一种基于光学CT的起动备用变压器断相检测方法与流程

本发明涉及发电厂起动备用变压器系统的保护监测领域，更具体地涉及发电厂起动备用变压器系统断相故障的检测方法。

背景技术：

在电力系统中，由于各种原因导致的非全相运行，会引起发电机过热或烧毁，导致发电厂厂用电系统的异常，不仅对电厂是一个重大的损失，也给电力系统的安全运行带来了极大的威胁，因此，如何防止电力系统内的非全相运行事故，必须引起我们的重视。

世界核电运营者协会(wano)在2015年的经验反馈(soer2015-1safetychallengesfromopenphaseevents)中着重提到了几起核电站的断相故障，以及由此导致的严重后果，希望引起行业内重视，制定出相应的安全防范措施。

如2012年1月30日，美国拜伦核电站2号机组由于345kv开关站的瓷绝缘套管上的引线掉落，导致起动备用变压器(核电站称之为“辅助变stationauxiliarytransformer”)高压侧的高阻接地故障，这个故障引起了两台辅助变c相单相断线。c相失压导致辅助变产生了不平衡电压，反应堆保护系统正确的判别了6.9kv母线电压的不平衡，反应堆停堆。同时导致由辅助变sat供电的几台大型电机，由于相电流过流而跳闸，包括重要厂用水泵，设备冷却水泵等。大约过了8分钟，电压的不正常指示和就地报告发现2号辅助变冒烟，主控室操纵员手动断开辅助变所带的4kv安全级母线的进线断路器，进而使应急柴油机给4kv安全级母线供电。该事件暴露了开关站的设备故障导致断相，保护和自动装置没有相应报警，没有及时被运行人员发现，导致出现反应堆停堆及辅助变损坏的事故。

其他还有诸如brucea1号机组，forsmark3号机组，vandellos2号机组在过去几年间都发生过严重程度不一的断相故障，引发了一系列的事件，严重威胁着核电站的安全运行。而发电厂的启动备用变压器长期处于空载状态，因此电流很小，相当于额定电流0.08％，常规的电磁式ct测量不到。截止目前，还未见发电厂尤其是核电站起动备用变压器断相检测类产品的公开报导。

韩国水力原子力株式会社有1篇申请号为cn201480017545.1专利名称为：用于通过使用罗氏线圈来检测核电站中的备用变压器的连接线断相的设备的专利文件中提到了通过罗氏线圈检测核电站备用变压器一次侧y连接线上的电流来反应备用变压器的断相故障。但是该方法不能指出发生断相故障的相别；且和备用变压器单相接地故障特征(此时一次侧y连接线上也会流过接地电流)有一定重叠，断相故障判别不具有唯一性；其采用的罗氏线圈，对接地零序电流的测量范围及效果亦未见相关描述。

技术实现要素：

本发明的目的是：提出一种基于光学ct的起动备用变压器断相故障检测方法，可以灵敏准确的识别空载工况下起动备用变压器系统的断相故障，提高起动备用变压器系统运行的安全可靠性。

本发明采取的技术方案是：一种基于光学ct的起动备用变压器断相检测方法，包括以下步骤：

步骤1：采用光学ct测量起动备用变压器高压侧三相电流；

步骤2：断相检测装置接收光学ct输出的电流信号，实时计算起动备用变压器高压侧三相电流，根据电流判断是否发生断相故障；

步骤3：判定发生断相故障时，经过设定延时发出报警信号或动作于跳闸。

进一步地，所述光学ct的参数选择根据起动备用变压器的额定电压、电流、环境温度、现场安装条件、起动备用变压器空载电流参数确定。

进一步地，断相检测装置直接接收光学ct输出的电流信号或者通过合并单元接收光学ct输出的电流信号。

进一步地，断相检测装置直接接收光学ct输出的电流信号时通信规约符合iec60044-8标准。

进一步地，断相检测装置通过合并单元接收光学ct输出的电流信号时通信规约符合iec61850-9-2标准。

进一步地，所述步骤2中判断是否发生断相故障的具体方法是：当某相电流低于设定门槛值时，判定为该相发生断相故障；判别公式如下：

ip＜k1×ip.0(1)

式(1)中，ip为实时检测到的起动备用变压器高压侧某相电流，ip.0为空载工况下起动备用变压器高压侧该相电流值，该数值可在起动备用变压器出厂试验报告中查询得到，也可现场实测。k1为可靠系数，取值范围为0.5～0.8，默认为0.6。

进一步地，所述步骤2中判断是否发生断相故障的具体方法是：当起动备用变压器高压侧某相电流不满足对称性时，判定为某相发生断相故障；判别公式如下：

式(2)、(3)、(4)分别对应a、b、c相断线，其中为实时计算的起动备用变压器高压侧三相电流基波相量；起动备用变压器系统三相对称无故障时，其线电流和相电流间满足1.732倍关系；一旦发生单相断线，则健全相的线电流远大于断线相电流。k2为可靠系数，取值范围为0.25～0.4，默认为0.35。

进一步地，步骤3中所述设定延时的定值范围为0.1s～30.0s，默认为10.0s。

本发明的有益效果是：通过柔性光学ct的应用，检测起动备用变压器高压侧较小的空载电流，灵敏可靠的鉴别其断相故障并发出报警信号，解决了发电厂起动备用变压器缺乏断相故障检测功能的难题，可有效提高发电厂起动备用变压器系统的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明的一个典型应用接线图，

图2是本发明设计的断相故障判别逻辑图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：本发明设计了一种基于光学ct的起动备用变压器断相故障检测方法。以某核电站220kv起动备用变压器系统为例说明该方法的具体实施方式。

电气主接线图以及起动备用变压器断相故障检测装置的接线如附图1所示。起动备用变压器为三相三绕组变压器，yn/d-11/d-11接线，高压侧为220kv双母线接线，低压侧为分裂绕组，共接有4个6kv厂用段。在高压侧套管出线处安装柔性光学ct，断相检测装置接入模拟量为高压侧三相电流(光学ct，通信协议满足iec611850-9-2或iec60044-8标准)。

实施核电站起动备用变压器高压侧断相故障检测的具体步骤如下：

1、断相检测装置实时计算起动备用变压器高压侧相电流ip和三相电流相量

2、根据现场实测数据或者起动备用变压器出厂试验报告数据，设定起动备用变压器高压侧断相判别电流定值。据对起动备用变压器高压侧空载电流的统计，ip.0一般在0.2～0.5a，可靠系数k1取值范围为0.5～0.8，则断相判别相电流定值范围一般为0.1～0.4a。本例中起动备用变压器空载相电流为0.248a，可靠系数取为0.6，则k1×ip.0计算得0.149a。

3、光学ct采集回路自检，如有异常则闭锁装置并发报警信号。

4、在光学ct采集回路工作正常情况下进入断相故障判别逻辑。

5、如果某相电流实时计算值满足公式(1)，经过设定延时则发断相故障报警信号。

ip＜k1×ip.0(1)

6、如果某相电流实时计算值满足公式(2)、(3)、(4)中的任意一个，经过设定延时则发断相故障报警信号。k2为可靠系数，默认为0.35。

7、为躲过起动备用变压器及相邻系统的各种故障暂态干扰，延时定值设定为10.0s。

8、当某相电流实时计算值不满足断相判据，则进入下一相电流判别，a、b、c三相循环判定。

采用上述方法，通过光学ct的应用，实时监测核电站起动备用变压器高压侧三相空载电流，当某相电流满足断相判据时判定为该相断相故障，经过设定延时发出报警信号，提醒操作员进行及时处理。

该方法可解决空载工况下起动备用变压器高压侧单相断线故障难以判别的问题，提高了发电厂起动备用变压器系统运行的安全可靠性。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何等同替换或改动，并不超出本发明保护范围。