基于虚拟磁通－差动电流特性的变压器差动保护方法

摘要

基于虚拟磁通-差动电流特性的变压器差动保护方法属于变压器继电保护技术领域，其特征在于：它提出了虚拟磁通的概念，即把漏磁通一并折合到一次侧成为一个固定绕组匝数的主磁通，再根据内部故障的虚拟磁通-差动电流曲线形状近似椭圆，中心对称性好的特点，同时定义一个不对称度来反映图形的中心对称性的好坏，以便在计算机控制下当差动电流过动作阈值后，用前两个工频周期内若干连续采样点的不对称度的平均值与一个预定的制动阈值相比较，只要任何一相的不对称度平均值大于或等于制动阈值，判定为励磁涌流，反之则判定为内部故障，计算机据此发出相应的控制指令，它具有简单、方便而且灵活性大等优点。

主权项

1.基于虚拟磁通-差动电流特性的变压器差动保护制动方法，其特征在于它依次含有以下步骤：步骤1，设定以下参数及公式并存入计算机：差动电流的动作阈值，差动电流是指变压器一次侧电流与把二次侧电流折合到一次侧以后的电流这两者之间的差值，动作阈值是指所述保护制动动作启动时的差动电流值；不对称度即Esym的制动阈值即ke，ke是指在差动电流过动作阈值后的第1.5到2.0个周期即决策时间内测得的第1个周期内变压器三相中任何一相的Esym平均值的阈值，当某相的Esym平均值大于ke时，计算机便判定为励磁涌流，输出保护制动的控制信号；否则便判定为内部故障，输出动作的控制信号：$E_{\mathrm{sym}}=k_1{\left(\frac{x_0^{\prime }-x_0}{D_x}\right)}^2+k_2{\left(\frac{y_0^{\prime }-y_0}{D_y}\right)}^2$其中，x是差动电流的瞬时值，y是虚拟磁通的瞬时值；x0＝(xt+xt+T/2)/2，x0是指根据差动电流对时间t的曲线，在差动电流于t时刻过动作阈值后的第一个工频周期T内，t和t+T/2两个时刻差动电流的平均值；y0＝(yt+yt+T/2)/2，y0是指根据虚拟磁通对时间t的曲线，在差动电流于t时刻过动作阈值后的第一个工频周期T内，t和t+T/2两个时刻虚拟磁通的平均值；x0′＝(xt+T/4+xt+3t/4)/2，x0′是指根据差动电流对时间t的曲线，在差动电流于t时刻过动作阈值后的第一个工频周期T内，t+T/4和t+3T/4两个时刻差动电流的平均值；y0′＝(yt+T/4+yt+3T/4)/2，y0′是指根据虚拟磁通对时间t的曲线，在差动电流于t时刻过动作阈值后的第一个工频周期T内，t+T/4和t+3T/4两个时刻虚拟磁通的平均值；Dx＝max(|xt-xt+T/2|，|xt+T/4-xt+3T/4|)；Dy＝max(|yt-yt+T/2|，|yt+T/4-yt+3T/4|)；k1，k2是根据经验对Esym的制动阈值进行调节时用的权重系数，应用中k1，k2各取值于区间[0.5，1.5]，应满足k1+k2＝2.0；上述虚拟磁通用Φv表示，其近似表达式为${\Phi }_v\approx -\frac{U_{1m}}{W_{\omega }}\cos (\mathrm{\omega t}+\alpha )$其中U1m为相电压的幅值，W为一次侧绕组的匝数，ω为工频角速度，α为相电压初相角；上述差动电流用id表示，励磁涌流的差动电流非线性很强，而在发生内部故障时其近似表达式为id≈Idmsin(ωt+β)；其中Idm为差动电流幅值，β为初相角，采样频率为fs；步骤2，步骤1中所述方法在计算机控制下依次按以下步骤进行：步骤2.1，计算机按采样频率分别通过三个电压互感器和与其串接的A/D转换器持续监测变压器一次侧的三相电压，同时分别通过三个电流互感器和与其相串的A/D转换器持续监测变压器一次侧的三相电流，还同时分别通过另外三个电流互感器和与其相串的A/D转换器持续监测变压器二次侧的三相电流，当差动电流达到动作阈值时，记录时刻t，并执行以下步骤；步骤2.2，在差动电流过动作阈值后的第1.5倍工频周期内，按采样频率fs逐点计算该点所对应的Φv和id，并存入内存；步骤2.3，在接下来的半个工频周期即1.5～2.0倍工频周期内按采样频率fs逐点计算Φv和id并存入内存，并计算该点前一个周期内的Esym值，这段时间之后在各相分别对所有采样点的Esym值取平均值；步骤2.4，把上述三个各相平均Esym值分别与ke作比较，只要有一个值大于或等于ke，计算机判定为励磁涌流；否则，判定为内部故障，随后根据判定的结果发出相应的控制信号。