發(fā)明的實現(xiàn)一種基于勵磁阻抗(變壓器勵磁支路的電感)變化的變壓器差動保護裝置，是由模擬量和開關(guān)量采樣電路，輸入輸出控制接口芯片(I/O芯片)，微處理器(CPU)組成，輸出控制接口芯片實現(xiàn)信號輸出和跳閘輸出。
變壓器的磁化曲線是非線性的，當在正常運行狀態(tài)和區(qū)內(nèi)、外故障時，變壓器運行在磁化曲線的線性段，因而勵磁阻抗是基本保持不變的。在正常情況下，變壓器的勵磁電流很小，對于現(xiàn)代大型變壓器通常要小于1％變壓器額定電流；因此，當變壓器運行在磁化曲線的線性段時，勵磁阻抗很大，一般以變壓器額定電壓和電流為基準的勵磁阻抗Zm大于100。而當變壓器過勵磁時，變壓器運行在磁化曲線的飽和段，勵磁電流激增，同時勵磁阻抗減小。例如當過電壓20％～30％時，勵磁電流可達額定勵磁電流的10～100倍，而當過電壓更大時，勵磁電流甚至高達滿負荷電流的水平；因此在過勵磁時變壓器的勵磁阻抗要減小。在過勵磁時，變壓器周期性地進入飽和區(qū)和退出飽和區(qū)，周期為10ms(對應(yīng)于電網(wǎng)頻率為50Hz)，因此勵磁阻抗也呈周期性的變化。而正常運行時勵磁阻抗是基本保持不變的；因此可以利用檢測勵磁阻抗的變化來判別變壓器是否過勵磁。此判據(jù)從變壓器過勵磁時變壓器勵磁阻抗(變壓器勵磁支路的電感)的急劇變化這一機理出發(fā)，充分利用了微機保護的計算能力，而且實現(xiàn)起來非常簡單。
本發(fā)明的特點是采用該方法和裝置實現(xiàn)的微機變壓器保護，在變壓器過勵磁時能夠可靠閉鎖；在變壓器故障和過勵磁同時存在區(qū)內(nèi)故障時能夠快速動作，即使是過勵磁時發(fā)生小匝間故障時也能快速動作(一般小于30ms)。本發(fā)明容易實現(xiàn)，工作可靠。具有以下特點1)不需考慮系統(tǒng)參數(shù)和變壓器參數(shù)；2)可以與判別變壓器勵磁涌流用同一判據(jù)和同一門檻值以下結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步說明

圖1為本發(fā)明方法的程序框2為本發(fā)明實施的電路框圖如圖所示圖1中經(jīng)采樣，再通過電壓、電流計算阻抗，再計算數(shù)學期望E(Z)，即一個周期N個采用點的平均值，N大于等于12點。Z(k)與其數(shù)學期望E(Z)的均方差為σZ(k)，方差σZ(k)表示的是測量阻抗Z(k)的變化程度。設(shè)σZzd為門檻值，判別過勵磁和故障的判據(jù)為 為定值，取0.5-4；再用比率制動方法判別是否為內(nèi)部故障。如為內(nèi)部故障，保護動作，發(fā)出跳閘命令。
在圖2中，裝置實現(xiàn)上述方法與現(xiàn)有微機繼電保護裝置類似，從電網(wǎng)的電流、電壓互感器(CT、PT)的二次側(cè)，經(jīng)交流插件、A/D轉(zhuǎn)換器件輸入至CPU，保護投入壓板等開關(guān)量輸入亦至CPU，經(jīng)上述設(shè)置方法編制的軟件、并由CPU運算后，得到開關(guān)量輸出，輸出信號控制跳閘繼電器。
權(quán)利要求
1.一種基于勵磁阻抗(變壓器勵磁支路的電感)變化的變壓器過勵磁判別的繼電保護方法，其特征是利用測量阻抗的均方差來判別變壓器過勵磁與故障先測量阻抗Z=UI]]>其中U、I為通過濾波算法得到的電壓、電流在某一時刻的計算幅值，Z是隨時間變化的，用Z(k)表示，其數(shù)學期望E(Z)為E(Z)=1NΣk=11Z(k)]]>其中N為一個周期的采用點；Z(k)與其數(shù)學期望E(Z)的均方差為σZ(k)=E(Z(k)-E(Z))2]]>均方差σZ(k)表示的是測量阻抗Z(k)的變化程度；設(shè)σZzd為門檻值，判別過勵磁和故障的判據(jù)為
2.由權(quán)利要求1所述的基于勵磁阻抗變化的變壓器過勵磁判別的繼電保護方法，其特征是一個周期的采用點大于等于12點。
全文摘要
一種基于勵磁阻抗(變壓器勵磁支路的電感)變化的變壓器過勵磁判別的繼電保護方法,利用測量阻抗的均方差來判別變壓器過勵磁與故障:先測量阻抗,其中U、I為通過濾波算法得到的電壓、電流在某一時刻的計算幅值,Z是隨時間變化的,用Z(K)表示,其數(shù)學期望E(z)為算術(shù)平均值,與其數(shù)學期望E(Z)的均方差表示的是測量阻抗Z(k)的變化程度;設(shè)σZ
文檔編號H02H7/04GK1303155SQ0110806
公開日2001年7月11日 申請日期2001年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月22日
發(fā)明者宗洪良, 金華鋒, 鄭玉平, 沈國榮 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司