防止直流偏磁引起電流互感器飽和造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種計(jì)及直流偏磁對(duì)電流互感 器的影響，防止在變壓器的和應(yīng)涌流消失后，電流互感器仍工作在飽和點(diǎn)附近，導(dǎo)致其局部 暫態(tài)飽和，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國(guó)電力發(fā)展非常迅速，全國(guó)不同區(qū)域電網(wǎng)間的互聯(lián)愈加緊密，使得整個(gè) 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨向龐大化，必須增加系統(tǒng)輸電容量和傳輸距離才能保證電能的可靠性與優(yōu) 質(zhì)性，也因此對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性提出了更高的要求。
[0003] 兩臺(tái)變壓器并聯(lián)，一臺(tái)變壓器空載合閘投入時(shí)，另一臺(tái)變壓器會(huì)產(chǎn)生和應(yīng)涌流，和 應(yīng)涌流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的問題也一直備受關(guān)注。而目前大多是研宄變壓器發(fā)生和應(yīng)涌流 的機(jī)理，往往忽略了和應(yīng)涌流使得電流互感器（Current Transformer, CT)飽和可能導(dǎo)致差 動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。變壓器產(chǎn)生和應(yīng)涌流后，其一次電流是正常運(yùn)行電流的數(shù)倍，數(shù)值較大，且其 中往往含有按指數(shù)形式衰減的非周期分量，流入CT后使得CT的勵(lì)磁電流中也含有非周期 分量，該非周期分量雖不產(chǎn)生變化磁通，但卻可改變鐵芯的運(yùn)行工況，又因鐵芯磁通與一次 電流非周期分量對(duì)時(shí)間的積分值密切相關(guān)，當(dāng)非周期分量的方向一定，該積分值將不斷上 升，導(dǎo)致鐵芯磁通增加，運(yùn)行在飽和點(diǎn)附近，進(jìn)而使CT發(fā)生局部暫態(tài)飽和。另外，若CT存在 剩磁，且剩磁方向與傳變一次電流中的非周期分量所需的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通方向相同， 則會(huì)加速并加劇CT的飽和。當(dāng)和應(yīng)涌流消失后，CT可能積累剩磁較大，正常運(yùn)行于負(fù)荷電 流時(shí)工作在飽和點(diǎn)附近的磁滯曲線上，使得波形畸變，不再能真實(shí)反映實(shí)際的系統(tǒng)一次電 流。
[0004] 目前，特高壓輸電事業(yè)也快速發(fā)展，正在建設(shè)"三縱三橫"特高壓骨干網(wǎng)架，其中 建成和正在建設(shè)的特高壓直流輸電工程有20多項(xiàng)。特高壓直流電網(wǎng)對(duì)常規(guī)的交流電網(wǎng)會(huì) 產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行方式采用單極大地回路或雙極回路不平衡運(yùn)行方 式時(shí)，把大地等效成一個(gè)電阻，不同接地點(diǎn)之間存在電位差，使得大地和電網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)回 路，流經(jīng)大地的直流電流通過變壓器接地中性點(diǎn)流入交流電網(wǎng)，引起的直流偏磁現(xiàn)象稱為 HVDC (High-voltage Direct Current)型直流偏磁。HVDC型直流偏磁的電流大約在幾安到 幾十安。直流電流通過變壓器中性點(diǎn)流入交流網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)電流在正常運(yùn)行的工頻電流 上疊加了直流電流。與上述和應(yīng)涌流對(duì)CT飽和影響的分析一致，若直流偏磁電流產(chǎn)生的磁 通不斷累積，且方向和CT剩磁方向一致，則加速了 CT飽和，使得CT二次側(cè)波形發(fā)生畸變。 此時(shí)，如果交流系統(tǒng)遭受直流偏磁影響，同時(shí)有另一臺(tái)變壓器空載合閘，使得運(yùn)行中的變壓 器產(chǎn)生和應(yīng)涌流，這時(shí)該臺(tái)變壓器所配置的CT傳變特性的準(zhǔn)確性將面臨嚴(yán)重考驗(yàn)。和應(yīng)涌 流消失后，受直流偏磁的影響，CT可能運(yùn)行在飽和點(diǎn)附近的局部磁滯回環(huán)內(nèi)，CT 一二次側(cè) 的波形的輕微畸變主要體現(xiàn)在幅值和相位上，計(jì)算出的差動(dòng)電流可能大于比率制動(dòng)特性的 最小動(dòng)作電流，制動(dòng)電流應(yīng)為線路運(yùn)行的負(fù)荷電流，此時(shí)，很有可能落入比率制動(dòng)特性的動(dòng) 作區(qū)。因此，針對(duì)計(jì)及直流偏磁對(duì)電流互感器的影響，在和應(yīng)涌流消失后差動(dòng)保護(hù)易誤動(dòng)， 提出相應(yīng)的防范措施，具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值，研宄成果將有助于提高電網(wǎng)繼電 保護(hù)的快速性與可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決當(dāng)電流互感器受到直流偏磁的影響時(shí)，在變壓器的和應(yīng)涌流消失后，電流 互感器仍工作在飽和點(diǎn)附近，會(huì)導(dǎo)致其局部暫態(tài)飽和，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的技術(shù)問題，本發(fā) 明公開了一種防止直流偏磁引起電流互感器飽和造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的方法。
[0006] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：
[0007] 一種防止直流偏磁引起電流互感器飽和造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的方法，其特征 在于：
[0008] 所述方法基于變壓器差動(dòng)電流的二次諧波含量大小以及二次諧波含量的變化趨 勢(shì)，來判斷電流互感器是否局部暫態(tài)飽和，從而確定是否采用修正后的比率制動(dòng)特性曲線 進(jìn)行變壓器差動(dòng)保護(hù)。
[0009] 一種防止直流偏磁引起電流互感器飽和造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的方法，其特征 在于，所述方法包括以下步驟：
[0010] (1)采集變壓器兩側(cè)互感器的二次電流值；
[0011] (2)根據(jù)相電流突變量啟動(dòng)判據(jù)判斷差動(dòng)保護(hù)是否啟動(dòng)，若有兩側(cè)中任一相電流 突變量大于設(shè)定的啟動(dòng)電流Iqd，則差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)；
[0012] (3)計(jì)算變壓器的三相差動(dòng)電流和制動(dòng)電流；
[0013] (4)若變壓器任一相差動(dòng)電流大于預(yù)先設(shè)定的最小動(dòng)作電流，則計(jì)算該相的差動(dòng) 電流二次諧波含量，若差動(dòng)電流中二次諧波含量高于二次諧波含量預(yù)設(shè)值時(shí)，閉鎖差動(dòng)保 護(hù)，否則進(jìn)入步驟（5);
[0014] (5)對(duì)比率制動(dòng)特性曲線進(jìn)行修正；
[0015] (6)判斷該相差動(dòng)電流是否滿足二次諧波趨勢(shì)判據(jù)，若滿足則采用修正后的比率 制動(dòng)特性曲線進(jìn)行變壓器差動(dòng)保護(hù)；否則仍采用修正前即傳統(tǒng)的比率制動(dòng)特性曲線進(jìn)行 變壓器差動(dòng)保護(hù)。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：
[0017] 在步驟（2)中，相電流突變量啟動(dòng)判據(jù)是指變壓器任一相電流的突變量是否大于 設(shè)定的啟動(dòng)電流I?，如果大于則差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)。所述啟動(dòng)電流I qd= 〇. 21 ，其中為變壓 器額定電流。
[0018] 在步驟（4)中，差動(dòng)電流二次諧波含量是指該相差動(dòng)電流的二次諧波和基波比 值，所述二次諧波含量預(yù)設(shè)值為15%。
[0019] 在步驟（5)中，修正前的比率制動(dòng)曲線即傳統(tǒng)的比率制動(dòng)曲線中，Itjpniin為最小動(dòng) 作電流，取Itsxniin= 〇. 21 e;I 」為第一個(gè)拐點(diǎn)制動(dòng)電流，取I 」=I e;I 2為第二個(gè)拐點(diǎn) 制動(dòng)電流，取IMS.2= 31 以第一個(gè)拐點(diǎn)〇為圓心，r = 0. 151 e為半徑做圓，與所述傳統(tǒng)的 比率制動(dòng)特性曲線相交于b、c兩點(diǎn)，以弧線be替換傳統(tǒng)的比率制動(dòng)特性曲線中的bo-co段 作為為修正后的比率制動(dòng)特性曲線；其中為變壓器額定電流。
[0020] 在步驟（6)中，所述二次諧波趨勢(shì)判據(jù)為半個(gè)周波內(nèi)該相差動(dòng)電流的二次諧波含 量下降值是否小于預(yù)定的趨勢(shì)閾值。所述趨勢(shì)閾值優(yōu)選為1%~3%。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：
[0022] 本發(fā)明所提出的一種計(jì)及直流偏磁對(duì)電流互感器的影響，防止在變壓器的和應(yīng)涌 流消失后，電流互感器局部暫態(tài)飽和造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的新方法。在直流偏磁直流與變壓 器和應(yīng)涌流共同作用下，使得電流互感器工作在飽和點(diǎn)附近，在和應(yīng)涌流消失后，電流互感 器局部暫態(tài)飽和，一二次側(cè)的電流的幅值不相等且存在相位偏移，導(dǎo)致計(jì)算的差動(dòng)電流幅 值較大，達(dá)到比率制動(dòng)的最小動(dòng)作電流；而此時(shí)制動(dòng)電流等于負(fù)荷電流，易落入動(dòng)作區(qū)，使 得差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。本發(fā)明提出利用二次諧波含量下降趨勢(shì)來識(shí)別由直流偏磁造成的電流互 感器局部暫態(tài)飽和，并修正比率制動(dòng)特性曲線以防止由于電流互感器局部暫態(tài)飽和造成誤 動(dòng)，解決了基于原有比率制動(dòng)特性曲線易發(fā)生誤動(dòng)的問題，同時(shí)在正常運(yùn)行（無直流偏磁） 及發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，仍根據(jù)差動(dòng)保護(hù)的傳統(tǒng)比率制動(dòng)特性曲線判斷，不影響動(dòng)作的靈敏度， 確保準(zhǔn)確性與可靠性，具有一定的工程實(shí)際意義。
【附圖說明】
[0023] 圖1為差動(dòng)保護(hù)傳統(tǒng)的比率制動(dòng)特性曲線；
[0024] 圖2為修正后的差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)特性曲線；圖3為實(shí)施例的仿真示意圖（T2在 Is合閘）；
[0025] 圖4為無直流偏磁情況下，T2在Is合閘使得Tl產(chǎn)生的A相和應(yīng)涌流波形示意圖 (標(biāo)幺值）；
[0026] 圖5為無直流偏磁情況下，和應(yīng)涌流消失后7. 2s~7. 4s段Tl的A相差動(dòng)電流波 形示意圖（標(biāo)幺值）；
[0027] 圖6為無直流偏磁情況下，Os~8s段Tl的A相差動(dòng)電流波的二次諧波含量示意 圖；
[0028] 圖7為有直流偏磁情況下，T2在Is合閘使得Tl產(chǎn)生的A相和應(yīng)涌流波形示意圖 (標(biāo)幺值）；
[0029] 圖8為有直流偏磁情況下，和應(yīng)涌流消失后7. 2s~7. 4s段Tl的A相差動(dòng)電流波 形示意圖（標(biāo)幺值）；
[0030] 圖9為有直流偏磁情況下，Os~8s段Tl的A相差動(dòng)電流波的二次諧波含量示意 圖；
[0031] 圖10為有直流偏磁情況下，和應(yīng)涌流消失后7. 2s~7. 4s段Tl的Y側(cè)A相電流 互感器一二次側(cè)電流對(duì)比示意圖（標(biāo)么值，二次側(cè)電流折算至一次側(cè)）；
[0032] 圖11為有直流偏磁情況下，Tl其A相鐵芯的磁滯曲線，左圖為Is~8s段Tl其A 相鐵芯的磁滯曲線，右圖為7. 2s~7. 4s段Tl其A相鐵芯的磁滯曲線；
[0033] 圖12是本發(fā)明實(shí)施方式中計(jì)及直流偏磁對(duì)電流互感器影響，防止在變壓器發(fā)生 和應(yīng)涌流消失后電流互感器局部暫態(tài)飽和，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)新方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合說明書附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0035] 一種計(jì)及直流偏磁對(duì)電流互感器影響，防止在變壓器發(fā)生和應(yīng)涌流時(shí)造成電流互 感器局部暫態(tài)飽和，使得差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的新方法。
[0036] 如圖12所示為本發(fā)明提出一種防止直流偏磁引起電流互感器飽和造成變壓器差 動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的方法流程圖，本發(fā)明防止在變壓器發(fā)生和應(yīng)涌流時(shí)造成電流互感器局部暫態(tài) 飽和。下面以變壓器接線方式為Y/dll為例進(jìn)行詳細(xì)介紹，所述方法包括以下步驟：
[0037] (1)采集變壓器星側(cè)三相電流互感器二次側(cè)的電流值瞬時(shí)值以及角側(cè)三相電流互 感器二次側(cè)的電流值瞬時(shí)值；
[0038] (2)實(shí)時(shí)計(jì)算變壓器星側(cè)和角側(cè)任一相電流的變化量A Ilt，如果變壓器星側(cè)和角 側(cè)任一相電流的變化量滿足變壓器突變量啟動(dòng)判據(jù)，則差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)，進(jìn)入步驟（3);
[0039] 設(shè)置相電流變化量△ I 的突變量啟動(dòng)判據(jù)：
[0040] AI,>Iqd (1)
[0041] 其中相電流變化量A I ^和啟動(dòng)電流I w的計(jì)算公式為：
[0043] 其中，設(shè)一個(gè)周波24點(diǎn)采樣，巾指代A，B，C三相，(k)為k個(gè)采樣點(diǎn)巾相的