一种移相变压器差动保护实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种移相变压器差动保护的实现方法，属于电气工程继电保护技术领 域。
【背景技术】
[0002] 在铝电解、碱电解、盐电解、化工等工业领域，大量使用整流移相变压器。移相变压 器具有以下三个功能：①实现一、二次侧线电压的相位偏移以消除谐波；②变换得到需要 的二次侧电压；③实现整流器与电网间的电气隔离。
[0003] 移相变压器特殊的功能决定了其特殊的电气结构，与普通变压器不同，移相变压 器二次绕组通常有多组。根据移相绕组的不同，移相变压器可分为高压侧移相和低压侧移 相。当为高压侧移相时，高压绕组通常采用外延三角接线方式或"8"字形接线方式，如图1 所示。当为低压侧移相时，低压绕组通常采用外延三角接线方式，如图2所示。
[0004] 移相变压器为多绕组变压器，绕组间的相位差各不相同，例如36脉波整流移相变 低压侧移相相位分别为-20, -10, 0, 10, 20, 30。变压器差动保护需要对各侧接入电流的相 位进行补偿，以确保变压器正常运行时无差流，内部故障时有差流。普通电力变压器通常为 整钟点数接线方式，如Y0,A-11接线，Y，A-1接线，差流计算时仅需将Y-A相位转换， 即IA' =IA-IB，或IA' =IA-IC，B、C相以此类推。而移相变压器各绕组之间相位差不为 整钟点数（30° )，因而无法通过简单加减法实现电流相位补偿，差流计算比较复杂，必须 重新设计差流计算方法。
[0005]目前，出于现场施工条件、投资成本以及技术难度等方面考虑，移相变压器普遍仅 配置速断过流和瓦斯保护，未装设差动保护。由于移相变压器低压侧绕组多，内部变比多 变，造成其阻抗不易计算，因此给定值整定带来麻烦。另外，速断过流不能反映变压器内部 匝间短路、区内高阻接地等故障，因此保护的灵敏度较低。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提高移相变压器保护的灵敏度和可靠 性，本发明提出一种移相变压器差动保护实现方法，可以适用于任意接线组别、任意相位差 的变压器。
[0007] 本发明采用如下技术方案：一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体 包括如下步骤：
[0008] 步骤SS1实时采集变压器各侧绕组电流；
[0009] 步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3 ;
[0010] 步骤SS3根据折算后的电流计算差流；
[0011] 步骤SS4判别差动电流是否大于动作门槛，若差动电流大于门槛，差动保护动作 切除变压器。
[0012] 优选地，所述步骤SS1所述的各侧绕组电流包括高压绕组电流iha、ihb、ih。，低压 1~n绕组电流iUa、iw、;[&，其中j= 1，2An。
[0013] 优选地，所述步骤SS2具体包括如下步骤：设高压侧绕组额定电压为UhN，高压侧绕 组CT变比为CTh，低压侧额绕组定电压为U1N，低压侧绕组CT变比为，低压侧绕组与高压 侧绕组相位差为0，根据变压器的基本特性，有
[0014]
(1)
[0015] S中，'.=i，!'CT：； L」um*crh
[0016] 基于任意一个相量可以由两个正交的相量表示，设：
[0017]
(2)
[0018] 式中I为高压侧绕组A相电流相量，h、I为低压侧绕组A、B相电流相量；由 于三相电流对称，因此有：
[0019]
(3)
[0020] 联合式⑴~（3)，可解得：[0021]
⑷
[0022] 式（2)给出了高压侧绕组与低压侧绕组电流的等效关系，也即是将低压侧绕组电 流折算到高压侧绕组电流的计算方法，即：
[0023]
(5)
[0024] i'lja=k
[0025] irijb=k
[0026] i'ljc=kniljc+kj2ilja (6)
[0027] 其中，式（6)即为高压侧绕组电流与低压侧绕组电流关系式。
[0028] 优选地，所述步骤SS3具体包括如下步骤：式（6)同样适用于采样值的折算，折算 后两者的相位已一致，进而直接进行差流计算，即：
[0029] ida=iha+i' la
[0030] idb=ihb+i,ic (7)
[0031] idc=ihc+i' la
[0032] 式（7)即为移相角度为f的双绕组变压器的差流计算公式，将其推广到低压侧有n 个绕组，并且各绕组移相角度任意的移相变压器，则差流计算公式为：
[0033]
[0034] ( 8 )
[0035]
[0036] 其中，iha、ihb、ih。为高压绕组电流，ilja、iljb、L。为低压1~n绕组
[0037] 电流，j= 1，2An。
[0038] 本发明所达到的有益效果：本发明不仅适用于普通电力变压器，而且适用于多绕 组、任意接线组别、任意相位差的移相变压器，具有极强的通用性，解决了目前移相变压器 (包括整流变压器）因差流难以计算而无法实现差动保护的现状。
【附图说明】
[0039] 图1是高压侧移相时，高压绕组采用外延三角接线方式或"8"字形接线方式的示 意图。
[0040] 图2是低压侧移相时，低压绕组通常采用外延三角接线方式。
[0041] 图3是本发明的一种移相变压器差动保护的实现方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042] 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。
[0043] 图3是本发明的一种移相变压器差动保护的实现方法的流程图，本发明采用如下 技术方案：一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
[0044] 步骤SS1实时采集变压器各侧绕组电流；所述步骤SS1所述的各侧绕组电流包括 高压绕组电流iha、ihb、ih。，低压1~n绕组电流i^、i^、：^。，其中j= 1，2An;
[0045] 步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3 ;所述步骤SS2具体包 括如下步骤：设高压侧绕组额定电压为UhN，高压侧绕组CT变比为CTh，低压侧额绕组定电压 为U1N，低压侧绕组CT变比为，低压侧绕组与高压侧绕组相位差为@，根据变压器的基本 特性，有
[0046] ⑴
[0047] 其中
[0048] 基于任意一个相量可以由两个正交的相量表示，设：
[0049]
(J)
[0050] 式中为高压侧绕组A相电流相量，为低压侧绕组A、B相电流相量；由 于三相电流对称，因此有：
[0051] (3)
[0052] 联合式⑴~（3)，可解得：
[0053]
(4)
[0054] 式（2)给出了高压侧绕组与低压侧绕组电流的等效关系，也即是将低压侧绕组电 流折算到高压侧绕组电流的计算方法，即：
[0055]
C；5)
[0056] irlja=k
[0057] irijb=k
[0058] i'ljc=kniljc+kj2ilja (6)
[0059] 其中，式（6)即为高压侧绕组电流与低压侧绕组电流关系式。
[0060] 步骤SS3根据折算后的电流计算差流；所述步骤SS3具体包括如下步骤：式（6) 同样适用于采样值的折算，折算后两者的相位已一致，进而直接进行差流计算，即：
[0061] ida=iha+i' la
[0062] idb=ihb+irlc (7)
[0063] idc=ihc+i' la
[0064] 式（7)即为移相角度为P的双绕组变压器的差流计算公式，将其推广到低压侧有n 个绕组，并且各绕组移相角度任意的移相变压器，则差流计算公式为：
[0065]
[0066] ( 8 )
[0067]
[0068] 其中，iha、ihb、ih。为高压绕组电流，ilja、iljb、L。为低压1~n绕组
[0069] 电流，j= 1，2An。
[0070] 步骤SS4判别差动电流是否大于动作门滥，若差动电流大于门滥，差动保护动作 切除变压器。
[0071] 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。
【主权项】
1. 一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤： 步骤SSl实时采集变压器各侧绕组电流； 步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3 ; 步骤SS3根据折算后的电流计算差流； 步骤SS4判别差动电流是否大于动作门滥，若差动电流大于门滥，差动保护动作切除 变压器。2. 根据权利要求1所述的一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，所述步骤 SSl所述的各侧绕组电流包括高压绕组电流iha、ihb、ih。，低压1~η绕组电流 其中 j = 1，2Λη。3. 根据权利要求2所述的一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，所述步骤 SS2具体包括如下步骤：设高压侧绕组额定电压为UhN，高压侧绕组CT变比为CTh，低压侧额 绕组定电压为U 1n，低压侧绕组CT变比为CT1，低压侧绕组与高压侧绕组相位差为V，根据变 压器的基本特性，有基于任意一个相量可以由两个正交的相量表示，设：式中为高压侧绕组A相电流相量，为低压侧绕组A、B相电流相量；由于三 相电流对称，因此有：联合式⑴~（3)，可解得：式（2)给出了高压侧绕组与低压侧绕组电流的等效关系，也即是将低压侧绕组电流折 算到高压侧绕组电流的计算方法，即：其中，式（6)即为高压侧绕组电流与低压侧绕组电流关系式。4. 根据权利要求3所述的一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，所述步骤 SS3具体包括如下步骤：式（6)同样适用于采样值的折算，折算后两者的相位已一致，进而 直接进行差流计算，即：式（7)即为移相角度为P的双绕组变压器的差流计算公式，将其推广到低压侧有η个 绕组，并且各绕组移相角度任意的移相变压器，则差流计算公式为：其中，iha、ihb、ih。为高压绕组电流，i i.ja、ii.jb、ii.j。为低压1~η绕组电流，j = 1，2Λη。
【专利摘要】本发明公开了一种移相变压器差动保护实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤SS1实时采集变压器各侧绕组电流；步骤SS2将低压侧各绕组电流折算到高压侧，转入步骤SS3；步骤SS3根据折算后的电流计算差流；步骤SS4判别差动电流是否大于动作门槛，若差动电流大于门槛，差动保护动作切除变压器。本发明不仅适用于普通电力变压器，而且适用于多绕组、任意接线组别、任意相位差的移相变压器，具有极强的通用性，解决了目前移相变压器(包括整流变压器)因差流难以计算而无法实现差动保护的现状。
【IPC分类】H02H7/045
【公开号】CN105186452
【申请号】CN201510573765
【发明人】胡兵, 郭晓, 韩行军, 陈实, 张尧, 行武
【申请人】南京国电南自电网自动化有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月10日