一种基于等效励磁电感及电压变化量时序关系识别变压器内部故障的保护方法和系统与流程

本发明属于继电保护，尤其涉及一种基于等效励磁电感及电压变化量时序关系识别变压器内部故障的保护方法和系统。

背景技术：

1、差动保护作为变压器的主保护，具有灵敏性高、动作快速等优点，但由于无法实时预知变压器各种工况变化过程中是否会产生涌流，致使涌流闭锁判据需贯穿故障辨识全过程，因此，差动保护动作时间一般在20ms以上。高比例新能源大规模接入时电力电子电源故障电流呈现明显的幅相受控、频率偏移、高谐波等特征，导致依赖工频相量的变压器差动保护灵敏性不足、速动性下降，严重威胁系统安全运行。

2、变压器发生内部故障时的等效模型为励磁支路与故障支路的并联结构，故障时等效励磁电感和正常运行或外部故障时相比会下降2个数量级以上，等效励磁电感具有正常运行或外部故障时较大，区内故障时较小，铁芯饱和时在高值与低值之间周期性波动的特征。现有基于励磁电感的保护原理采用变压器各侧电压电流实时计算t型等效模型励磁电感，利用内、外故障及铁芯饱和时励磁电感特征差异构建保护判据，可以准确识别内、外部故障和涌流，完全不受新能源电源频偏、谐波、穿越性电流影响，但由于涌流影响，保护动作时间一般大于20ms，速动性不足。

技术实现思路

1、变压器内部故障时，电压幅值、相位突变，等效励磁电感变小，但外部故障时电压幅值、相位突变，也可能导致铁芯饱和，励磁电感下降，同时产生涌流，仅基于等效励磁电感和电压变化量特征识别内部故障的方法会误判涌流为故障。正常运行变压器发生外部故障时，电压突变后需累积一段时间的非周期分量铁芯磁链，铁芯才会进入磁饱和状态，导致励磁电感急剧下降，因此，本发明提出一种基于等效励磁电感、电压变化量及其时序关系识别变压器故障的保护方法和系统。

2、为实现上述发明目的，本发明具体采用以下技术方案。

3、一种基于等效励磁电感及电压变化量时序关系识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于，所述保护方法包括：

4、采集正常运行变压器各侧相电压和电流，计算等效励磁电感变化量、变压器各侧电压变化量短窗积分值、差流变化量和制动电流变化量短窗积分值；

5、当变压器各侧电压变化量短窗积分值的最大值满足第一突变条件时，展宽第一时间t1，在第一时间t1内，若等效励磁电感变化量满足第二突变条件，则判定发生变压器内部故障，并展宽第二时间t2；

6、在第二时间t2内，基于差流变化量和制动电流变化量短窗积分值，判断是否满足变压器变化量差动保护元件动作条件，若满足则差动保护装置动作，否则闭锁差动保护。

7、本发明进一步包括以下优选方案。

8、优选地，

9、所述等效励磁电感变化量的计算方法为：

10、

11、其中，为当前采样点计算的等效励磁电感，为当前采样点前一个周波采样时刻计算的平均等效励磁电感，为一周波采样点数。

12、进一步优选地，

13、所述等效励磁电感计算方法为：

14、

15、其中，为当前采样点，为上一采样点，为当前采样点计算的等效励磁电感，为当前采样点的电压采样值，为当前采样点的差流采样值，为上一采样点差流采样值，为两个采样点之间的时间间隔。

16、进一步优选地，

17、在计算等效励磁电感时，对于变压器分相差动保护，差流取分相差流，电压取对应相电压，对于纵差保护，差流取纵差差流，电压取对应线电压。

18、进一步优选地，

19、所述第一突变条件为：，

20、所述第二突变条件为：，

21、其中，为变压器各侧电压变化量短窗积分值的最大值，为电压变化量浮动门槛，δ1为电压突变门槛值，为等效励磁电感变化量，为等效励磁电感变化量浮动门槛，δ2为等效励磁电感突变门槛值。

22、所述电压变化量浮动门槛计算方法为：

23、

24、其中，为当前采样点计算的电压变化量浮动门槛值，为当前采样点计算的电压变化量短时积分值的最大值，为上一采样点计算的电压变化量浮动门槛值，当取值为1时，；、为电压变化量增大时的系数，<；、为电压变化量减小时的系数，<；满足，。

25、所述等效励磁电感变化量浮动门槛计算方法为：

26、

27、其中，为当前采样点计算的等效励磁电感浮动门槛值，为当前采样点计算的等效励磁电感变化量，为上一采样点计算的等效励磁电感浮动门槛值，当取值为1时，；、为等效励磁电感变化量增大时的系数，<；、为等效励磁电感变化量减小时的系数，<；满足，。

28、进一步优选地，

29、所述δ1为（0.04~0.1），δ2为（0. 1~0.5），为变压器对应侧额定电压，为当前周波平均等效励磁电感。

30、进一步优选地，

31、变化量差动保护元件动作条件为：

32、

33、其中，为经差分滤波后差流变化量短窗积分值，为经差分滤波后制动电流变化量短窗积分值，δ3为固定门槛，取（0. 15~0.3）ie，ie为变压器额定电流，为制动系数，取0. 2~0.5。

34、进一步优选地，

35、所述t1为1~3ms，t2取值为3~5ms；

36、所述短窗积分值是指当前采样点之前的半波积分值。

37、本申请同时请求保护一种基于前述保护方法的变压器内部故障保护系统，其特征在于，包括：

38、数据采集模块，用于采集变压器各侧相电压和电流数据；

39、计算模块，用于计算电压变化量、差动电流、差动电流变化量、等效励磁电感、平均等效励磁电感、等效励磁电感变化量、电压变化量短窗积分值、差流变化量和制动电流变化量短窗积分值；

40、故障识别模块，用于判断发生变压器内部故障，判别条件为电压突变和等效励磁电感突变同时出现；

41、保护动作模块，用于在满足变压器发生内部故障条件且变化量差动保护元件满足时启动保护装置进行保护动作。

42、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据前述基于等效励磁电感及电压变化量时序识别变压器故障的保护方法。

43、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据前述基于等效励磁电感及电压变化量时序识别变压器故障的保护方法。

44、与现有变压器保护技术相比，本发明具有如下显著优点：

45、1、不受新能源电源故障电流限幅、穿越性特性影响，保护灵敏度高，对变压器轻微匝间故障具有较高的灵敏度；

46、2、采用时域算法，不受新能源故障电流频偏、高谐波影响，保护速动性好，变压器发生内部严重故障时保护动作时间小于5ms；

47、3、保护方法简单实用，易于工程实现，定值无需整定。

1.一种基于等效励磁电感及电压变化量时序关系识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于，所述保护方法包括：

2.根据权利要求1所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

10.根据权利要求1或9所述的识别变压器内部故障的保护方法，其特征在于：

11.一种基于权利要求1-10任一项所述保护方法的变压器内部故障保护系统，其特征在于，包括：

12.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-10任一项所述的基于等效励磁电感及电压变化量时序关系识别变压器内部故障的保护。

13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-10任一项所述的基于等效励磁电感及电压变化量时序关系识别变压器内部故障的保护方法。