用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方法及裝置，該方法包括：測(cè)量變壓器兩側(cè)線電流和一次側(cè)相電壓；根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，計(jì)算變壓器兩側(cè)電流的有效值、差動(dòng)電流和制動(dòng)電流；根據(jù)一次側(cè)相電壓計(jì)算變壓器一次側(cè)線電壓；計(jì)算差電流突變時(shí)刻T1與線電壓突變時(shí)刻T2；判斷T1與T2的差值的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)T1與T2的差值的絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，根據(jù)變壓器差動(dòng)電流與制動(dòng)電流在比率差動(dòng)特性線的位置，判斷故障為區(qū)外故障還是內(nèi)部故障；如果發(fā)生內(nèi)部故障，則切除發(fā)生內(nèi)部故障的變壓器。該方法能夠正確并迅速的區(qū)分變壓器差動(dòng)電流的出現(xiàn)原因是勵(lì)磁涌流還是內(nèi)部故障，避免了雙饋式風(fēng)場(chǎng)變壓器暫時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)而使得變壓器延時(shí)動(dòng)作。
【專利說(shuō)明】用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及 用于防止變壓器因非工頻分量影響而延時(shí)動(dòng)作的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于當(dāng)前雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)在新能源發(fā)電領(lǐng)域中獲得了十分廣泛的應(yīng)用，其在故 障期間會(huì)產(chǎn)生不同于傳統(tǒng)同步電源的非工頻電流，這會(huì)導(dǎo)致目前在變壓器保護(hù)中所廣泛采 用的二次諧波制動(dòng)原理發(fā)生誤判斷而將差動(dòng)保護(hù)短暫閉鎖，從而影響變壓器保護(hù)的速動(dòng) 性。而上述問(wèn)題的解決，有賴于性能更好的勵(lì)磁涌流判斷元件。因此，研究適用于雙饋式風(fēng) 電場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方案具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 目前對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)送出變壓器保護(hù)的研究還很少，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)采用的變壓器保護(hù)裝置 均為基于常規(guī)電源送出變壓器的分析結(jié)果而研制的，其主要是采用以二次諧波制動(dòng)原理和 間斷角原理來(lái)判斷勵(lì)磁涌流。近些年發(fā)展而來(lái)的有代表性的鑒別勵(lì)磁涌流的方法有波形對(duì) 稱原理、波形疊加原理、波形相關(guān)性分析法和波形擬合法。實(shí)際上由于三相變壓器勵(lì)磁涌流 的波形特征隨系統(tǒng)電壓和等值阻抗、合閘初相角、繞組接線方式、三相鐵芯結(jié)構(gòu)等不同而改 變，所以以勵(lì)磁涌流波形特征為依據(jù)的防止由于勵(lì)磁涌流而引起誤動(dòng)的措施均不能保證變 壓器差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng)。
[0004] 目前實(shí)際應(yīng)用于變壓器保護(hù)中的鑒定CT飽和的時(shí)差法的原理是TA即使經(jīng)歷嚴(yán)重 的故障也不會(huì)立即飽和，因此相電流和差電流的變化會(huì)存在時(shí)間差，當(dāng)差流出現(xiàn)時(shí)間與相 電流突變出現(xiàn)時(shí)間出現(xiàn)時(shí)間差，則判斷為CT飽和，反之則判斷為內(nèi)部故障。經(jīng)研究，這種原 理也可以應(yīng)用于防止由于雙饋式風(fēng)電場(chǎng)非工頻分量作用而導(dǎo)致的誤閉鎖現(xiàn)象。
[0005] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題：現(xiàn)有技術(shù)的方 案無(wú)法防止變壓器因非工頻分量影響而延時(shí)動(dòng)作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方法及裝置，以防 止變壓器因非工頻分量影響而延時(shí)動(dòng)作。
[0007] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方 法，包括如下步驟：
[0008] 測(cè)量變壓器兩側(cè)線電流和一次側(cè)相電壓；
[0009] 根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，計(jì)算變壓器兩側(cè)電流的有效值、差動(dòng)電流、制動(dòng)電流；
[0010] 根據(jù)一次側(cè)相電壓計(jì)算一次側(cè)線電壓；
[0011] 計(jì)算差電流突變時(shí)刻T1與線電壓突變時(shí)刻T2 ;
[0012] 判斷T1與T2的差值的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)閾值；
[0013] 當(dāng)T1與1~2的差值的絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，根據(jù)變壓器差動(dòng)電流與制動(dòng)電流在比 率差動(dòng)特性線的位置，判斷故障為區(qū)外故障還是內(nèi)部故障；
[0014] 如果發(fā)生內(nèi)部故障，則切除發(fā)生內(nèi)部故障的變壓器。
[0015] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置 裝置，其包括：
[0016] 測(cè)量單元，用于測(cè)量變壓器兩側(cè)線電流和一次側(cè)相電壓；
[0017] 計(jì)算單元，用于根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，計(jì)算變壓器兩側(cè)電流的有效值、差動(dòng)電流 和制動(dòng)電流；根據(jù)一次側(cè)相電壓計(jì)算變壓器一次側(cè)線電壓；以及計(jì)算差電流突變時(shí)刻T 1與 線電壓突變時(shí)刻T2;
[0018] 第一判斷單元，用于判斷T1與T2的差值的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)閾值；
[0019] 第二判斷單元，用于當(dāng)T1與T2的差值的絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，根據(jù)變壓器差動(dòng) 電流與制動(dòng)電流在比率差動(dòng)特性線的位置，判斷故障為區(qū)外故障還是內(nèi)部故障；
[0020] 執(zhí)行單元，用于如果發(fā)生內(nèi)部故障，則切除發(fā)生內(nèi)部故障的變壓器。
[0021] 上述技術(shù)方案具有如下有益效果：
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例的方案在采用時(shí)差法判斷變壓器勵(lì)磁涌流發(fā)生與否時(shí)，同時(shí)利用了 變壓器兩側(cè)的電流數(shù)據(jù)以及高壓側(cè)的電壓數(shù)據(jù)，有效地防止了二次諧波制動(dòng)判據(jù)在非工頻 電流作用下使變壓器差動(dòng)保護(hù)錯(cuò)誤的暫時(shí)閉鎖，使得變壓器差動(dòng)保護(hù)可以快速動(dòng)作切除發(fā) 生內(nèi)部故障的變壓器。其中判斷時(shí)差時(shí)的閾值選為3ms，使得其在有效判斷勵(lì)磁涌流發(fā)生與 否的同時(shí)，又能快速（故障發(fā)生3ms后）給出判斷結(jié)果。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)送出結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的比率差動(dòng)特性圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的裝置的功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029] 本發(fā)明將傳統(tǒng)的時(shí)差法進(jìn)行了一些改進(jìn)，目的是提供一種用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變 壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方案，能夠正確并迅速的區(qū)分變壓器差動(dòng)電流的出現(xiàn)原因是勵(lì)磁涌流 還是內(nèi)部故障，避免了雙饋式風(fēng)場(chǎng)暫態(tài)非工頻電流作用下導(dǎo)致變壓器暫時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)而 使得變壓器延時(shí)動(dòng)作；可以在任何故障情況下保證風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的快速動(dòng)作。
[0030] 如圖1所示，給出了一個(gè)實(shí)際的雙饋式風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的送出結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)變壓器 發(fā)生故障時(shí)，使用本發(fā)明實(shí)施例提出的差動(dòng)保護(hù)配置方法。圖1中W 1為由33臺(tái)雙饋式風(fēng) 機(jī)組成的50MW容量的風(fēng)電場(chǎng)，T1為風(fēng)電場(chǎng)主變，S為IlOKV等值系統(tǒng)，L1為風(fēng)電場(chǎng)IlOKV送 出線，仏為風(fēng)場(chǎng)側(cè)110KV母線電壓，G為系統(tǒng)側(cè)110KV母線電壓，/2為110KV送出線風(fēng)場(chǎng) 偵U電流，A為110KV送出線系統(tǒng)側(cè)電流，為故障。
[0031] 如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器差動(dòng)保護(hù)配置方法 200,可防止雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器暫態(tài)閉鎖，其包括如下步驟：
[0032] 步驟210 :當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)送出變壓器發(fā)生故障后，通過(guò)電流電壓互感器實(shí)時(shí)測(cè)量變壓 器一次側(cè)線電流iA、iB、it；;二次側(cè)線電流i a、ib、i。；一次側(cè)相電壓uA、uB、uc。設(shè)電流互感器 測(cè)得的電流統(tǒng)一歸算到變壓器一次側(cè)CT的二次側(cè)后，分別為：i' la、i' lb、i' lc;、i' 2a、 P 2b、P 2。；電壓互感器測(cè)得的電壓統(tǒng)一歸算到變壓器一次側(cè)PT的二次側(cè)后，分別為 Ui Ia^Uilc〇
[0033] 步驟220 :根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，分別計(jì)算變壓器兩側(cè)的電流有效值、差動(dòng)電流 和制動(dòng)電流；根據(jù)一次側(cè)相電壓計(jì)算變壓器一次側(cè)線電壓。
[0034] 兩側(cè)電流有效值、差動(dòng)電流和制動(dòng)電流計(jì)算如下（Y/Y接線）：
【權(quán)利要求】
1. 一種用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置方法，其特征在于，包括如下步 驟： 測(cè)量變壓器兩側(cè)線電流和一次側(cè)相電壓； 根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，計(jì)算變壓器兩側(cè)電流的有效值、差動(dòng)電流、制動(dòng)電流； 根據(jù)一次側(cè)相電壓計(jì)算一次側(cè)線電壓； 計(jì)算差電流突變時(shí)刻T1與線電壓突變時(shí)刻T2 ; 判斷T1與T2的差值的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)閾值； 當(dāng)T1與T2的差值的絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，根據(jù)變壓器差動(dòng)電流與制動(dòng)電流在比率差 動(dòng)特性線的位置，判斷故障為區(qū)外故障還是內(nèi)部故障； 如果發(fā)生內(nèi)部故障，則切除發(fā)生內(nèi)部故障的變壓器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量變壓器兩側(cè)線電流和一次側(cè)相 電壓的步驟包括： 通過(guò)電流互感器實(shí)時(shí)測(cè)量變壓器一次側(cè)線電流iA、iB、ic ; 通過(guò)電流互感器實(shí)時(shí)測(cè)量變壓器二次側(cè)線電流ia、ib、i。； 通過(guò)電壓互感器實(shí)時(shí)測(cè)量變壓器一次側(cè)相電壓uA、uB、; 將電流互感器測(cè)得的兩側(cè)線電流統(tǒng)一歸算到變壓器一次側(cè)CT的二次側(cè)后，分別為： i' la、i' lb、i' lc;、i' 2a、i' 2b、i' 2。；將電壓互感器測(cè)得的相電壓統(tǒng)一歸算到變壓器一 次側(cè)PT的二次側(cè)后，分別為V la、V lb、V 1ε。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，計(jì)算變壓器 兩側(cè)電流的有效值、差動(dòng)電流、制動(dòng)電流的步驟包括： 對(duì)于Υ/Υ接線，通過(guò)以下各式分別計(jì)算變壓器一次側(cè)電流的有效值I1、二次側(cè)電流的有 效值I2、差動(dòng)電流Id和制動(dòng)電流仁： 1Ia= J- X ICi γ η-ητ~\ y nT η-ητ-\ 1^=J- Σ IC γ y nT n-nT-l . ha 二 j- Σ ΙΖ2α| a=H聲 =J~ Σ %c\ Y nT η-ητ-\ . hla = \ha~^la\ ' hb ^hb\ /dc = |Ac ~^2c\ J _K+ha\ m 2 j =lc+4l rc- 2 S- · i 其中，n為當(dāng)前采樣點(diǎn)數(shù)，叫為一周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)，i' la、i' lb、i' i。為變壓器歸化后 一次側(cè)線電流，i' 2a、y 2b、y 2。為變壓器歸化后二次側(cè)線電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，計(jì)算變壓器 兩側(cè)電流的有效值、差動(dòng)電流、制動(dòng)電流的步驟包括： 對(duì)于Y/ Λ接線，通過(guò)以下各式分別計(jì)算變壓器一次側(cè)電流的有效值I1、二次側(cè)電流的 有效值I2、差動(dòng)電流Id和制動(dòng)電流仁： y nT η-ητ-\ 7Ic=J^ Σ Icr y nT n-nT-\ . ha 二 j- Σ Yla\ γ η-ητ-\ ' llb = J~ Σ \hb\ y nT η-ητ-\ =J~ Σ Γ Y nT ?-Kr-I . - I'lfl '2α| ' hlb =\hb-hb\ /dc =I1Ic ~J2c\ j _ Υ\α ~ iIc + ha I m - 2 j _ +i'lb\ rb ^ 2 r _ lC ~ kb + 4 j rc- 2 ? 其中，n為當(dāng)前采樣點(diǎn)數(shù)，叫為一周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)，i' la、i' lb、i' i。為變壓器歸化后 一次側(cè)線電流，i' 2a、y 2b、y 2。為變壓器歸化后二次側(cè)線電流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)一次側(cè)相電壓通過(guò)下式計(jì)算變 壓器一次側(cè)線電壓： liIab = U\b ~ uIa < Ulbc = Ulc - Ulb lAca = liIu ~ uIc O 其中U' la、U' lb、U' i。為變壓器歸化后一次側(cè)相電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算差電流突變時(shí)刻T1與線電壓突 變時(shí)刻T2包括：使用離散滑窗迭代傅立葉DFT檢測(cè)法，計(jì)算T 1與T2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過(guò)下式判斷變壓器差動(dòng)電流與制動(dòng)電 流在比率差動(dòng)特性線的位置： ^da ^hjfsel +KIra < ^db - ^offset ^rb I il(Hoffset + KIrc 其中，It5ffsrt表示變壓器發(fā)生區(qū)外故障時(shí)保護(hù)裝置所測(cè)得的最大不平衡電流；K為差動(dòng) 比例系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)閾值為3ms。
9. 一種用于雙饋式風(fēng)場(chǎng)送出變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置裝置，其特征在于，包括： 測(cè)量單元，用于測(cè)量變壓器兩側(cè)線電流和一次側(cè)相電壓； 計(jì)算單元，用于根據(jù)變壓器兩側(cè)線電流，計(jì)算變壓器兩側(cè)電流的有效值、差動(dòng)電流、制 動(dòng)電流；根據(jù)一次側(cè)相電壓計(jì)算一次側(cè)線電壓；以及計(jì)算差電流突變時(shí)刻T1與線電壓突變 時(shí)刻T2 ; 第一判斷單元，用于判斷T1與T2的差值的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)閾值； 第二判斷單元，用于當(dāng)T1與T2的差值的絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，根據(jù)變壓器差動(dòng)電流 與制動(dòng)電流在比率差動(dòng)特性線的位置，判斷故障為區(qū)外故障還是內(nèi)部故障； 執(zhí)行單元，用于如果發(fā)生內(nèi)部故障，則切除發(fā)生內(nèi)部故障的變壓器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量單元包括電流電壓互感器；所 述預(yù)設(shè)閾值為3ms。
【文檔編號(hào)】H02H7/045GK104319737SQ201410596452
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】張爽, 黃永寧, 郝治國(guó), 田蓓, 趙曉東, 焦龍, 李峰 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院, 西安交通大學(xué), 國(guó)家電網(wǎng)公司