一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统及方法，属于电力 保护设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，站用变压器承担为变电站站内设备的控制、照明、直流充电装置、检修电源 以及变电站内部人员生活用电提供交流电源的任务，为保证变电站及电力系统的安全运行 起着至关重要的作用。如果站用变压器发生故障时，将会直接造成变电站控制设备无法工 作、电力系统检修工作难以开展等严重影响，进而扩大此时间内电力系统故障的影响范围 和时间。所以站用变压器的安全可靠运行具有重要意义。
[0003] 随着电力应用越来越广泛，变电站的负荷也不断增加，然而变电站用变压器容量 一定，变电站扩容会导致现有的站用变压器保护无法解决的问题：站用变压器的定时限的 过流保护根据最大负荷电流整定，整定系数大于1，即在高于额定负荷电流一定值的情况下 保护才会动作。站用变压器负荷的增加可能造成站用变压器长期运行在略小于保护动作值 的情况下，或者故障持续时间不足以引起保护动作。但是，变压器长期运行于高于额定负载 的状态时，积累的热效应会给变压器绝缘和结构造成暂时性甚至永久性的损伤，严重时可 能导致变压器烧毁；另外还会减少变压器的绝缘寿命，根据GB/T1094. 7-2008油浸式变压 器负载导则：热点温度每比额定值高6度，绝缘材料的额定寿命就会减半。总之，现有站用 变压器保护不能对站用变压器长期运行在略小于保护动作定值，或者故障持续时间不足提 供准确有效的保护。
【发明内容】
[0004] 目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于时变功率窗的站用 变压器过负荷保护系统及方法。
[0005] 变压器过负荷保护本质上是为了保护变压器过负荷电流累积的热效应造成变压 器温升过高进而对变压器绕组的绝缘和结构造成的损害，目的是防止变压器长期过负荷运 行热效应累积造成变压器绕组温升过高的现象。现有的站用变压器过负荷保护以变压器一 次电流为监测量，动作电流Itjp整定值根据变压器额定一次电流值11Nm、可靠系数KMl、返回 系数Km整定，整定时间一般为10~15s，动作信号为发告警信号。
【主权项】
1. 一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统，包括电源模块、采样模块，其特 征在于：还包括解码模块、信号切换模块、处理模块、设定模块、输出模块、跳闸投运压板、冷 却装置； 所述电源模块输入220V交流电源，输出12V或24V的直流电源，用于给系统内各模块 供电； 所述采样模块输入电流模拟信号、电压模拟信号，经A/D转换，输出电流数字电气量、 电压数字电气量； 所述解码模块输入电流数字报文信号、电压数字报文信号，经光电信号转换、报文解 码，输出电流数字电气量、电压数字电气量；若无信号输入，则通过控制字方式告知信号切 换丰吴块； 所述信号切换模块可自由切换采样模块、解码模块的输出量至处理模块；或者信号切 换模块向处理模块输出解码模块的电流数字电气量、电压数字电气量；当信号切换模块接 收到控制字后，切换为采样模块的输出量输入至处理模块； 所述设定模块通过触摸屏或者键盘向处理模块输入额定功率P，采样频率f ; 所述处理模块根据采样频率接收每次的电流数字电气量、电压数字电气量，计算Λ t 时间内的分功率量wn ;计算长功率窗下分功率量wn之和Pn，计算短功率窗下分功率量wn之 和Pn' ；根据时钟t信号，比较Pi^ S，比较P n'与S' ； 所述输出模块根据'与S'比较的结果，输出不动作信号、输出告警信号、输出 冷却装置驱动信号、跳闸信号、自检信号； 所述解码模块、采样模块与信号切换模块相连接；信号切换模块、设定模块与处理模块 相连接，处理模块与输出模块相连接；所述输出模块与跳闸投运压板、冷却装置相连接。
2. 根据权利要求1所述的一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统及方法， 其特征在于：还包括显示模块、显示屏，所述显示模块用于将电流数字电气量、电压数字电 气量、额定功率、采样频率、时钟t信号、'与S'比较的结果均转换为显示信号，所 述处理模块、显示模块、显示屏依次相连接，显示屏用于显示显示模块转换的显示信号。
3. -种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一：采样电压数据流un、电流数据流in，采样时间差为△ t ;将电压数据流、电流数 据流分别进行线性处理，形成电流线性方程：in(t) =k2*At+in_i，电压线性方程：un(t)= M 八 t+un_1; 步骤二：计算每次采样分功率量wn，
步骤三：计算长功率窗：m-n = 30*60*f，长功率窗下的热功率总量Pn:P n= (wn+wn+l+--+Wnri+Wm);计算短功率窗：m' -n' = 5*60*f,短功率窗下的热功率总量Pn' ：Pn' =;所述长功率窗、短功率窗均设置为米样分功率量的个数，所述 热功率总量设置为相应采样个数的分功率量之和； 步骤四：输入站用变压器额定功率Ρ，计算标准比对值S :S = 2*Ρ*30*60, 2为长数据窗 超载系数；短功率窗比对值S' ：S' = I. 2*S/6,1. 2为短数据窗超载系数； 步骤五：计算时钟t信号，读取采样电流数据流in并计算有效值i n'，当in' > 0. 5*In时，In为额定电流量，计时开始；当i n' < 〇. 5*1"时，计时中止； 步骤六：当时钟t信号大于30分钟时，进入过负荷保护标准逻辑；当时钟t信号小于 30分钟时，进入过负荷保护防死区逻辑； 所述过负荷保护标准逻辑包括： 若Pn> S，经延时启动冷却装置，输出跳闸信号； 若S > Pn> 0. 8S，输出报警信号，经延时启动冷却装置； 0.8S，输出不动作； 所述过负荷保护防死区逻辑包括： 若Pn' > S'，经延时启动冷却装置，输出跳闸信号； 若S' >Pn' >0.8S'，输出报警信号，经延时启动冷却装置； SPn'彡0.8S'，输出不动作。
【专利摘要】本发明公开了一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统，包括电源模块、采样模块、解码模块、信号切换模块、处理模块、设定模块、输出模块、跳闸投运压板、冷却装置；所述解码模块、采样模块与信号切换模块相连接；信号切换模块、设定模块与处理模块相连接，处理模块与输出模块相连接；所述输出模块与跳闸投运压板、冷却装置相连接。本发明提供的一种基于时变功率窗的站用变压器过负荷保护系统及方法，可兼容IEC61850标准的数字信号及模拟信号输入，符合智能化变电站的趋势。总之本发明具有兼容模拟数字信号输入，抗干扰性强，反应迅速、准确，针对故障智能化反应等优点。
【IPC分类】H02H7-04
【公开号】CN104852352
【申请号】CN201510240375
【发明人】徐晶冉, 陈昊, 陈旭, 朱振伟, 徐雯, 顾小宇
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司检修分公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月13日