[發明專利]一種用于變壓器差動保護的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010761985.5
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111969558A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳爭光;王興國;劉一民;鄭少明;董鵬;杜丁香;周澤昕;郭雅蓉;曹虹;王書揚;戴飛揚;蔡文瑞;劉佳琪
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司華北分部
• 主分類號: H02H7/045
• 分類號: H02H7/045
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

本發明公開了一種用于變壓器差動保護的方法及系統，屬于電力系統及其自動化技術領域。本發明方法，包括：獲取變壓器勵磁涌動前期兩個周期的二次諧波波形，根據波形確定兩個周期的二次諧波的幅值；根據幅值確定二次諧波是由勵磁涌動引起，或直流偏磁引起；當二次諧波是由勵磁涌動引起時，變壓器進行閉鎖差動保護；當二次諧波是由直流偏磁引起時，變壓器保護不閉鎖，區內故障發生時正確動作。本發明能夠識別二次諧波產生的原因是因為勵磁涌流還是直流偏磁，消除了由變壓器直流偏磁產生的二次諧波對變壓器差動保護二次諧波制動判據的影響，保證變壓器差動保護的正確動作。

技術領域

本發明涉及電力系統及其自動化技術領域，并且更具體地，涉及一種用于變壓器差動保護的方法及裝置。

背景技術

超、特高壓直流輸電系統在單極閉鎖或檢修等特殊工況下會運行于單極-大地方式，此時接地極的額定入地電流可達3kA以上并在大地中形成一個恒定的電流通道，對大地的電位分布產生影響。接地極附近直接接地的變壓器中性點電位會因大地電位的變化而發生變化，導致直流電流進入交流變壓器從而在交流線路中形成回路。變壓器會因為直流電流進入勵磁回路產生的偏磁問題導致繼電保護裝置的誤動，產生一系列影響交流系統安全運行的問題。

電力變壓器在空載投入或外部故障切除后電壓恢復時會產生很大的勵磁涌流，由于變壓器鐵芯磁通的飽和及鐵芯材料的非線性特征，其值由于變壓器勵磁特性的不同也有所不同，一般可達到額定電流的6～8倍。若差動繼電器檢測到由勵磁涌流引起的不平衡電流可能導致變壓器差動保護的誤動作。為了防止由勵磁涌流引起差動保護的誤動，目前差動保護在工程上普遍采用二次諧波制動原理對保護進行閉鎖。二次諧波制動方法是根據勵磁涌流中含有大量二次諧波分量，而故障電流二次諧波含量較小的特點，當保護裝置檢測到差動電流中二次諧波含量大于整定值時就將差動繼電器閉鎖，以防止勵磁涌流引起的誤動。二

當二次諧波整定值取值較低時，有可能導致變壓器內部故障時延遲很大，甚至拒動，但能更好的避開勵磁涌流的影響。如果整定值取值較高，內部故障時雖能可靠及時動作，但有可能會因為勵磁涌流導致保護誤動。

由于變壓器的直流偏磁也會引起二次諧波，所以直流偏磁的加入可能會對二次諧波制動判據產生影響。如果直流磁通的方向和暫態磁通的方向一致，會使變壓器的磁通更大，飽和程度越深，從而使諧波的衰減速度減慢，會造成保護的動作時限更長，延遲更大。當兩者方向相反時，會削弱暫態磁通產生的影響，會使諧波的衰減速度加快，但有可能導致保護無法閉鎖，產生誤動。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種用于變壓器差動保護的方法，包括：

獲取變壓器勵磁涌動前期兩個周期的二次諧波波形，根據波形確定兩個周期的二次諧波的幅值；

根據幅值確定二次諧波是由勵磁涌動引起，或直流偏磁引起；

當二次諧波是由勵磁涌動引起時，變壓器進行閉鎖差動保護；

當二次諧波是由直流偏磁引起時，變壓器保護不閉鎖，區內故障發生時正確動作。

可選的，根據幅值確定二次諧波是由勵磁涌動引起，或直流偏磁引起的具體確定公式如下：

其中，為前一周期二次諧波的幅值，為后一周期二次諧波的幅值，ε為二次諧波幅值占基波幅值20％處的前一周期和后一周期二次諧波幅值的差值。

可選的，公式(1)進行確定前，需根據如下公式進行判斷：

是差流中的基波諧波分量，K₂為二次諧波制動比。

可選的，閉鎖差動保護過程中，檢測到跳閘信號后，控制不跳閘。

本發明還提出了一種用于變壓器差動保護的系統，包括：