申请/专利权人：南京电研电力自动化股份有限公司

申请日：2019-02-22

公开（公告）日：2021-05-07

公开（公告）号：CN109884448B

主分类号：G01R31/62(20200101)

分类号：G01R31/62(20200101);G01R31/72(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.05.07#授权;2019.07.09#实质审查的生效;2019.06.14#公开

摘要：本发明公开了变压器匝间故障的快速判别方法，在变压器带负荷正常运行时，通过故障分量的差动，将负荷电流的影响去除，由于使用了故障分量，变压器负荷以及CT特性的影响减少，可以降低差动动作门槛，这样提供了变压器保护装置的动作灵敏度，使故障快速切除；在变压器空投时，综合二次谐波和波形间断角判据，当变压器空投侧波形无间断，且二次谐波含量在一定范围内，则说明存在故障，变压器保护装置动作，克服了常规做法是等到涌流消失以后，匝间故障继续发展到差流满足动作条件，此时才开始保护动作的技术缺陷。

主权项：1.变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：变压器保护装置启动，进行谐波总含量高低判别，若谐波总含量判定为低，则进行故障分量差动判别，降低K值，否则转入变压器是否空投判别，K为制动系数；步骤SS2：进行变压器是否空投判别，若变压器是否空投判定为否，则退出本判据，进入常规判据，若变压器是否空投判定为是，则转入奇次谐波含量高低判别；步骤SS3：进行奇次谐波含量高低判别，若奇次谐波含量判定为高，则退出本判据，进入常规判据，若奇次谐波含量判定为低，则转入二次谐波含量高低判别；步骤SS4：进行二次谐波含量高低判别，若二次谐波含量高低判定为低，则退出本判据，进入常规判据，若二次谐波含量高低判定为高，则进入间断角判据判别；步骤SS5：进行间断角判据判别，若间断角判据判定为波形有间断，则退出本判据，进入常规判据，若间断角判据判定为波形无间断，则判定为有匝间故障，变压器保护装置开启动作；所述常规判据为：将变压器各侧稳态量电流绝对值最大的一侧作为稳态量差动保护的一端，将变压器其余侧的稳态量电流之和等效定为稳态量差动保护的另一端，所述稳态量差动保护的两端电流分别为IM、IE-M，稳态量差动电流记为IE，其中IE-M＝IE-IM，则变压器稳态量差动保护动作方程为：|IE|大于或等于Iset，其中Iset为稳态量差动保护设定的阈值。

全文数据：变压器匝间故障的快速判别方法技术领域本发明涉及一种变压器匝间故障的快速判别方法，属于变压器故障切除技术领域。背景技术当变压器绕组绝缘遭到破坏，变压器会发生匝间短路故障，由于此故障发生初期时故障电流变压器差流较小，很难识别，目前典型的判别方法是等待变压器匝间故障由小到大慢慢发展，等故障发展到足够大时，会导致变压器的差动电流变大，当变压器的差动电流满足动作条件时，则变压器微机综合自动化保护装置动作，切除变压器各侧开关。现有技术中存在对变压器的匝间故障的反应不够灵敏，切除故障的时候较长，对变压器的损伤较大的技术缺陷。发明内容本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，提出一种变压器匝间故障的快速判别方法，解决现有技术中存在对变压器的匝间故障的反应不够灵敏，切除故障的时候较长，对变压器的损伤较大的技术缺陷。本发明采用在变压器带负荷正常运行时，由于有负荷电流的影响，导致此时出现匝间故障时的故障特征不明显，差动保护动作不够灵敏。本方案的做法是通过故障分量的差动，将负荷电流的影响去除，由于使用了故障分量，变压器负荷以及CT特性的影响减少，可以降低差动动作门槛，这样提供了变压器保护装置的动作灵敏度，使故障快速切除。本发明采用在变压器空投时，由于有励磁涌流的影响，导致匝间故障的波形和励磁涌流的波形互相叠加，变压器保护装置往往由于涌流的影响，会闭锁保护装置，常规做法是等到涌流消失以后，匝间故障继续发展到差流满足动作条件，此时保护动作。本方案的做法是综合二次谐波和波形间断角判据，当变压器空投侧波形无间断，且二次谐波含量在一定范围内，则说明存在故障，变压器保护装置动作。本发明具体采用如下技术方案：变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：变压器保护装置启动，进行谐波总含量高低判别，若谐波总含量判定为低，则进行故障分量差动判别，降低K值，否则转入变压器是否空投判别，K为制动系数；步骤SS2：进行变压器是否空投判别，若变压器是否空投判定为否，则退出本判据，进入常规判据，若变压器是否空投判定为是，则转入奇次谐波含量高低判别；步骤SS3：进行奇次谐波含量高低判别，若奇次谐波含量判定为高，则退出本判据，进入常规判据，若奇次谐波含量判定为低，则转入二次谐波含量高低判别；步骤SS4：进行二次谐波含量高低判别，若二次谐波含量高低判定为低，则退出本判据，进入常规判据，若二次谐波含量高低判定为高，则进入间断角判据判别；步骤SS5：进行间断角判据判别，若间断角判据判定为波形有间断，则退出本判据，进入常规判据，若间断角判据判定为波形无间断，则判定为有匝间故障，变压器保护装置开启动作。作为一种较佳的实施例，所述常规判据为：将变压器各侧稳态量电流绝对值最大的一侧作为稳态量差动保护的一端，将变压器其余侧的稳态量电流之和等效定为稳态量差动保护的另一端，所述稳态量差动保护的两端电流分别为IM、IE-M，稳态量差动电流记为IE，其中IE-M＝IE-IM，则变压器稳态量差动保护动作方程为：|IE|大于等于Iset，其中Iset为稳态量差动保护设定的阈值。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1中的所述谐波总含量高低判别具体包括：设定变压器的谐波总含量阈值Hmax，变压器保护装置实时采集变压器的谐波总含量H与谐波总含量阈值Hmax进行比较，若H大于等于Hmax，则谐波总含量判定为高，转入变压器是否空投判别，K为制动系数，否则H小于Hmax，则谐波总含量判定为低，进行故障分量差动判别，降低K值。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中的所述变压器是否空投判别具体包括：设定变压器的空载含量阈值H1max，变压器保护装置实时采集变压器的空载含量H1与空载含量阈值H1max进行比较，若H1大于等于H1max，则变压器空投判别判定为是，转入奇次谐波含量判别，否则H1小于H1max，则变压器空投判别判定为否，退出本判据，进入常规判据。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3中的所述奇次谐波含量高低判别具体包括：设定变压器的奇次谐波含量阈值H2max，变压器保护装置实时采集变压器的奇次谐波含量H2与奇次谐波含量阈值H2max进行比较，若H2大于等于H2max，则奇次谐波含量判定为高，退出本判据，进入常规判据，否则H2小于H2max，则奇次谐波含量判定为低，进入二次谐波含量高低判别。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS4中的所述二次谐波含量高低判别具体包括：设定变压器的二次谐波含量阈值H3max，变压器保护装置实时采集变压器的二次谐波含量H3与二次谐波含量阈值H3max进行比较，若H3大于等于H3max，则二次谐波含量判定为高，进入间断角判据判别，否则H2小于H2max，则二次谐波含量判定为低，退出本判据，进入常规判据。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS5中的所述间断角判据判别具体包括：若变压器保护装置采集的变压器空投侧的谐波含量波形无间断，则判定变压器有匝间故障，变压器保护装置开启动作，若变压器保护装置采集的变压器空投侧的谐波含量波形有间断，则退出本判据，进入常规判据。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1中的故障分量差动判别具体包括：将变压器各侧故障分量电流绝对值最大的一侧作为故障分量差动保护的一端，将其余侧的故障分量电流之和等效定为故障分量差动保护的另一端，所述故障分量差动保护的两端电流分别为KIM、KIE-M，故障分量差动电流记为KIE，其中KIE-M＝KIE-KIM，故障分量差动判别方程为：|KIE|大于等于KIset，其中KIset分别为突变量电流、负序电流及零序电流附加条件设定的阈值，K为制动系数。作为一种较佳的实施例，所述故障分量差动电流为突变量电流、负序电流或零序电流中的任一种。作为一种较佳的实施例，所述谐波含量为谐波电流或者谐波电压。本发明所达到的有益效果：本发明针对如何解决现有技术中存在对变压器的匝间故障的反应不够灵敏，切除故障的时候较长，对变压器的损伤较大的技术缺陷，第一，本发明通过降低故障分量的差动的动作门槛，提供非空投状态下，变压器保护装置发生匝间故障的灵敏度，可以在轻微的匝间故障时，变压器保护装置灵敏的动作；第二，本发明空投状态下，通过谐波和间断角的综合判据，可以快速的判别匝间故障，并在40ms内出口，而常规的做法，往往需要等待涌流退去，匝间故障发展达到动作值才出口，时效性大大降低了。附图说明图1是本发明的优选实施例的方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明从以下两个方面进行设计。第一，本发明采用在变压器带负荷正常运行时，由于有负荷电流的影响，导致此时出现匝间故障时的故障特征不明显，差动保护动作不够灵敏，本发明的做法是通过故障分量的差动，将负荷电流的影响去除，由于使用了故障分量，变压器负荷以及CT特性的影响减少，可以降低差动动作门槛，这样提供了变压器保护装置的动作灵敏度，使故障快速切除。第二，本发明在变压器空投时，由于有励磁涌流的影响，导致匝间故障的波形和励磁涌流的波形互相叠加，变压器保护装置往往由于涌流的影响，会闭锁保护装置，常规做法是等到涌流消失以后，匝间故障继续发展到差流满足动作条件，此时保护动作。本发明的做法是综合二次谐波和波形间断角判据，当变压器空投侧波形无间断，且二次谐波含量在一定范围内，则说明存在故障，变压器保护装置动作。如图1所示的是本发明的优选实施例的方法流程图，下面具体介绍本发明的技术方案：变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：变压器保护装置启动，进行谐波总含量高低判别，若谐波总含量判定为低，则进行故障分量差动判别，降低K值，否则转入变压器是否空投判别，K为制动系数；步骤SS2：进行变压器是否空投判别，若变压器是否空投判定为否，则退出本判据，进入常规判据，若变压器是否空投判定为是，则转入奇次谐波含量高低判别；步骤SS3：进行奇次谐波含量高低判别，若奇次谐波含量判定为高，则退出本判据，进入常规判据，若奇次谐波含量判定为低，则转入二次谐波含量高低判别；步骤SS4：进行二次谐波含量高低判别，若二次谐波含量高低判定为低，则退出本判据，进入常规判据，若二次谐波含量高低判定为高，则进入间断角判据判别；步骤SS5：进行间断角判据判别，若间断角判据判定为波形有间断，则退出本判据，进入常规判据，若间断角判据判定为波形无间断，则判定为有匝间故障，变压器保护装置开启动作。作为一种较佳的实施例，所述常规判据为：将变压器各侧稳态量电流绝对值最大的一侧作为稳态量差动保护的一端，将变压器其余侧的稳态量电流之和等效定为稳态量差动保护的另一端，所述稳态量差动保护的两端电流分别为IM、IE-M，稳态量差动电流记为IE，其中IE-M＝IE-IM，则变压器稳态量差动保护动作方程为：|IE|大于等于Iset，其中Iset为稳态量差动保护设定的阈值。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1中的所述谐波总含量高低判别具体包括：设定变压器的谐波总含量阈值Hmax，变压器保护装置实时采集变压器的谐波总含量H与谐波总含量阈值Hmax进行比较，若H大于等于Hmax，则谐波总含量判定为高，转入变压器是否空投判别，K为制动系数，否则H小于Hmax，则谐波总含量判定为低，进行故障分量差动判别，降低K值。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中的所述变压器是否空投判别具体包括：设定变压器的空载含量阈值H1max，变压器保护装置实时采集变压器的空载含量H1与空载含量阈值H1max进行比较，若H1大于等于H1max，则变压器空投判别判定为是，转入奇次谐波含量判别，否则H1小于H1max，则变压器空投判别判定为否，退出本判据，进入常规判据。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3中的所述奇次谐波含量高低判别具体包括：设定变压器的奇次谐波含量阈值H2max，变压器保护装置实时采集变压器的奇次谐波含量H2与奇次谐波含量阈值H2max进行比较，若H2大于等于H2max，则奇次谐波含量判定为高，退出本判据，进入常规判据，否则H2小于H2max，则奇次谐波含量判定为低，进入二次谐波含量高低判别。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS4中的所述二次谐波含量高低判别具体包括：设定变压器的二次谐波含量阈值H3max，变压器保护装置实时采集变压器的二次谐波含量H3与二次谐波含量阈值H3max进行比较，若H3大于等于H3max，则二次谐波含量判定为高，进入间断角判据判别，否则H2小于H2max，则二次谐波含量判定为低，退出本判据，进入常规判据。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS5中的所述间断角判据判别具体包括：若变压器保护装置采集的变压器空投侧的谐波含量波形无间断，则判定变压器有匝间故障，变压器保护装置开启动作，若变压器保护装置采集的变压器空投侧的谐波含量波形有间断，则退出本判据，进入常规判据。作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1中的故障分量差动判别具体包括：将变压器各侧故障分量电流绝对值最大的一侧作为故障分量差动保护的一端，将其余侧的故障分量电流之和等效定为故障分量差动保护的另一端，所述故障分量差动保护的两端电流分别为KIM、KIE-M，故障分量差动电流记为KIE，其中KIE-M＝KIE-KIM，故障分量差动判别方程为：|KIE|大于等于KIset，其中KIset分别为突变量电流、负序电流及零序电流附加条件设定的阈值，K为制动系数。作为一种较佳的实施例，所述故障分量差动电流为突变量电流、负序电流或零序电流中的任一种。作为一种较佳的实施例，所述谐波含量为谐波电流或者谐波电压。本发明的核心在于：通过谐波条件，去适当降低故障分量差动的动作门槛；在空投状态下，通过谐波和间断角的特征去快速的判别匝间故障。需要说明的是：谐波harmonicwave，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量；额定频率为基波频率奇数倍的谐波，被称为“奇次谐波”，如3、5、7次谐波；额定频率为基波频率偶数倍的谐波，被称为“偶次谐波”，如2、4、6、8次谐波；一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：变压器保护装置启动，进行谐波总含量高低判别，若谐波总含量判定为低，则进行故障分量差动判别，降低K值，否则转入变压器是否空投判别，K为制动系数；步骤SS2：进行变压器是否空投判别，若变压器是否空投判定为否，则退出本判据，进入常规判据，若变压器是否空投判定为是，则转入奇次谐波含量高低判别；步骤SS3：进行奇次谐波含量高低判别，若奇次谐波含量判定为高，则退出本判据，进入常规判据，若奇次谐波含量判定为低，则转入二次谐波含量高低判别；步骤SS4：进行二次谐波含量高低判别，若二次谐波含量高低判定为低，则退出本判据，进入常规判据，若二次谐波含量高低判定为高，则进入间断角判据判别；步骤SS5：进行间断角判据判别，若间断角判据判定为波形有间断，则退出本判据，进入常规判据，若间断角判据判定为波形无间断，则判定为有匝间故障，变压器保护装置开启动作。2.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述常规判据为：将变压器各侧稳态量电流绝对值最大的一侧作为稳态量差动保护的一端，将变压器其余侧的稳态量电流之和等效定为稳态量差动保护的另一端，所述稳态量差动保护的两端电流分别为IM、IE-M，稳态量差动电流记为IE，其中IE-M＝IE-IM，则变压器稳态量差动保护动作方程为：|IE|大于等于Iset，其中Iset为稳态量差动保护设定的阈值。3.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述步骤SS1中的所述谐波总含量高低判别具体包括：设定变压器的谐波总含量阈值Hmax，变压器保护装置实时采集变压器的谐波总含量H与谐波总含量阈值Hmax进行比较，若H大于等于Hmax，则谐波总含量判定为高，转入变压器是否空投判别，K为制动系数，否则H小于Hmax，则谐波总含量判定为低，进行故障分量差动判别，降低K值。4.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述步骤SS2中的所述变压器是否空投判别具体包括：设定变压器的空载含量阈值H1max，变压器保护装置实时采集变压器的空载含量H1与空载含量阈值H1max进行比较，若H1大于等于H1max，则变压器空投判别判定为是，转入奇次谐波含量判别，否则H1小于H1max，则变压器空投判别判定为否，退出本判据，进入常规判据。5.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述步骤SS3中的所述奇次谐波含量高低判别具体包括：设定变压器的奇次谐波含量阈值H2max，变压器保护装置实时采集变压器的奇次谐波含量H2与奇次谐波含量阈值H2max进行比较，若H2大于等于H2max，则奇次谐波含量判定为高，退出本判据，进入常规判据，否则H2小于H2max，则奇次谐波含量判定为低，进入二次谐波含量高低判别。6.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述步骤SS4中的所述二次谐波含量高低判别具体包括：设定变压器的二次谐波含量阈值H3max，变压器保护装置实时采集变压器的二次谐波含量H3与二次谐波含量阈值H3max进行比较，若H3大于等于H3max，则二次谐波含量判定为高，进入间断角判据判别，否则H2小于H2max，则二次谐波含量判定为低，退出本判据，进入常规判据。7.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述步骤SS5中的所述间断角判据判别具体包括：若变压器保护装置采集的变压器空投侧的谐波含量波形无间断，则判定变压器有匝间故障，变压器保护装置开启动作，若变压器保护装置采集的变压器空投侧的谐波含量波形有间断，则退出本判据，进入常规判据。8.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述步骤SS1中的故障分量差动判别具体包括：将变压器各侧故障分量电流绝对值最大的一侧作为故障分量差动保护的一端，将其余侧的故障分量电流之和等效定为故障分量差动保护的另一端，所述故障分量差动保护的两端电流分别为KIM、KIE-M，故障分量差动电流记为KIE，其中KIE-M＝KIE-KIM，故障分量差动判别方程为：|KIE|大于等于KIset，其中KIset分别为突变量电流、负序电流及零序电流附加条件设定的阈值，K为制动系数。9.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述故障分量差动电流为突变量电流、负序电流或零序电流中的任一种。10.根据权利要求1所述的变压器匝间故障的快速判别方法，其特征在于，所述谐波含量为谐波电流或者谐波电压。

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