大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及整流變壓器組差動保護(hù)及繼電保護(hù)配置，尤其是一種大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法。其特點(diǎn)是，包括如下步驟：第一步：將一次側(cè)、三次側(cè)電壓電流、二次側(cè)即整流變網(wǎng)側(cè)電流信號接入采集器中轉(zhuǎn)換成FT3格式電流電壓信號，接入數(shù)字化合并器；第二步：將各側(cè)FT3格式電壓電流信號進(jìn)行多路合并，并且轉(zhuǎn)換為9-2報(bào)文，同時(shí)將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置；第三步：調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置接收來自數(shù)字化合并器的各側(cè)電流信號，計(jì)算差動電流，實(shí)現(xiàn)相關(guān)計(jì)算和判斷。本發(fā)明保護(hù)方法完善了整流變壓器組繼電保護(hù)配置，從而進(jìn)一步提高保護(hù)裝置對整流變壓器區(qū)內(nèi)外故障和整流機(jī)組故障的識別能力。
【專利說明】大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及整流變壓器組差動保護(hù)及繼電保護(hù)配置，尤其是一種大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在冶金、電化學(xué)企業(yè)，生產(chǎn)中一般采用大功率整流裝置供電。即將35_500kV電壓等級的高壓交流進(jìn)線，經(jīng)調(diào)壓變壓器一整流變壓器組降壓調(diào)壓，通過硅整流裝置供給生產(chǎn)系統(tǒng)電壓可調(diào)、電流達(dá)數(shù)百千安的直流。每套整流機(jī)組由I套調(diào)壓變壓器、2套整流變壓器、整流設(shè)備及相應(yīng)的輔助設(shè)備構(gòu)成。
[0003]整流變壓器作為電解鋁系列供電的核心設(shè)備，在生產(chǎn)中的作用不言而喻，一旦發(fā)生嚴(yán)重故障，不僅直接影響電解系列的正常生產(chǎn)，而且產(chǎn)生的直接和間接損失更是無法估計(jì)的。因此，作為變壓器的保護(hù)裝置顯得尤為重要，整流系統(tǒng)的繼電保護(hù)的配置的不完善直接影響電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004]大容量整流電源在冶金行業(yè)，特別在鋁電解行業(yè)具有舉足輕重的地位，其正常運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)系列的安全穩(wěn)定，一個(gè)年產(chǎn)15萬噸的電解系列,停電5個(gè)小時(shí)其損失可達(dá)幾千萬元，因此，要采取一切可能的措施保證整流電源的正常運(yùn)行，完善、可靠的保護(hù)設(shè)置可以及早發(fā)現(xiàn)機(jī)組異常情況，及時(shí)切除故障，防止事故擴(kuò)大，對保證系統(tǒng)安全運(yùn)行具
有重要意義。
[0005]因整流變壓器不同于一般的電力變壓器，其繼電保護(hù)的配置要滿足整流機(jī)組對繼電保護(hù)的特殊要求，且由于整流變壓器閥側(cè)為多繞組、大電流，無法安裝常規(guī)電流互感器，測量非常困難，對整流變壓器差動保護(hù)的配置造成了困難，因此目前整流變壓器未設(shè)置差動保護(hù)，僅由瓦斯保護(hù)作為變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，同時(shí)設(shè)置兩套過電流保護(hù)，第一套電流保護(hù)的電流互感器裝設(shè)在調(diào)壓變壓器電源側(cè)，保護(hù)瞬時(shí)動作于機(jī)組斷路器跳閘。第二套電流保護(hù)的電流互感器裝設(shè)于調(diào)壓變壓器二次側(cè)即整流變壓器一次側(cè)，并安裝在變壓器油箱內(nèi)，保護(hù)延時(shí)或瞬時(shí)動作于機(jī)組斷路器跳閘。對于在第三繞組進(jìn)行無功補(bǔ)償及濾波的配置形式，還需設(shè)置無功補(bǔ)償及濾波裝置(以下簡稱濾波裝置)的繼電保護(hù)，電流互感器裝于第三繞組出線側(cè)，并安裝于變壓器油箱內(nèi)。并且，以上過流保護(hù)的定值難于整定，出現(xiàn)過越級跳閘的情況，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法，能夠完善整流變壓器組的繼電保護(hù)配置，并且提高整流變壓器保護(hù)的快速性。
[0007]一種大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法，其特別之處在于，包括如下步驟:
[0008]首先將整流變壓器組分為一個(gè)調(diào)壓變間隔、兩個(gè)整流變壓器間隔來配置保護(hù)裝置，其中調(diào)壓變間隔保護(hù)裝置接入調(diào)壓變壓器調(diào)壓檔位控制器的調(diào)壓信號、一次側(cè)電壓電流信號、三次側(cè)電壓電流信號、調(diào)壓變二次側(cè)電流信號，而整流變間隔保護(hù)裝置接入整流變壓器網(wǎng)側(cè)電流、閥側(cè)電流；
[0009]第一步:將一次側(cè)、三次側(cè)電壓電流、二次側(cè)即整流變網(wǎng)側(cè)電流信號接入采集器中轉(zhuǎn)換成FT3格式電流電壓信號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器；
[0010]第二步:數(shù)字化合并器將各側(cè)FT3格式電壓電流信號進(jìn)行多路合并，并且轉(zhuǎn)換為9-2報(bào)文，同時(shí)將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置；當(dāng)前調(diào)壓變壓器運(yùn)行檔位信息由檔位控制器經(jīng)碼值轉(zhuǎn)換后接入調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置；
[0011]第三步:調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置接收來自數(shù)字化合并器的各側(cè)電流信號，計(jì)算差動電流，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓變壓器差動保護(hù)及后備保護(hù)相關(guān)計(jì)算和判斷。
[0012]具體包括如下步驟:
[0013]第一步:在整流變壓器閥側(cè)出線銅排安裝電子式電流互感器采集整流變壓器閥側(cè)電流；
[0014]第二步:將采集到的閥側(cè)電流及整流變壓器網(wǎng)側(cè)電流經(jīng)屏蔽電纜接入采集器，將電信號轉(zhuǎn)換成FT3格式電流電壓信號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器；
[0015]第三步:數(shù)字化合并器將各側(cè)FT3格式電壓電流信號進(jìn)行多路合并，并且轉(zhuǎn)換為9-2報(bào)文，同時(shí)將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給整流變壓器保護(hù)裝置；
[0016]第四步:將整流變壓器各側(cè)電流信號接入整流變壓器保護(hù)裝置，計(jì)算差動電流，實(shí)現(xiàn)整流變壓器差動保護(hù)及后備保護(hù)相關(guān)計(jì)算和判斷。
[0017]其中調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置接入一次側(cè)、網(wǎng)側(cè)、三次側(cè)電壓電流信號，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓變壓器三側(cè)差動及一次側(cè)、三次側(cè)后備保護(hù)，而整流變壓器保護(hù)裝置接入網(wǎng)側(cè)即調(diào)壓變二次側(cè)、整流變壓器閥側(cè)電流信號，實(shí)現(xiàn)整流變壓器兩側(cè)差動保護(hù)。
[0018]其中調(diào)壓變保護(hù)裝置接入調(diào)壓變檔位信息，計(jì)算出電壓實(shí)時(shí)隨著檔位調(diào)節(jié)而改變差動保護(hù)用平衡系數(shù)，從而保證調(diào)壓變差動電流計(jì)算的正確性，具體是:
[0019]第一步:計(jì)算網(wǎng)側(cè)各相繞組電壓及B、C相相對A相平衡系數(shù):
[0020]整流變壓器網(wǎng)側(cè)當(dāng)前A相電壓為:Ua= (Umax-Umin)* (N-Xa)/ (N-1)+Umin,整流變壓器網(wǎng)側(cè)當(dāng)前B相電壓為:Ub= (Umax-Umin)*(N-Xb)/ (N-1)+Umin,整流變壓器網(wǎng)側(cè)當(dāng)前C相電壓為:Uc= (Umax-Umin) *(N-Xc)/ (N_l)+Umin ;整流變壓器網(wǎng)側(cè)B、C相相對A相平衡系數(shù)分別為:Ub/Ua、Uc/Ua ;整流變壓器網(wǎng)側(cè)最低電壓為Umin，最高電壓為Umax ;調(diào)壓總檔位為N ;Xa為A相檔位，Xb為B相檔位，Xe為C相檔位，Ua為整流變壓器網(wǎng)側(cè)A相繞組當(dāng)前工作電壓，Ub為整流變壓器網(wǎng)側(cè)A相繞組當(dāng)前工作電壓，Uc為整流變壓器網(wǎng)側(cè)A相繞組當(dāng)前工作電壓；
[0021]第二步:計(jì)算各側(cè)額定電流及網(wǎng)側(cè)A相平衡系數(shù):
[0022]按公式Ze =Sn f(y[3*Un * Rw)計(jì)算出的一次側(cè)二次額定電流Ie，其中sn、Un > nTA是
系統(tǒng)參數(shù)中的“變壓器銘牌額定容量”和“一次側(cè)一次額定線電壓”及“一次側(cè)TA變比”；
[0023]按公式IA=Sn/ (3*Ux*nTA)計(jì)算出整流變網(wǎng)側(cè)A相二次額定相電流Ia，其中，Sn、nTA、Ux是系統(tǒng)參數(shù)中的“整流變壓器銘牌額定容量”和“網(wǎng)側(cè)TA變比”及計(jì)算所得網(wǎng)側(cè)A相繞組電壓；
[0024]可得網(wǎng)側(cè)A相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kpM=Ie/IA ；[0025]第三步計(jì)算網(wǎng)側(cè)各相平衡系數(shù):
[0026]網(wǎng)側(cè)A相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kpM=Ie/IA；
[0027]網(wǎng)側(cè)B相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kphB=kphA*(Ub/Ua)；
[0028]網(wǎng)側(cè)C相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kphc=kphA*(Uc/Ua)。
[0029]其中整流變壓器采用移相算法對電流進(jìn)行相位補(bǔ)償，從而適應(yīng)不同移相角的整流變壓器:
[0030]將整流變壓器的接線方式分為三種，Y(移)/Λ-11、Λ (移)/Λ-10、Υ(移)/Υ_12 ；[0031 ] 其中“Y(移)/Λ-11整流變壓器縱差保護(hù)TA 二次電流轉(zhuǎn)角方案:網(wǎng)側(cè)TA不轉(zhuǎn)角，閥側(cè)TA轉(zhuǎn)角；
[0032]匕叫λι 導(dǎo) ill于問名相4Y,Λ;的相角為 30 _ ct =22.5 ，ct =+7.5,不轉(zhuǎn)角，
將/ 向后轉(zhuǎn)30° -α=22.5°，得式
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 首先將整流變壓器組分為一個(gè)調(diào)壓變間隔、兩個(gè)整流變壓器間隔來配置保護(hù)裝置，其中調(diào)壓變間隔保護(hù)裝置接入調(diào)壓變壓器調(diào)壓檔位控制器的調(diào)壓信號、一次側(cè)電壓電流信號、三次側(cè)電壓電流信號、調(diào)壓變二次側(cè)電流信號，而整流變間隔保護(hù)裝置接入整流變壓器網(wǎng)側(cè)電流、閥側(cè)電流； 第一步:將一次側(cè)、三次側(cè)電壓電流、二次側(cè)即整流變網(wǎng)側(cè)電流信號接入采集器中轉(zhuǎn)換成FT3格式電流電壓信號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器； 第二步:數(shù)字化合并器將各側(cè)FT3格式電壓電流信號進(jìn)行多路合并，并且轉(zhuǎn)換為9-2報(bào)文，同時(shí)將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置；當(dāng)前調(diào)壓變壓器運(yùn)行檔位信息由檔位控制器經(jīng)碼值轉(zhuǎn)換后接入調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置； 第三步:調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置接收來自數(shù)字化合并器的各側(cè)電流信號，計(jì)算差動電流，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓變壓器差動保護(hù)及后備保護(hù)相關(guān)計(jì)算和判斷。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法，其特征在于，具體包括如下步驟: 第一步:在整流變壓器閥側(cè)出線銅排安裝電子式電流互感器采集整流變壓器閥側(cè)電流； 第二步:將采集到的閥側(cè)電流及整流變壓器網(wǎng)側(cè)電流經(jīng)屏蔽電纜接入采集器，將電信號轉(zhuǎn)換成FT3格式電流電壓信 號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器； 第三步:數(shù)字化合并器將各側(cè)FT3格式電壓電流信號進(jìn)行多路合并，并且轉(zhuǎn)換為9-2報(bào)文，同時(shí)將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給整流變壓器保護(hù)裝置； 第四步:將整流變壓器各側(cè)電流信號接入整流變壓器保護(hù)裝置，計(jì)算差動電流，實(shí)現(xiàn)整流變壓器差動保護(hù)及后備保護(hù)相關(guān)計(jì)算和判斷。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法，其特征在于:其中調(diào)壓變壓器保護(hù)裝置接入一次側(cè)、網(wǎng)側(cè)、三次側(cè)電壓電流信號，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓變壓器三側(cè)差動及一次側(cè)、三次側(cè)后備保護(hù)，而整流變壓器保護(hù)裝置接入網(wǎng)側(cè)即調(diào)壓變二次側(cè)、整流變壓器閥側(cè)電流信號，實(shí)現(xiàn)整流變壓器兩側(cè)差動保護(hù)。
4.如權(quán)利要求1所述的大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法，其特征在于:其中調(diào)壓變保護(hù)裝置接入調(diào)壓變檔位信息，計(jì)算出電壓實(shí)時(shí)隨著檔位調(diào)節(jié)而改變差動保護(hù)用平衡系數(shù)，從而保證調(diào)壓變差動電流計(jì)算的正確性，具體是: 第一步:計(jì)算網(wǎng)側(cè)各相繞組電壓及B、C相相對A相平衡系數(shù): 整流變壓器網(wǎng)側(cè)當(dāng)前A相電壓為:Ua= (Umax-Umin)*(N-Xa)/ (N-1)+Umin,整流變壓器網(wǎng)側(cè)當(dāng)前B相電壓為:Ub= (Umax-Umin)*(N-Xb)/ (N-1)+Umin,整流變壓器網(wǎng)側(cè)當(dāng)前C相電壓為:Uc= (Umax-Umin) * (N-Xc)/ (N_l)+Umin ;整流變壓器網(wǎng)側(cè)B、C相相對A相平衡系數(shù)分別為:Ub/Ua、Uc/Ua ;整流變壓器網(wǎng)側(cè)最低電壓為Umin，最高電壓為Umax ;調(diào)壓總檔位為N ;Xa為A相檔位，Xb為B相檔位，Xe為C相檔位，Ua為整流變壓器網(wǎng)側(cè)A相繞組當(dāng)前工作電壓，Ub為整流變壓器網(wǎng)側(cè)A相繞組當(dāng)前工作電壓，Uc為整流變壓器網(wǎng)側(cè)A相繞組當(dāng)前工作電壓； 第二步:計(jì)算各側(cè)額定電流及網(wǎng)側(cè)A相平衡系數(shù):按公式(i(yf3*un *?w)計(jì)算出的一次側(cè)二次額定電流Ie，其中Sn、Un、nTA是系統(tǒng)參數(shù)中的“變壓器銘牌額定容量”和“一次側(cè)一次額定線電壓”及“一次側(cè)TA變比”； 按公式IA=Sn/ (3*Ux*nTA)計(jì)算出整流變網(wǎng)側(cè)A相二次額定相電流Ia，其中，Sn、nTA、Ux是系統(tǒng)參數(shù)中的“整流變壓器銘牌額定容量”和“網(wǎng)側(cè)TA變比”及計(jì)算所得網(wǎng)側(cè)A相繞組電壓； 可得網(wǎng)側(cè)A相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kpM=iyiA ； 第三步計(jì)算網(wǎng)側(cè)各相平衡系數(shù): 網(wǎng)側(cè)A相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kpM=iyiA ； 網(wǎng)側(cè)B相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kphB=kpM*(Ub/Ua)； 網(wǎng)側(cè)C相差動保護(hù)平衡系數(shù)為:kpM=kpM* (uyua)。
5.如權(quán)利要求2所述的大功率整流變壓器組差動保護(hù)方法，其特征在于:其中整流變壓器采用移相算法對電流進(jìn)行相位補(bǔ)償，從而適應(yīng)不同移相角的整流變壓器: 將整流變壓器的接線方式分為三種，Y(移)/Λ-11、Λ (移)/Λ-10、Υ(移)/Υ_12 ；其中“Y(移)/Λ-11整流變壓器縱差保護(hù)TA 二次電流轉(zhuǎn)角方案:網(wǎng)側(cè)TA不轉(zhuǎn)角，閥側(cè)TA轉(zhuǎn)角； iwn δι導(dǎo)如于冋名相的相角為30 - α =22.5 ，ct =+7.5不轉(zhuǎn)角，將 向后轉(zhuǎn)30° -α=22.5°，得式
【文檔編號】H02H7/045GK104037731SQ201310581645
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】劉志遠(yuǎn), 栗磊, 黃鳴宇, 王小立, 溫靖華, 梁亞波, 徐麗娟, 劉星, 姜睿智 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院