(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010692266.2
(22)申请日 2020.07.17
(71)申请人 中国电力科学研究院有限公司
地址 100192 北京市海淀区清河小营东路
15号
申请人 国家电网有限公司
国网山东省电力公司
(72)发明人 曹虹 李天华 周泽昕 王兴国
杜丁香 吕鹏飞 刘宇 阮思烨
(74)专利代理机构 北京工信联合知识产权代理
有限公司 11266
代理人 夏德政
(51)Int.Cl.
G01R 31/62(2020.01)
G01R 31/72(2020.01)
H02H 7/04(2006.01)
(54)发明名称一种利用电压电流确定串联变压器匝间故障保护的方法(57)摘要本申请公开了一种利用电压电流的串联变压器匝间故障保护方法。其中，该方法包括：根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据、第二平衡绕组环流判据、零序电流比值判据以及零序电压比值判据；确定匝间故障识别判据的逻辑关系；确定网阀侧故障定位判据的逻辑关系；以及根据匝间故障识别的逻辑关系以及网阀侧故障定位的逻辑关系，定串联变压器匝间故障的类别，并且在判定串联变压器匝间故障的类别后，确定串联变压器匝间故障保护可靠动作，其中串联变压器匝间故障的类别 分为网侧匝间故障以及阀侧匝间故障。权利要求书3页 说明书15页 附图4页CN 112034396 A 2020.12.04
C N 112034396
A
1.一种利用电压电流确定串联变压器匝间故障保护的方法，其特征在于，包括：
根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据、第二平衡绕组环流判据、零序电流比值判据以及零序电压比值判据；
根据所述第一启动判据、所述第二启动判据、所述电流辅助判据、所述纵向零序阻抗判据、所述电压辅助判据、所述谐波比值判据、所述第一平衡绕组环流判据以及所述第二平衡绕组环流判据，确定匝间故障识别判据的逻辑关系；
根据所述零序电流比值判据、所述谐波比值判据以及所述零序电压比值判据，确定网阀侧故障定位判据的逻辑关系；以及
根据所述匝间故障识别的逻辑关系以及所述网阀侧故障定位的逻辑关系，判定所述串联变压器匝间故障的类别，并且在判定所述串联变压器匝间故障的类别后，确定串联变压器匝间故障保护可靠动作，所述串联变压器匝间故障的类别分为网侧匝间故障以及阀侧匝间故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述第一启动判据以及所述第二启动判据的操作，包括：
根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述第一启动判据为i t＞i start0，其中，i t为平衡绕组电流采样值，i start0为电流启动定值；以及
根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述第二启动判据为u HA-u EA+u HB-u EB +u HC-u EC＞u start，其中，u HA为A相网侧绕组一端对地电压采样值，u EA为A相网侧绕组另一端对地电压采
样值，u HB为B相网侧绕组一端对地电压采样值，u EB为B相网侧绕组另一端对地电压采样值，u HC为C相网侧绕组一端对地电压采样值，u EC为C相网侧绕组另一端对地电压采样值，u start为电压启动定值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述电流辅助判据以及所述电压辅助判据的操作，包括：根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述电流辅助判据为
其中，为A相网侧电流基波相量有效值，为B相网侧电流
基波相量有效值，为C相网侧电流基波相量有效值，I set为电流辅助定值；以及根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述电压辅助判据为
其中，u vA为A相阀侧绕组对地电压采样值，u vB为B相阀侧绕组对地
电压采样值，u vC为C相阀侧绕组对地电压采样值，N为第一数量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述纵向零序阻抗判据以及所述谐波比值的操作，包括：
根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述纵向零序阻抗判据为
其中，Z set为阻抗定值；以及根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述谐波比值判据为
其中，I'0set为第二零序环流定值，I'tset为第二谐波比值定值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述第一平衡绕组环流判据以及所述第二平衡绕组环流判据的操作，包括：根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述第一平衡绕组环流判据为
其中，i tset2为第一环流采样定值，I tset2为第一环流定值，N1第一
数量；以及
根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述第二平衡绕组环流判据为
其中，I'tset3为第二环流单一定值，I tset3为第二环流定值。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述零序电流比值判据以及所述零序电压比值判据的操作，包括：根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述零序电流比值判据为
其中，为平衡绕组零序电流基波分量，I tdc为平衡
绕组电流直流分量幅值，为平衡绕组电流基波分量，平衡绕组电流从TA2获取，为网侧绕组零序电流基波分量，从TA1获取，I0set为第一零序环流定值，I tset为第一谐波比值定值，γ为零序电流比值定值；
以及
根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定所述零序电压比值判据为
其中，I”0set为第三零序环流定值，I”tset为第三谐波比值定值，α为零序电压比值定值，为网侧零序电压差，
为A相网侧绕组一端对地电压基波相量，为A相网侧绕组另一端对地电压基波相量，为B相网侧绕组一端对地电压基波相量，为B 相网侧绕组另一端对地电压基波相量，为C相网侧绕组一端对地电压基波相量，为C
相网侧绕组另一端对地电压基波相量，3ΔU0MAX为N个采样点中网侧零序电压差的最大值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据以及第二平衡绕组环流判据，确定匝间故障识别判据的逻辑关系，包括：
所述电压辅助判据和所述谐波比值判据采用第一或门逻辑；
所述第一平衡绕组环流判据和所述第二平衡绕组环流判据采用第二或门逻辑；
将所述第一或门逻辑与所述第二或门逻辑的门逻辑结果与所述电流辅助判据、所述纵向零序阻抗判据、所述第一启动判据、所述第二启动判据经与门逻辑，确定所述匝间故障识别判据。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述零序电流比值判据、所述谐波比值判据以及所述零序电压比值判据，确定网阀侧故障定位判据的逻辑关系，包括：所述零序电流比值判据、所述谐波比值判据和所述零序电压比值判据采用或门逻辑，确定网阀侧故障定位判据。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述匝间故障识别的逻辑关系以及所
述网阀侧故障定位的逻辑关系，判定所述串联变压器匝间故障的类别，包括：在所述匝间故障识别判据与所述网阀侧故障定位判据经与门逻辑出口的情况下，判定所述串联变压器匝间故障为网侧匝间故障；以及
在所述网阀侧故障定位判据经非门逻辑后，再与所述匝间故障识别判据经与门逻辑出口，判定所述串联变压器匝间故障为阀侧匝间故障。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行权利要求1至9中任意一项所述的方法。
11.一种利用电压电流确定串联变压器匝间故障保护的装置，其特征在于，包括：
确定判据模块，用于根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据、第二平衡绕组环流判据、零序电流比值判据以及零序电压比值判据；
确定第一逻辑关系模块，用于根据第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据以及第二平衡绕组环流判据，确定匝间故障识别判据的逻辑关系；
确定第二逻辑关系模块，用于根据零序电流比值判据、谐波比值判据以及零序电压比值判据，确定网阀侧故障定位判据的逻辑关系；以及
判定模块，用于根据匝间故障识别的逻辑关系以及网阀侧故障定位的逻辑关系，判定串联变压器匝间故
障的类别，并且在判定串联变压器匝间故障的类别后，确定串联变压器匝间故障保护可靠动作，串联变压器匝间故障的类别分为网侧匝间故障以及阀侧匝间故障。
12.一种利用电压电流确定串联变压器匝间故障保护的装置，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，与所述处理器连接，用于为所述处理器提供处理以下处理步骤的指令：
根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据、第二平衡绕组环流判据、零序电流比值判据以及零序电压比值判据；
根据所述第一启动判据、所述第二启动判据、所述电流辅助判据、所述纵向零序阻抗判据、所述电压辅助判据、所述谐波比值判据、所述第一平衡绕组环流判据以及所述第二平衡绕组环流判据，确定匝间故障识别判据的逻辑关系；
根据所述零序电流比值判据、所述谐波比值判据以及所述零序电压比值判据，确定网阀侧故障定位判据的逻辑关系；以及
根据所述匝间故障识别的逻辑关系以及所述网阀侧故障定位的逻辑关系，判定所述串联变压器匝间故障的类别，并且在判定所述串联变压器匝间故障的类别后，确定串联变压器匝间故障保护可靠动作，所述串联变压器匝间故障的类别分为网侧匝间故障以及阀侧匝间故障。
一种利用电压电流确定串联变压器匝间故障保护的方法
技术领域
[0001]本申请涉及电力系统，特别是涉及一种利用电压电流确定串联变压器匝间故障保护的方法。
背景技术
[0002]随着电力系统输电走廊日趋饱和，依靠建设新输电线路来增加输送容量将会越来越困难，大型互联网络提高电网输送功率、降低损耗等需求成为了迫切需要解决的难点问题。统一潮流控制器(UPFC)为迄今为止功能最全面的新一代柔性交流输电设备能分别或同时实现并联补偿、串联补偿、移相和端电压调节等多种基本功能，其在实际工程中的应用具有较为明显的技术优势，应用前景广阔。
[0003]串联变压器是UPFC系统的重要组成部分，其阀侧绕组与换流阀相连，网侧绕组直接串入输电线路，给线路注入幅值和相角均可控的电压矢量，从而实现功率调节功能。串联变压器运行方式的特殊性决定了其结构及特性与传统变压器有很大的不同。
[0004]传统变压器保护在串联变压器绕组匝间故障时灵敏度不足，为了能够快速的隔离绕组匝间故障，避免故障发展损坏绕组，保证串联变压器安全运行，必须配置绕组匝间故障保护予以补充。目前串联变压器配置纵差保护来隔离匝间故障，当网侧电流与折算至网侧的阀侧电流的相量和大于启动门槛且满足动作特性时，保护立即动作出口，闭合串联变压器网侧、阀侧开关。但当发生小匝间故障时，纵差保护拒动。绕组匝间故障保护属于主保护，绕组小匝间故障时，匝间故障保护应能准确快速动作，具有较好的灵敏性。因此，如何能够快速的确定串联变压器匝间故障保护，避免故障发展损坏绕组，保证串联变压器安全运行成为一种必要。
[0005]针对上述的现有技术中存在的如何能够快速的确定串联变压器匝间故障保护，避免故障发展损坏绕组，保证串联变压器安全运行成为一种必要的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0006]本公开的实施例提供了一种利用电压电流的串联变压器匝间故障保护方法，以至少解决现有技术中存在的如何能够快速的确定串联变压器匝间故障保护，避免故障发展损坏绕组，保证串联变压器安全运行成为一种必要的技术问题。
[0007]根据本公开实施例的一个方面，提供了一种利用电压电流确定串联变压器匝间故障保护的方法，包括：根据预先采集的串联变压器匝间故障的参数，确定第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据
、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据、第二平衡绕组环流判据、零序电流比值判据以及零序电压比值判据；根据第一启动判据、第二启动判据、电流辅助判据、纵向零序阻抗判据、电压辅助判据、谐波比值判据、第一平衡绕组环流判据以及第二平衡绕组环流判据，确定匝间故障识别判据的逻辑关系；根据零序电流比值判据、谐波比值判据以及零序电压比值判据，确定网阀侧故障定位判
说 明 书1/15页CN 112034396 A
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