[發明專利]大型電力變壓器主動保護方法和裝置

有效

• 申請號: 202110207379.3
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113078615B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 鄭玉平;吳崇昊;潘書燕;吳通華;龍鋒;萬洛飛;郝治國;齊波;熊小伏
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國網電力科學研究院有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司;南瑞集團有限公司
• 主分類號: H02H7/04
• 分類號: H02H7/04;H02H7/045;H01F27/40
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 丁朋華

本發明公開了一種大型電力變壓器主動保護方法和裝置，包括：通過傳感器獲取電力變壓器的若干個物理量信息；根據所述物理量信息構建主判據和輔助判據，根據主判據和輔助判據進行變壓器主動保護；所述物理量信息包括：電力變壓器的脈沖電流、游離氣體組分與含量、油中溶解氣體組分與含量、超聲信號、油流流速、壓力信號、光譜信號、變壓器漏磁通信息和特高頻信號。本發明自適應于變壓器從缺陷發展至故障的特征判別，實現傳統變壓器保護的防線前移，對于全面提升繼電保護性能，防范變壓器由嚴重缺陷發展成惡性故障，提高變壓器與電網協同安全運行水平，具有重要的科學意義和工程價值。

技術領域

本發明涉及繼電保護技術領域，具體涉及一種大型電力變壓器主動保護方法和裝置。

背景技術

大型油浸式電力變壓器內部發生大電流短路故障時，現有變壓器保護即使快速動作，但由于油箱內巨大電弧能量引起絕緣油高溫裂解氣化，壓力過大油箱破裂而造成爆炸。此類事件時有發生，根據CIGRE變壓器A2.33工作組2013 年統計結果，當電力變壓器內部發生電弧短路故障時，因繼電保護靈敏度和動作速度不足，不能及時阻斷故障發展，導致約54％的變壓器發生油箱開裂甚至起火爆炸，極大地威脅了電網安全和人身安全。同時變壓器保護誤動仍然時有發生，對電網安全造成嚴重威脅，如特高壓變壓器空投時因勵磁涌流導致差動保護誤動，直流輸電工程換流變屢次因油流涌動引起重瓦斯保護誤動而造成單極閉鎖，某電網曾發生一次外部短路沖擊造成3臺500kV變壓器重瓦斯保護的同時誤動跳閘。

繼電保護是保障設備安全的最后防線，承擔著快速隔離故障、避免變壓器燒損和故障擴大化的重要作用。變壓器保護長期以來動作正確率低于線路保護，運行中仍存在勵磁涌流導致差動保護誤動或慢動、輕微匝間故障靈敏度低和瓦斯保護受外部故障沖擊引起誤動等問題，長期困擾變壓器保護的原理問題仍然沒有得到很好地解決。審視現有保護原理的不足，其根源在于對變壓器故障暫態過程尤其是內部物理場的變化規律認識不足，利用的信息較為單一，僅為端部電氣量和油流涌動。電力變壓器是電路-磁場耦合的非線性系統，目前的研究對內部故障及外部擾動下變壓器多物理場驅動及耦合機制認識不深入，缺乏準確刻畫暫態激勵下各參量動態變化過程的分析方法和模型，對內部故障的特征參量關聯規律及外部擾動下特征參量變化規律認識不全面，制約了保護用特征量的選擇和原理的改進。需要發展新的保護方法，提升對輕微故障的反應靈敏度和動作速度，增強對勵磁涌流和外部擾動等復雜工況的適應能力。

現有繼電保護是一種故障發生后的“被動式”保護，為了及時發現變壓器的早期缺陷，目前已經有大量的學者對變壓器在線監測開展了研究，諸如油色譜分析、局放監測、溫度監測等相關方向取得了豐富的成果，并廣泛應用于設備檢修輔助決策。在線監測重視缺陷檢測的靈敏度，反映的是長時間尺度(月～年～數年)的狀態變化，因此對短時間尺度(分鐘～小時～天)的嚴重缺陷，其判斷準確性存在不足。當早期缺陷不能被及時發現并繼續演化為內部故障時，對變壓器可能已造成嚴重損傷。例如某電網500kV變壓器差動保護動作跳閘，解體檢查發現高壓繞組因突發性嚴重放電造成匝間短路燒損，故障當天油色譜監測正常。這表明變壓器內部缺陷的發展過程存在突變特征，依靠單一參量難以有效反映設備狀態的改變。在線監測和繼電保護在檢測變壓器狀態改變過程中雖然對象相同，但二者之間在特征量檢測靈敏度、監測時間尺度、判斷置信度和依據結果處置的方式上存在較大差異，對于介于早期局部放電缺陷發展為電弧放電的故障之間的快速發展階段尚不能提供有效的保護。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明提供一種大型電力變壓器主動保護方法和裝置，解決了現有電力變壓器保護不能在局部放電發展為電弧放電的過程做出靈敏、快速判斷，不能主動將保護防線前移的問題，實現在變壓器由缺陷發展為故障前及時將變壓器切除，降低變壓器的受損程度。

為了實現上述目標，本發明采用如下技術方案：一種大型電力變壓器主動保護方法，包括：

通過傳感器獲取電力變壓器的若干個物理量信息；

根據所述物理量信息構建主判據和輔助判據，根據主判據和輔助判據進行變壓器主動保護；