專利名稱：風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)用35kv美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法及裝置，屬于電力系統(tǒng)故障分析技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
箱式變電站(簡(jiǎn)稱箱變)一般由高壓室、變壓器室和低壓室組成。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同及采用元器件的不同，分為歐式箱變和美式箱變兩種典型風(fēng)格。美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護(hù)，而負(fù)荷開(kāi)關(guān)只起投切轉(zhuǎn)換和切斷高壓負(fù)荷電流的功能，容量較小。當(dāng)高壓側(cè)出現(xiàn)一相熔絲熔斷，低壓側(cè)的電壓就降低，塑殼自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)欠電壓保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，低壓運(yùn)行不會(huì)發(fā)生。在電力系統(tǒng)中，輸電線路一相斷開(kāi)或兩相斷開(kāi)(含熔斷器熔斷)被稱為非全相運(yùn)行狀態(tài)，又稱縱向不對(duì)稱故障。在此情況下，不會(huì)引起過(guò)電壓，一般也不會(huì)引起大電流(非全相運(yùn)行伴隨振蕩情況除外)，但由于出現(xiàn)了縱向不對(duì)稱，系統(tǒng)中要產(chǎn)生負(fù)序分量、零序分量(中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)除外)，當(dāng)負(fù)序電流流過(guò)發(fā)電機(jī)時(shí)，危及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，造成轉(zhuǎn)子過(guò)熱和絕緣損壞，影響發(fā)電機(jī)出力。在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中，升壓變壓器的低壓(0.69kV)側(cè)設(shè)計(jì)有斷路器，高壓側(cè)安裝熔斷器，但沒(méi)有缺相保護(hù)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法及裝置，為防止升壓變壓器高壓(35kV)側(cè)因熔斷器熔斷影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)，增設(shè)缺相保護(hù)功能，可動(dòng)作于信號(hào)，也可動(dòng)作于跳閘，且通過(guò)報(bào)文顯示，解決背景技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)裝置，包含中央處理器、電流輸入模塊、電壓輸入模塊、非電量及開(kāi)關(guān)量輸入模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、光電隔離模塊、人機(jī)交互模塊、控制輸出模塊，電流輸入模塊、電壓輸入模塊通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接中央處理器，非電量及開(kāi)關(guān)量輸入模塊通過(guò)光電隔離模塊連接中央處理器，連接中央處理器連接機(jī)交互模塊、控制輸出模塊。本發(fā)明具有RS485接口、CAN總線接口(選配)，支持IEC60870-5_103、Modbus協(xié)議； 能夠與風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)接口。一種風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法，通過(guò)斷路器內(nèi)的電流互感器和零序互感器，將所需要的電流信號(hào)采集后由中央處理器運(yùn)算出電流量，作為主要盤(pán)據(jù)，輔助判據(jù)電壓量直接從系統(tǒng)采集并運(yùn)算，非電量及開(kāi)關(guān)量經(jīng)光電隔離后交中央處理器采集，來(lái)判定風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)睜顟B(tài)，控制輸出模塊根據(jù)條件自動(dòng)或手動(dòng)輸出判定結(jié)果。本發(fā)明缺相保護(hù)，輸出結(jié)果動(dòng)作于信號(hào)或者動(dòng)作于跳閘，在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中，為防止升壓變壓器高壓側(cè)因熔斷器熔斷影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)。所說(shuō)的判定風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)睜顟B(tài)分為①單相缺相判別；②兩相缺相判別；③三相缺相判別；④低壓側(cè)缺相；⑤過(guò)負(fù)荷告警。風(fēng)電場(chǎng)一次系統(tǒng)情況升壓變壓器低壓(0.69kV)側(cè)設(shè)計(jì)有斷路器、電流互感器， 無(wú)電壓互感器，變壓器高壓(35kV)側(cè)安裝熔斷器，無(wú)斷路器。發(fā)生非全相運(yùn)行的故障情況有
1)高壓側(cè)正常運(yùn)行，無(wú)短路故障或者相間短路故障造成的，一相保險(xiǎn)熔斷；
2)高壓側(cè)發(fā)生兩相短路故障，造成兩相保險(xiǎn)熔斷；
3)高壓側(cè)發(fā)生三相短路故障，造成三相保險(xiǎn)熔斷；
4)低壓側(cè)發(fā)生接地故障、相間短路故障，非全相運(yùn)行。 過(guò)負(fù)荷告警也是本發(fā)明具備的功能，為便于敘述，與缺相判定放在一起。本發(fā)明具體的缺相判別過(guò)程如下
①單相缺相判別低壓(0.69kV)側(cè)三相電流均小于最大負(fù)荷電流，諧波電流分量小， 高壓(35kV)側(cè)任意一相發(fā)生熔斷器熔斷，造成低壓側(cè)的三相電流大小和相位發(fā)生變化；高壓側(cè)二次電流的大小和相位也隨之發(fā)生變化；缺相故障前低壓側(cè)為正相序，三相電流相角差為120°，無(wú)負(fù)序電流，無(wú)零序電流；當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生單相熔斷器熔斷，例如高壓側(cè)A相保險(xiǎn)跌落，低壓側(cè)A、B相電流大小基本相等，相位相同，C相電流大小為A、B相電流的二倍， 相位相反，并且產(chǎn)生負(fù)序電流，經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間確認(rèn)單相缺相后，跳變壓器低壓側(cè)斷路器；本發(fā)明采用負(fù)序電流啟動(dòng)保護(hù)元件，通過(guò)判別低壓電源側(cè)各相電流來(lái)區(qū)分哪一相斷線.
一入 ，
②兩相缺相判別當(dāng)高壓側(cè)線路發(fā)生短路故障時(shí)，造成兩相缺相，熔斷器熔斷后，變壓器不能送出負(fù)荷，各相電流很小；當(dāng)?shù)蛪簜?cè)開(kāi)關(guān)處于合位，低壓側(cè)三相電流均小于2*、經(jīng)延時(shí)確認(rèn)后，可告警或動(dòng)作于跳閘；Ikz為變壓器空載電流；
③三相缺相判別判別依據(jù)同兩相缺相判別；
④低壓側(cè)缺相低壓側(cè)缺相后，產(chǎn)生負(fù)序電流和零序電流，經(jīng)過(guò)延時(shí)時(shí)間后，確認(rèn)缺相故障，跳變壓器低壓側(cè)斷路器；
⑤過(guò)負(fù)荷告警當(dāng)?shù)蛪簜?cè)任意一相電流大于過(guò)負(fù)荷電流定值，經(jīng)過(guò)負(fù)荷延時(shí)時(shí)間后，發(fā)
告警信號(hào)。本發(fā)明能夠判別升壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)的不同故障情況， 區(qū)別于一般的發(fā)電機(jī)缺相保護(hù)，對(duì)于不同的故障情況均可以通過(guò)報(bào)文顯示，便于進(jìn)行故障分析；本發(fā)明的裝置具有RS485接口、CAN總線接口(選配)，支持IEC60870-5-103、Modbus 協(xié)議；能夠與風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)接口。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明適用于切除風(fēng)電場(chǎng)35kV美式箱變高壓側(cè)和低壓側(cè)的缺相運(yùn)行故障，集成了保護(hù)、控制、測(cè)量和狀態(tài)監(jiān)視等功能，具有變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)缺相保護(hù)、低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)、過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)及過(guò)負(fù)荷告警功能，防止升壓變壓器高壓 (35kV)側(cè)因熔斷器熔斷影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)，本發(fā)明集保護(hù)、測(cè)量、控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能一體的，配有通訊接口，并且結(jié)構(gòu)緊湊、減少安裝空間。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參照附圖1，一種風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)裝置，包含中央處理器、電流輸入模塊、電壓輸入模塊、非電量及開(kāi)關(guān)量輸入模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、光電隔離模塊、人機(jī)交互模塊、控制輸出模塊，電流輸入模塊、電壓輸入模塊通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接中央處理器，非電量及開(kāi)關(guān)量輸入模塊通過(guò)光電隔離模塊連接中央處理器，連接中央處理器連接機(jī)交互模塊、控制輸出模塊。一種風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法，通過(guò)斷路器內(nèi)的電流互感器和零序互感器，將所需要的電流信號(hào)采集后由中央處理器運(yùn)算出電流量，作為主要盤(pán)據(jù)，輔助判據(jù)電壓量直接從系統(tǒng)采集并運(yùn)算，非電量及開(kāi)關(guān)量經(jīng)光電隔離后交中央處理器采集，來(lái)判定風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)睜顟B(tài)，控制輸出模塊根據(jù)條件自動(dòng)或手動(dòng)輸出判定結(jié)果。本發(fā)明缺相保護(hù)，輸出結(jié)果動(dòng)作于信號(hào)或者動(dòng)作于跳閘，在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中，為防止升壓變壓器高壓側(cè)因熔斷器熔斷影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)。在實(shí)施例中，本發(fā)明故障處理流程 A.高壓側(cè)單相缺相
35KV高壓側(cè)輸出端發(fā)生故障，導(dǎo)致某相熔斷器熔斷，產(chǎn)生單相缺相，在斷路器內(nèi)的電流互感器處會(huì)產(chǎn)生電流變化，電流經(jīng)采集和運(yùn)算，計(jì)算出負(fù)序電流12，當(dāng)I2>I2dz (I2dz設(shè)定的負(fù)序電流啟動(dòng)定值)時(shí)，啟動(dòng)單相缺相故障處理流程，比較此時(shí)的單相電壓值，如果都大于 620V (0. 9倍的額定電壓)，進(jìn)入延時(shí)T (T時(shí)間定值)，如果在T時(shí)間內(nèi)上述兩個(gè)條件均不再滿足，則退出流程，返回正常狀態(tài)；如上述兩個(gè)條件在T時(shí)間均能滿足，則完成跳閘動(dòng)作；如果此項(xiàng)保護(hù)選擇的是動(dòng)作于信號(hào)，則發(fā)出告警信號(hào)，不動(dòng)作于跳閘。B.高壓側(cè)兩相以上缺相
由于升壓變高壓側(cè)采用角型接線，當(dāng)35KV高壓側(cè)兩相以上斷線時(shí)，升壓變壓器處于空載狀態(tài)，低壓電源690V側(cè)通過(guò)斷路器的三相電流非常小，當(dāng)斷路器處于合位，三相電壓均大于620V，其三相電流全部小于2*IKZ經(jīng)延時(shí)確認(rèn)后，可告警或動(dòng)作于跳閘；Ikz為變壓器空載電流。C.低壓側(cè)缺相
當(dāng)在斷路器處于合位時(shí)，變壓器星型端出現(xiàn)單相電流小于2*ΙΚΖ，同時(shí)對(duì)應(yīng)的單相額定 690V電壓小于69V，可判斷為該相低壓側(cè)缺相，動(dòng)作與告警。D.低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)
在變壓器的低壓側(cè)，通過(guò)斷路器的單相電流經(jīng)采集運(yùn)算后，同相應(yīng)的過(guò)流定值比較，當(dāng)其超過(guò)過(guò)流定值時(shí)，啟動(dòng)延時(shí)確認(rèn)，通過(guò)延時(shí)確認(rèn)后完成跳間動(dòng)作。Ε.過(guò)負(fù)荷告警
在變壓器的低壓側(cè)，通過(guò)斷路器的單相電流經(jīng)采集運(yùn)算后，同過(guò)負(fù)荷定值比較，當(dāng)其超過(guò)過(guò)負(fù)荷定值時(shí)，啟動(dòng)延時(shí)確認(rèn)，可通過(guò)延時(shí)確認(rèn)后，完成跳閘動(dòng)作，也可動(dòng)作于告警。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電場(chǎng)用35kv美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)裝置，其特征在于包含中央處理器、電流輸入模塊、電壓輸入模塊、非電量及開(kāi)關(guān)量輸入模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、光電隔離模塊、人機(jī)交互模塊、控制輸出模塊，電流輸入模塊、電壓輸入模塊通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接中央處理器，非電量及開(kāi)關(guān)量輸入模塊通過(guò)光電隔離模塊連接中央處理器，連接中央處理器連接機(jī)交互模塊、控制輸出模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)裝置，其特征在于本發(fā)明具有RS485接口、CAN總線接口(選配)，支持IEC60870-5-103、Modbus協(xié)議；能夠與風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)接口。
3.一種風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法，其特征在于通過(guò)斷路器內(nèi)的電流互感器和零序互感器，將所需要的電流信號(hào)采集后由中央處理器運(yùn)算出電流量，作為主要盤(pán)據(jù)， 輔助判據(jù)電壓量直接從系統(tǒng)采集并運(yùn)算，非電量及開(kāi)關(guān)量經(jīng)光電隔離后交中央處理器采集，來(lái)判定風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)睜顟B(tài)，控制輸出模塊根據(jù)條件自動(dòng)或手動(dòng)輸出判定結(jié)^ ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法，其特征在于本發(fā)明缺相保護(hù)，輸出結(jié)果動(dòng)作于信號(hào)或者動(dòng)作于跳閘，在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中，為防止升壓變壓器高壓側(cè)因熔斷器熔斷影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述之風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法，其特征在于所說(shuō)的判定風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)睜顟B(tài)分為①單相缺相判別；②兩相缺相判別；③三相缺相判別；④低壓側(cè)缺相；⑤過(guò)負(fù)荷告警。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述之風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法，其特征在于具體的缺相判別過(guò)程如下①單相缺相判別低壓(0.69kV)側(cè)三相電流均小于最大負(fù)荷電流，諧波電流分量小， 高壓(35kV)側(cè)任意一相發(fā)生熔斷器熔斷，造成低壓側(cè)的三相電流大小和相位發(fā)生變化；高壓側(cè)二次電流的大小和相位也隨之發(fā)生變化；缺相故障前低壓側(cè)為正相序，三相電流相角差為120°，無(wú)負(fù)序電流，無(wú)零序電流；當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生單相熔斷器熔斷，例如高壓側(cè)A相保險(xiǎn)跌落，低壓側(cè)A、B相電流大小基本相等，相位相同，C相電流大小為A、B相電流的二倍， 相位相反，并且產(chǎn)生負(fù)序電流，經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間確認(rèn)單相缺相后，跳變壓器低壓側(cè)斷路器；本發(fā)明采用負(fù)序電流啟動(dòng)保護(hù)元件，通過(guò)判別低壓電源側(cè)各相電流來(lái)區(qū)分哪一相斷線.一入 ，②兩相缺相判別當(dāng)高壓側(cè)線路發(fā)生短路故障時(shí)，造成兩相缺相，熔斷器熔斷后，變壓器不能送出負(fù)荷，各相電流很??；當(dāng)?shù)蛪簜?cè)開(kāi)關(guān)處于合位，低壓側(cè)三相電流均小于2*、經(jīng)延時(shí)確認(rèn)后，可告警或動(dòng)作于跳閘；Ikz為變壓器空載電流；③三相缺相判別判別依據(jù)同兩相缺相判別；④低壓側(cè)缺相低壓側(cè)缺相后，產(chǎn)生負(fù)序電流和零序電流，經(jīng)過(guò)延時(shí)時(shí)間后，確認(rèn)缺相故障，跳變壓器低壓側(cè)斷路器；⑤過(guò)負(fù)荷告警當(dāng)?shù)蛪簜?cè)任意一相電流大于過(guò)負(fù)荷電流定值，經(jīng)過(guò)負(fù)荷延時(shí)時(shí)間后，發(fā)告警信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)毕啾Ｗo(hù)方法及裝置，屬于電力系統(tǒng)故障分析技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是通過(guò)斷路器內(nèi)的電流互感器和零序互感器，將所需要的電流信號(hào)采集后由中央處理器運(yùn)算出電流量，作為主要盤(pán)據(jù)，輔助判據(jù)電壓量直接從系統(tǒng)采集并運(yùn)算，非電量及開(kāi)關(guān)量經(jīng)光電隔離后交中央處理器采集，來(lái)判定風(fēng)電場(chǎng)用35kV美式箱變?nèi)睜顟B(tài)，控制輸出模塊根據(jù)條件自動(dòng)或手動(dòng)輸出判定結(jié)果。本發(fā)明適用于切除風(fēng)電場(chǎng)35kV美式箱變高壓側(cè)和低壓側(cè)的缺相運(yùn)行故障，集成了保護(hù)、控制、測(cè)量和狀態(tài)監(jiān)視等功能，具有變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)缺相保護(hù)、低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)、過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)及過(guò)負(fù)荷告警功能，防止升壓變壓器高壓(35kV)側(cè)因熔斷器熔斷影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02H7/22GK102244380SQ20111009599
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者崔新梅, 張新穎, 曹印寶, 李翠珍, 李香云, 楊大福, 王純, 趙峰 申請(qǐng)人:保定天威集團(tuán)有限公司