專利名稱：并聯(lián)電抗器匝間短路保護(hù)容錯復(fù)判法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及電力系統(tǒng)超高壓、特高壓(750KV)電力主設(shè)備的繼電保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)運(yùn)行安全、檢測系統(tǒng)故障并實時快速切除故障的重要組成部分。繼電保護(hù)在運(yùn)行過程中安全檢測、抵御各種干擾、確保正常安全運(yùn)行和發(fā)生故障的精確判定及快速切除故障初期的電力主設(shè)備以保護(hù)其設(shè)備不造成嚴(yán)重?fù)p壞和系統(tǒng)安全是重要指標(biāo)。并聯(lián)電抗器在遠(yuǎn)距離、超高壓或特高壓輸送電力過程中防止分布參數(shù)造成負(fù)荷輕載時輸電線末端發(fā)生過電壓起關(guān)鍵作用。由于電力系統(tǒng)特征，形成并聯(lián)電抗器諧波過溫、微振動嚴(yán)重等原因造成匝間短路故障比例較高。國內(nèi)、外電力系統(tǒng)中并聯(lián)電抗器運(yùn)行數(shù)量急劇增加，但其匝間短路保護(hù)因其單繞組電感性電器原因，其判斷一直未見創(chuàng)新和提高可靠性、實時性靈敏度，對其可靠運(yùn)行、故障監(jiān)測和排除受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種靈敏度高、動作速度快，可靠性高的并聯(lián)電抗器匝間短路保護(hù)容錯復(fù)判法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種并聯(lián)電抗器匝間短路保護(hù)容錯復(fù)判法，其特征在于包括以下步驟a.利用先進(jìn)可靠的數(shù)據(jù)采集平臺，對運(yùn)行過程及故障發(fā)生過程各電氣量高精度、實時采集；b.在運(yùn)行過程及故障發(fā)生過程采集并聯(lián)電抗器首端三相電壓、首末端三相電流，實時以工頻量的突升并計算出零序電流、電壓的突升；c.在采集和實時判處過程中，按匝間短路容錯復(fù)判方程組同步復(fù)判各量，其復(fù)判方程組為i1＞k1i1W(I)，i2＞k1i2W(II)，
ΔU＜k2UW(III)，Δ3I0/3I0W＞1(IV)，突升Δ3U0/3U0W＞1(V)，突升以i1、i2的同步度和夾角為基準(zhǔn)判量，以它們同步突升加上其余三個復(fù)判量，五個量中超過三個量則判定為匝間(無接地)短路；e.據(jù)運(yùn)行并聯(lián)電抗器匝間短路(無接地)故障過程中，各量判據(jù)是故障相首端電流i1大于最大工作電流i1W，故障相末端電流i2也大于最大工作電流i2W，超值為1.01左右以上，i1、i2升值同步可由其夾角判出，實時判出同向、反向突變量；故障相端電壓有所下降，按k2≈0.98左右為判量依據(jù)，其相電壓突降由三相同步正弦定理快判取值；一般不會同步發(fā)生三相等值匝間短路，為此首端3U0、3I0和末端3I0都有與i1、i2、ΔU同步突升，比值大于1，上述五個量同步快速復(fù)判可靈敏、可靠地判出匝間短路故障，啟動出口回路跳閘。
f.在匝間故障時，如快速異步發(fā)生接地或增加點(diǎn)延時輔助判據(jù)，可按同步算出故障相運(yùn)行阻抗，按補(bǔ)償度k≈0.8進(jìn)行實時快速同步補(bǔ)償阻抗量，增加零序電壓判量靈敏度，與零序電流的角度比較值為如果夾角小于90°為匝間短路或補(bǔ)償區(qū)內(nèi)接地故障；與容錯復(fù)判方程組輸出共同啟動出口跳閘，如果夾角大于90°為外部接地，保護(hù)不動作。
本發(fā)明的并聯(lián)電抗器匝間短路保護(hù)容錯復(fù)判法，使用高速數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)信號處理、容錯復(fù)判理論，利用并聯(lián)電抗器發(fā)生匝間故障過程的信號突變監(jiān)測技術(shù)，通過實時快速復(fù)判，本發(fā)明將取五項數(shù)據(jù)同步快判和實時數(shù)據(jù)的補(bǔ)償阻抗判定其匝間短路故障，它可與差動、瓦斯保護(hù)構(gòu)成多項主保護(hù)或快速主后備保護(hù)，適用于220KV及以上所有并聯(lián)電抗器，具有靈敏度高、動作速度快(判定時間可達(dá)5ms)、可靠性高(允許某項誤判或失判)等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明可達(dá)到以下性能指標(biāo)1、同步容錯復(fù)判匝間短路保護(hù)，其判定時間小于5ms；2、同步容錯復(fù)判匝間短路保護(hù)，其靈敏度可達(dá)1％，據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)和實情調(diào)整系數(shù)還可提高些；3、同步容錯復(fù)判匝間短路保護(hù)增加實時相阻抗補(bǔ)償，復(fù)判動作時間為10ms左右，匝間短路靈敏度約為3％；4、容錯復(fù)判增實時相阻抗判據(jù)構(gòu)成匝間短路保護(hù)，整組動作小于15ms。
本發(fā)明可適用于220KV及以上電壓等級的超高壓、特高壓(750KV)并聯(lián)電抗器保護(hù)。


圖1為本發(fā)明應(yīng)用于超高壓并聯(lián)電抗器保護(hù)配置系統(tǒng)接線原理圖。
圖2為本發(fā)明的單相繞組匝間短路電氣量變異原理圖。
圖3為動態(tài)補(bǔ)償阻抗原理矢量圖。
圖4為本發(fā)明原理構(gòu)成硬件方框圖。
圖5為電壓瞬判低值波形圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的并聯(lián)電抗器匝間短路保護(hù)容錯復(fù)判法，其特征包括以下步驟(1)利用先進(jìn)可靠的數(shù)據(jù)采集平臺，為容錯復(fù)判數(shù)據(jù)提供可靠、靈敏基礎(chǔ)；(2)對運(yùn)行過程各相并聯(lián)電抗器繞組首端電壓突變值ΔU，首、末端電流i1、i2，同步計算出三相電壓和電流的零序增值Δ3U0、Δ3I0；(3)將實時采集的電流、電壓值和角度變異作實時同步判斷，其中首端電壓突降由正弦定理同步快判取值，這是快速瞬判基礎(chǔ)；(4)在上述各數(shù)據(jù)采集的同步按以下方程組快速復(fù)判；并聯(lián)電抗器匝間短路、無接地故障動作復(fù)判方程組為i1＞k1i1W(I)，i2＞k1i2W(II)，ΔU＜k2UW(III)，Δ3I0/3I0W＞1 (IV)，突升。
Δ3U0/3U0W＞1 (V)，突升。
方程組中i1為繞組首端相電流，i2為繞組末端相電流，判過程i1、i2同步、同相位突升；k1升值系數(shù)，為1.01-1.10或更低些；k2降值系數(shù)，為0.95-0.98左右；方程組中“Δ”為突變后實時數(shù)；“W”為正常最高值注標(biāo)；(5)在根據(jù)各實時數(shù)據(jù)同步快速復(fù)判中，同步五個值中，有三項或三項以上滿足上述方程組條件(i1、i2的同部突升和夾角是基準(zhǔn)判據(jù))，則判定為匝間短路故障，保護(hù)快速啟動出口跳閘；(6)在保護(hù)出口回路中，可根據(jù)運(yùn)行要求增加第二補(bǔ)償阻抗判匝間短路及繞組內(nèi)短路兼接地，Arg[(3U0+Ub)/3I0j]＜90°，Ub＝k·z·3I0，3U0為匝間短路零序電壓值，Ub為補(bǔ)償阻抗形成的補(bǔ)償電壓值，3I0為匝間短路零序電流值，3I0j為起移相值，z為按同步采樣算出相阻抗，k為補(bǔ)償度取0.8左右，當(dāng)其夾角按同步采樣阻抗補(bǔ)償度加入快判＜90°時為匝間短路及繞組0.8至末端接地故障，可與同步復(fù)判方程組同步啟動出口跳閘回路。
本發(fā)明提出了并聯(lián)電抗器匝間短路容錯復(fù)判法的實施例，結(jié)合各附圖詳細(xì)說明如下本發(fā)明所述并聯(lián)電抗器匝間短路保護(hù)容錯復(fù)判法實施于超高壓或特高壓(750KV)電力系統(tǒng)中，其系統(tǒng)主接線如圖1所示，其中并聯(lián)電抗器線路系統(tǒng)的設(shè)備包括輸電線路1，等效電力系統(tǒng)2、3在兩側(cè)，對應(yīng)母線4、5，兩側(cè)系統(tǒng)母線電壓互感器6、7，兩側(cè)線路電壓互感器8、9，兩側(cè)線路斷路器10、11，兩側(cè)并聯(lián)電抗器高壓側(cè)電流互感器12、13，末端繞組電流互感器14、15，兩側(cè)消諧電抗器接于主電抗器中性點(diǎn)處，其16、17為零序電流互感器，兩側(cè)消諧電抗器18、19，兩側(cè)并聯(lián)電抗器斷路器20、21(據(jù)系統(tǒng)設(shè)置是否裝設(shè))。
圖1中電力系統(tǒng)設(shè)備各個元器件的作用分別說明如下(1)輸電線路1是并聯(lián)電抗器補(bǔ)償分布電容，抑制輕載末端過電壓系統(tǒng)，是并聯(lián)電抗器補(bǔ)償保護(hù)對象。
(2)等效電力系統(tǒng)2、3為輸電線路的兩端電源系統(tǒng)，經(jīng)線路1將電量和負(fù)荷傳輸。
(3)兩端高壓母線4、5為兩側(cè)變電站母線。
(4)兩端母線的電壓互感器6、7為運(yùn)行過程監(jiān)測信號之一，監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)，用于高電壓變換測量，其二次為100V(線電壓)。
(5)輸電線路兩端的電壓互感器8、9也為監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)，用于高電壓變換測量，其二次為100V(線電壓)，兩側(cè)母線和線路兩端的電壓互感器將作為匝間短路保護(hù)信號測量其值有異，尤其在非全相運(yùn)行時。
(6)兩端線路斷路器10、11為輸電線路和并聯(lián)電抗器(通常情況下)的運(yùn)行開關(guān)，閉合和切除輸電線路及線路---電抗器組，如果系統(tǒng)設(shè)置并聯(lián)電抗器斷路器20、21，則線路和電抗器各自獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立投切。
(7)并聯(lián)電抗器繞組首端接入高壓系統(tǒng)的電流互感器12、13作為運(yùn)行監(jiān)測信號之一，用于電流變換，其二次為5A或1A(額定)。
(8)并聯(lián)電抗器繞組末端接成Y型，每三相電流互感器為14、15也為運(yùn)行過程監(jiān)測信號之一，用于將電流變換為5A或1A(額定)。
(9)并聯(lián)電抗器繞組末端除分相監(jiān)測外，零序電流互感器16、17與14、15同步監(jiān)測零序電流3I0值，變換為1A(額定)。
(10)因系統(tǒng)諧波量原因，并聯(lián)電抗器主繞組中性點(diǎn)諧波量經(jīng)18、19消諧電抗器進(jìn)行消除接地。
圖2為并聯(lián)電抗器匝間短路時，首端電壓ΔU、3U0、繞組首端電流Δi1、末端電流Δi2、首、末端3I0各電氣量突變示意圖。圖3為在此情況下如加輔助補(bǔ)償阻抗復(fù)判時通過動態(tài)阻抗值與3I0的首端突變使3U0增值為(3U0+U0)與3I0j復(fù)判矢量圖，提高匝間短路判別靈敏度。
圖4為本發(fā)明原理實施方框圖，經(jīng)硬件平臺將各電氣量精確、快速、實時測量瞬時突變，可高靈敏、快速地將首端電壓突降，3U0突升，故障相首、末端電流同步、同方向突升，同時首、末端3I0也同步突升，完成匝間短路故障的快速、高精度復(fù)判，如需要增加動態(tài)阻抗補(bǔ)償復(fù)判也在方框圖中表明實施。
圖5為相電壓或線電壓經(jīng)正弦定理同步比較判出故障相低壓值，這是非常關(guān)鍵的測判低壓技術(shù)，其判速在1-2ms即完成。圖5中，t1、t2、t3為瞬時三相值判值，實線、虛線和點(diǎn)畫線分別為Ua、Ub、Uc或Uab、Ubc、Uca電壓波形，可快速瞬判出故障電壓突降。
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)電抗器匝間短路保護(hù)容錯復(fù)判法，其特征在于包括以下步驟a.利用先進(jìn)可靠的數(shù)據(jù)采集平臺，對運(yùn)行過程及故障發(fā)生過程各電氣量高精度、實時采集；b.在運(yùn)行過程及故障發(fā)生過程采集并聯(lián)電抗器首端三相電壓、首末端三相電流，實時以工頻量的突升并計算出零序電流、電壓的突升；c.在采集和實時判處過程中，按匝間短路容錯復(fù)判方程組同步復(fù)判各量，其復(fù)判方程組為i1＞k1i1W(I)，i2＞k1i2W(II)，ΔU＜k2UW(III)，Δ3I0/3I0W＞1 (IV)，突升Δ3U0/3U0W＞1 (V)，突升以i1、i2的同步度和夾角為基準(zhǔn)判量，以它們同步突升加上其余三個復(fù)判量，五個量中超過三個量則判定為匝間(無接地)短路；e.據(jù)運(yùn)行并聯(lián)電抗器匝間短路(無接地)故障過程中，各量判據(jù)是故障相首端電流i1大于最大工作電流i1W，故障相末端電流i2也大于最大工作電流i2W，超值為1.01左右以上，i1、i2升值同步可由其夾角判出，實時判出同向、反向突變量；故障相端電壓有所下降，按k2≈0.98左右為判量依據(jù)，其相電壓突降由三相同步正弦定理快判取值；一般不會同步發(fā)生三相等值匝間短路，為此首端3U0、3I0和末端3I0都有與i1、i2、ΔU同步突升，比值大于1，上述五個量同步快速復(fù)判可靈敏、可靠地判出匝間短路故障，啟動出口回路跳閘。f.在匝間故障時，如快速異步發(fā)生接地或增加點(diǎn)延時輔助判據(jù)，可按同步算出故障相運(yùn)行阻抗，按補(bǔ)償度k≈0.8進(jìn)行實時快速同步補(bǔ)償阻抗量，增加零序電壓判量靈敏度，與零序電流的角度比較值為如果夾角小于90°為匝間短路或補(bǔ)償區(qū)內(nèi)接地故障；與容錯復(fù)判方程組輸出共同啟動出口跳閘，如果夾角大于90°為外部接地，保護(hù)不動作。
全文摘要
本發(fā)明為超高壓、特高壓(750KV及以上)電力系統(tǒng)的電力主設(shè)備是很重要的并聯(lián)電抗器匝間短路容錯復(fù)判方法及其保護(hù)技術(shù)，包括容錯復(fù)判方法及實時動態(tài)阻抗補(bǔ)償判據(jù)兩個部分。其中容錯復(fù)判方法包括相應(yīng)的先進(jìn)、可靠采集平臺硬件電路和以此平臺實時快速采得各相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行容錯復(fù)判，實時動態(tài)阻抗補(bǔ)償發(fā)生匝間短路時的零序電壓值升較少及繞組內(nèi)部接地過程增加復(fù)判，提高并聯(lián)電抗器匝間短路故障判斷的靈敏度，可靠性。本發(fā)明提出的容錯復(fù)判具有允許某1～2項漏判、判誤功能不影響故障實時快判，且具有快速動作性能，匝間短路判出時間小于5ms，靈敏度可達(dá)1％以上，整組動作時間小于15ms，可作為并聯(lián)電抗器的主保護(hù)之一。容錯復(fù)判技術(shù)可有效克服電力系統(tǒng)干擾、匝間短路過渡電阻較高、電流互感器受到飽合影響和抗御系統(tǒng)振蕩影響等優(yōu)勢。
文檔編號H02H7/00GK1399382SQ02113159
公開日2003年2月26日 申請日期2002年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月2日
發(fā)明者沈建石 申請人:國電南京自動化股份有限公司