一种在线自整定的变压器后备保护方法及系统与流程

1.本发明涉及电气系统及其自动化继电保护技术领域，并且更具体地，涉及一种在线自整定的变压器后备保护方法及系统、以及存储介质和电子设备。


背景技术：

2.变压器后备保护既可作为变压器本体差动保护和瓦斯保护的后备，也可对变压器外部故障引起的过电流起到保护作用，作为变压器各侧母线以及相邻出线的远后备保护。对于外部相间短路引起的变压器过电流，一般采用复压过流保护。对外部接地短路故障，采用零序电流保护或零序电压保护等。变压器采用复压过流保护后，虽然过电流元件的灵敏度提高了，但如果复合电压元件的灵敏度不高，变压器后备保护的整体灵敏度将会受到影响。由于线路故障几率比较高，如果故障线路自身的保护装置或断路器拒动，而主变该侧复压过流保护灵敏度不足，将使变压器长期通过较大的故障电流而不能切除故障，导致事故范围扩大，给电力系统带来严重的后果。
3.线路距离保护是利用保护安装处测量电压和测量电流的比值来进行故障识别和定位的保护方式，其具备无需通道、受运行方式影响小等优势，一直以来作为重要的保护类型，在国内外110kv及以上电压等级输电线路得到广泛应用。变压器阻抗保护也通常作为相邻线路后备保护，需要和线路距离保护在阻抗定值和时间定值上严格配合。传统的线路距离保护和变压器阻抗保护的动作定值和动作时延均为预先设定的固定值，因此电网结构改变或者运行方式改变后都需要进行重新计算。而传统距离保护的定值由调度人员根据系统接线方式及系统参数进行离线计算，定值整定完成后，由现场运行维护人员输入线路保护装置。但是不同厂家的距离保护原理及动作特征均不相同，造成距离保护定值差异较大，存在整定计算工作量大，定值适应性不强，整定计算效率低，整定环节多易出错等问题。
4.针对上述的现有技术中存在的传统变压器后备保护存在整定计算工作量大，定值适应性不强以及整定计算效率低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的传统变压器后备保护存在整定计算工作量大，定值适应性不强以及整定计算效率低的技术问题，本发明提供一种在线自整定的变压器后备保护方法及系统，以实现保护装置定值的在线自动整定，减少整定计算工作量，提高整定计算效率，同时通过保护定值的智能整定技术，实现变压器后备保护和相邻线路距离保护之间的协调配合。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种在线自整定的变压器后备保护方法，包括：
7.通过选相元件判别变压器的故障相别；
8.判别变压器的故障方向；
9.采用与故障相别对应的计算策略，计算变压器的故障阻抗，并基于故障阻抗计算变压器的保护测距；
10.根据保护测距计算变压器的阻抗保护动作时间；
11.根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作。
12.可选地，通过选相元件判别变压器的故障相别，包括：
13.在选相元件启动后，获取变压器故障前一定时间的负荷正序电流的幅值；
14.计算变压器故障后的三个单相电流幅值；
15.基于负荷正序电流的幅值和三个单相电流幅值，根据预设的判别条件，判别变压器的故障相别，其中故障相别包括相间故障、三相故障和单相故障。
16.可选地，判别变压器的故障方向，包括：
17.根据预设的判别规则，判别变压器的反方向/正方向是否发生故障；
18.根据判别的结果，确定变压器的故障方向。
19.可选地，根据预设的判别规则，判别变压器的反方向是否发生故障，包括：
20.判别变压器的零序反方向元件是否动作，得到第一结果；
21.判别变压器的负序反方向元件是否动作，得到第二结果；
22.判别变压器的三个相间反方向元件是否至少有两个动作，得到第三结果；
23.根据第一结果、第二结果和第三结果，判别变压器的反方向是否发生故障。
24.可选地，根据预设的判别规则，判别变压器的正方向是否发生故障，包括：
25.判别变压器的零序正方向元件是否动作，得到第四结果；
26.判别变压器的负序正方向元件是否动作，得到第五结果；
27.判别变压器的三个相间正方向元件是否至少有两个动作，得到第六结果；
28.根据第四结果、第五结果和第六结果，判别变压器的正方向是否发生故障。
29.可选地，当故障相别为相间短路故障时，该方法还包括：
30.利用以下公式计算变压器的故障阻抗zc：
[0031][0032]
式中，u
φφ
为实时电压，i
φφ
为实时电流；
[0033]
并且，利用以下公式计算变压器的保护测距：
[0034]
lc＝zc/z1[0035]
式中，zc为相间短路故障时变压器的故障阻抗，z1为单位长度正序阻抗。
[0036]
可选地，当故障相别为单相接地短路故障时，该方法还包括：
[0037]
利用以下公式作为迭代起点的计算公式，计算变压器的故障阻抗z
c(0)
：
[0038][0039]
式中，k＝(z
0-z1)/3z1为零序补偿系数，为保护安装处测量的零序电流，θ为线路正序阻抗角，zm是测量阻抗，为a相测量相电压，为a相测量相电流，j为虚数符号；
[0040]
在每次迭代计算时，根据判据是否满足进行迭代操作，其中判据满足条件为：
[0041][0042]
并且，利用以下公式计算变压器的保护测距lc：
[0043]
lc＝|z
c(n)
|/z1[0044]
式中，z
c(n)
为迭代计算n次后发生单相接地短路故障时变压器的故障阻抗，z1为单位长度正序阻抗。
[0045]
可选地，变压器的阻抗保护动作时间t
op
的计算公式如下：
[0046][0047]
式中，t
op.max
为用户整定的后备保护最长动作时间，lc为变压器的保护测距，l为线路全长，tj的含义如下式所示：
[0048][0049]
式中，l
max
为变压器的最大线路全长，t
max
为变压器的最长保护时间。
[0050]
可选地，根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作，包括：
[0051]
在有相间或接地方向元件判为反方向故障，并满足用户整定的允许跳闸的相电流或零序电流时，用计算得到的故障相间阻抗计时，计时小于预设时段动作时增加振荡闭锁，计时超过预设时段跳闸时取消振荡闭锁，到达用户跳分段时跳分段，或者到达跳母联时间时进行跳母联，并且在母联跳开后确认有故障的母线段。
[0052]
可选地，根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作，包括：
[0053]
在零序方向元件判为反方向时，按计算得到的故障阻抗和保护测距自定计时，并按用户整定的跳分段或母联的时间跳闸，母联跳开以后，确认有故障的母线段；
[0054]
按照计算得到的阻抗保护动作时间延时动作，计时小于预设时段动作时增加振荡闭锁，计时超过预设时段跳闸时取消振荡闭锁。
[0055]
可选地，母联跳开以后，满足以下5个条件之一，则判为有故障的母线段：
[0056]
条件一：正序相电压u1≦40v；
[0057]
条件二：负序相电压u2≥3v；
[0058]
条件三：三个正方向相间阻抗角均满足45
°
≤arg(u
φφ
/i
φφ
)≤90
°
；
[0059]
条件四：零序电流3i0≥用户允许跳闸的最小零序电流定值；
[0060]
条件五：负序电流3i2≥用户允许跳闸的最小零序电流定值。
[0061]
可选地，根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作，包括：
[0062]
在有相间或接地方向元件判为正方向故障时，按选相元件选出的故障相阻和保护测距计时，按照计算得到的阻抗保护动作时间延时动作，正方向距离保护延时到时，直接跳变压器的三侧断路器。
[0063]
根据本发明的另一个方面，提供了一种在线自整定的变压器后备保护系统，包括：
[0064]
故障相别判别模块，用于通过选相元件判别变压器的故障相别；
[0065]
故障方向判别模块，用于判别变压器的故障方向；
[0066]
第一计算模块，用于采用与故障相别对应的计算策略，计算变压器的故障阻抗，并基于故障阻抗计算变压器的保护测距；
[0067]
第二计算模块，用于根据保护测距计算变压器的阻抗保护动作时间；
[0068]
后备保护动作模块，用于根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作。
[0069]
根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。
[0070]
根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。
[0071]
从而，本发明针对变压器后备保护，提出了一种具备超长保护范围的在线自整定的变压器后备保护方法，无需用户整定阻抗定值和时间定值，动作时间根据故障测距自动计算，可以和下级线路的在线自整定距离保护严格配合。因此，本发明不仅可以作为变压器本体的后备保护，还可作为相邻线路的超远距离后备保护，实现了保护装置定值的在线自动整定，减少整定计算工作量，提高整定计算效率，同时通过保护定值达到了智能整定的目的。从而，解决了变压器保护作相邻长线路后备保护时灵敏度严重不足的问题，而且相比传统复压过流保护具有时间定值和阻抗定值免整定的优势，大大减少了运行人员的整定计算工作量。
附图说明
[0072]
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
[0073]
图1是本发明一示例性实施例提供的在线自整定的变压器后备保护方法的流程示意图；
[0074]
图2是本发明一示例性实施例提供的变压器后备保护反方向逻辑图；
[0075]
图3是本发明一示例性实施例提供的变压器后备保护正方向逻辑图；
[0076]
图4是本发明一示例性实施例提供的在线自整定的变压器后备保护系统的结构示意图；以及
[0077]
图5是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。
具体实施方式
[0078]
下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。
[0079]
应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0080]
本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
[0081]
还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
[0082]
还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
[0083]
另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0084]
还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
[0085]
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0086]
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
[0087]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0088]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0089]
本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。
[0090]
终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计
算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
[0091]
示例性方法
[0092]
图1是本发明一示例性实施例提供的在线自整定的变压器后备保护方法的流程示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图1所示，在线自整定的变压器后备保护方法100包括以下步骤：
[0093]
步骤101，通过选相元件判别变压器的故障相别。
[0094]
可选地，通过选相元件判别变压器的故障相别，包括：在选相元件启动后，获取变压器故障前一定时间的负荷正序电流的幅值；计算变压器故障后的三个单相电流幅值；基于负荷正序电流的幅值和三个单相电流幅值，根据预设的判别条件，判别变压器的故障相别，其中故障相别包括相间故障、三相故障和单相故障。
[0095]
通常，不同的系统发生不同类型的故障时，电流特征不同。在本发明实施例中，针对不同的故障特征，利用下面判据进行选相：
[0096]
(1)选相元件启动以后，追忆记住故障前40ms的负荷正序电流的幅值|i
fh1
|，计算出故障后三个单相电流幅值然后，按电流幅值大小排列，分别记为
[0097]
(2)先判别是否是相间故障，同时满足以下四个条件判为相间故障：
[0098][0099]
(3)再判别是否是三相故障，同时满足以下三个条件为三相故障：
[0100][0101]
(4)再判是否是单相故障，单相电流最大和最小的相都有可能是故障相。
[0102]
但两个非故障相有相似的特征，如果a相是明确的金属性故障，则故障相的电流要比其他两相大很多，所以如果同时可以直接选为故障相。
[0103]
假设发生本线发生受端高阻接地故障，故障相的电流会比其他两个非故障相小。如同时满足以下3个条件，可判为故障相：
[0104][0105]
(5)发生故障后，如上述几条均不满足，无法确定故障相，则按三个相间和三个单相阻抗都计算，用其中的最小阻抗计时跳闸，计算相关延时最小值为5.5s。
[0106]
步骤102，判别变压器的故障方向。
[0107]
可选地，判别变压器的故障方向，包括：根据预设的判别规则，判别变压器的反方向/正方向是否发生故障；根据判别的结果，确定变压器的故障方向。
[0108]
可选地，根据预设的判别规则，判别变压器的反方向是否发生故障，包括：判别变压器的零序反方向元件是否动作，得到第一结果；判别变压器的负序反方向元件是否动作，得到第二结果；判别变压器的三个相间反方向元件是否至少有两个动作，得到第三结果；根据第一结果、第二结果和第三结果，判别变压器的反方向是否发生故障。
[0109]
在本发明实施例中，反方向元件包括相间反方向元件、零序反方向元件和负序反方向元件。
[0110]
其中，相间反方向元件的判定逻辑为：先用记忆电压和突变量相间电流计算3个相间反方向元件，反方向元件判据如下：
[0111]
45
°
≦arg(u
φφ-40ms
/δi
φφ
)≦90
°
[0112]
其中，u
φφ-40ms
是启动前40ms的记忆电压，δi
φφ
为相间突变量电流，δi
φφ
＝i
φφ
－i
φφ-40ms
，同时用20ms傅氏基波，滤出正序电压，如正序电压u
φ1
≧0.1u
φn
(u
φn
为相电压的额定值)，则40ms以后，使用正序电压和实时电流做故障相的相间方向元件，不保持。相间方向元件判据为：
[0113]
45
°
≦arg(u
φφ1
/i
φφ
)≦90
°
[0114]
式中，u
φφ1
为正序电压，i
φφ
为实时电流。
[0115]
零序反方向元件的判据为：
[0116][0117]
式中，δ3u0、3u0、3i0分别为零序电压突变量、零序电压和零序电流。
[0118]
负序反方向元件的判据为：
[0119][0120]
式中，δ3u2、δ3u2、3i2分别为负序电压突变量、负序电压和负序电流。
[0121]
并且，反方向故障的综合判别逻辑为：满足以下条件之一则说明反方向发生了故障：
[0122]
(a)零序反方向元件动作；(b)负序反方向元件动作；(c)三个相间反方向元件至少有两个动作。
[0123]
在判为反方向有故障时，结合选相结果，如选为相间故障，则计算相间阻抗测距元件和其他条件。
[0124]
可选地，根据预设的判别规则，判别变压器的正方向是否发生故障，包括：判别变压器的零序正方向元件是否动作，得到第四结果；判别变压器的负序正方向元件是否动作，得到第五结果；判别变压器的三个相间正方向元件是否至少有两个动作，得到第六结果；根据第四结果、第五结果和第六结果，判别变压器的正方向是否发生故障。
[0125]
在本发明实施例中，正方向元件包括相间正方向元件、零序正方向元件和负序正方向元件。
[0126]
其中，相间正方向元件的判定逻辑为：先用记忆电压和突变量相间电流计算3个相间正方向元件，正方向元件判据为：
[0127]
225
°
≦arg(u
φφ-40ms
/δi
φφ
)≦270
°
[0128]
其中，u
φφ-40ms
是启动前40ms的记忆电压，为相间突变量电流，同时用20ms傅氏基波，滤出正序电压，如正序电压同时用20ms傅氏基波，滤出正序电压，如正序电压(u
φn
为相电压的额定值)，则40ms以后，使用正序电压和实时电流做故障相的相间方向元件，不保持。相间方向元件判据为：
[0129]
225
°
≦arg(u
φφ1
/i
φφ
)≦270
°
[0130]
式中，u
φφ1
为正序电压，i
φφ
为实时电流。
[0131]
零序正方向元件的判据为：
[0132][0133]
式中，δ3u0、3u0、3i0分别为零序电压突变量、零序电压和零序电流。
[0134]
负序正方向元件的判据为：
[0135][0136]
式中，δ3u2、3u2、3i2分别为负序电压突变量、负序电压和负序电流。
[0137]
并且，正方向故障的综合判别逻辑为：满足以下条件之一则说明正方向发生了故障：
[0138]
(a)零序正方向元件动作；(b)负序正方向元件动作；(c)三个相间正方向元件至少有两个动作。
[0139]
步骤103，采用与故障相别对应的计算策略，计算变压器的故障阻抗，并基于故障阻抗计算变压器的保护测距。
[0140]
在本发明实施例中，当选相元件选为相间短路故障时，利用以下公式计算变压器的故障阻抗zc：
[0141][0142]
式中，u
φφ
为实时电压，i
φφ
为实时电流；
[0143]
并且，利用以下公式计算变压器的保护测距：
[0144]
lc＝zc/z1[0145]
式中，zc为相间短路故障时变压器的故障阻抗，z1为单位长度正序阻抗。
[0146]
在本发明实施例中，当故障相别为单相接地短路故障时，利用以下公式作为迭代起点的计算公式，计算变压器的故障阻抗z
c(0)
：
[0147][0148]
式中，k＝(z
0-z1)/3z1为零序补偿系数，k＝(z
0-z1)/3z1为保护安装处测量的零序电流，θ为线路正序阻抗角，zm是测量阻抗，为a相测量相电压，为a相测量相电流，j为虚数符号；
[0149]
其中，零序电抗继电器判据为：
[0150][0151]
在每次迭代计算时，根据判据是否满足进行迭代操作，其中判据满足条件为：
[0152][0153]
并且，利用以下公式计算变压器的保护测距lc：
[0154]
lc＝|z
c(n)
|/z1[0155]
式中，z
c(n)
为迭代计算n次后发生单相接地短路故障时变压器的故障阻抗，z1为单位长度正序阻抗。
[0156]
在本发明实施例中，考虑迭代计算占用保护资源大，算力要求高，且多次迭代计算后收敛速度指数下降，因此可以迭代计算10次，10次以后停止迭代计算。
[0157]
步骤104，根据保护测距计算变压器的阻抗保护动作时间。
[0158]
可选地，变压器的阻抗保护动作时间t
op
的计算公式如下：
[0159][0160]
式中，t
op.max
为用户整定的后备保护最长动作时间，lc为变压器的保护测距，l为线路全长，tj的含义如下式所示：
[0161]
[0162]
式中，l
max
为变压器的最大线路全长，t
max
为变压器的最长保护时间。
[0163]
步骤105，根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作。
[0164]
可选地，根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作，包括：在有相间或接地方向元件判为反方向故障，并满足用户整定的允许跳闸的相电流或零序电流时，用计算得到的故障相间阻抗计时，计时小于预设时段动作时增加振荡闭锁，计时超过预设时段跳闸时取消振荡闭锁，到达用户跳分段时跳分段，或者到达跳母联时间时进行跳母联，并且在母联跳开后确认有故障的母线段。
[0165]
可选地，根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作，包括：在零序方向元件判为反方向时，按计算得到的故障阻抗和保护测距自定计时，并按用户整定的跳分段或母联的时间跳闸，母联跳开以后，确认有故障的母线段；按照计算得到的阻抗保护动作时间延时动作，计时小于预设时段动作时增加振荡闭锁，计时超过预设时段跳闸时取消振荡闭锁。
[0166]
在本发明实施例中，参见图2所示，反方向动作逻辑包括相间故障反方向动作逻辑和接地故障反方向逻辑。图2中所示的t1、t2、t3分别对应第一时限，第二时限和第三时限。其中，t1为固定时限(例如但不限于为1.5s)；t2为本发明提出来的计算时限，对应于上述步骤104计算得到的阻抗保护动作时间t
op
；t3为t2 0.5s。并且，t1、t2、t3分别对应三种保护动作策略，时间越晚，动作的范围越大。
[0167]
其中，相间故障反方向动作逻辑为：启动以后20ms时，如有相间或接地方向元件判为反方向故障，并满足用户整定的允许跳闸的相电流或零序电流，用选出的故障相间阻抗计时，计时小于预设时段(例如但不限于为1.5s)动作时，增加振荡闭锁。计时超过预设时段(例如但不限于为1.5s)跳闸时取消振荡闭锁。到达用户跳分段或母联时间时，跳分段或母联。母联跳开以后，要确认哪一段母线有故障。
[0168]
其中，接地故障反方向逻辑为：在启动后20ms时，如零序方向元件判为反方向，零序电流3i0≧3i
0yx
，(3i
0yx
是用户允许保护动作的零序电流)。可以按选出的故障相阻抗相测距和自动计时，并按用户整定的跳分段或母联的时间跳闸。母联跳开以后，要确认那一段母线有故障。
[0169]
然后，按照步骤104中计算的阻抗保护动作时间延时动作，计时小于预设时段(例如但不限于为1.5s)动作时，增加振荡闭锁。计时超过预设时段(例如但不限于为1.5s)跳闸时取消振荡闭锁。
[0170]
在本发明实施例中，分段或母联跳开以后，那一段母线是故障母线段，另一段母线是没有故障的。因此，分段或母联跳开以后，满足以下5个条件之一，则判为有故障的母线段：
[0171]
条件一：正序相电压u1≦40v；
[0172]
条件二：负序相电压u2≥3v；
[0173]
条件三：三个正方向相间阻抗角均满足45
°
≤arg(u
φφ
/i
φφ
)≤90
°
；
[0174]
条件四：零序电流3i0≥用户允许跳闸的最小零序电流定值；
[0175]
条件五：负序电流3i2≥用户允许跳闸的最小零序电流定值。
[0176]
此外，对判为故障母线的变压器保护装置，继续计算选相逻辑和方向元件，如选相
逻辑选出新的故障相，也应以新的故障相为准来测距和计时。相间和接地阻抗的计算方法与启动后20ms的计算相同。
[0177]
可选地，根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作，包括：在有相间或接地方向元件判为正方向故障时，按选相元件选出的故障相阻和保护测距计时，按照计算得到的阻抗保护动作时间延时动作，正方向距离保护延时到时，直接跳变压器的三侧断路器。
[0178]
在本发明实施例中，参见图3所示，正方向动作逻辑包括相间故障正方向动作逻辑和接地故障正方向逻辑。其中，图3所示的t4为正方向判别成立以后，按选相元件选出的故障相阻抗测距计时得到的计算时限，计时公式为上述步骤104所提出的计算公式。如图3所示，正方向距离保护延时到时，直接跳变压器三侧断路器。如果正方向和反方向故障判据均成立，则按正方向距离保护测距计时，按相关规定跳闸。
[0179]
此外，与相邻线路距离保护配合方法为：当变压器下级线路的距离保护也采用如步骤103和步骤104中的测距公式和计时公式时，变压器后备保护在测距结果中固定增加5km，保证变压器阻抗保护在反方向故障时和下级线路距离保护严格配合。
[0180]
从而，本发明针对变压器后备保护，提出了一种具备超长保护范围的在线自整定的变压器后备保护方法，无需用户整定阻抗定值和时间定值，动作时间根据故障测距自动计算，可以和下级线路的在线自整定距离保护严格配合。因此，本发明不仅可以作为变压器本体的后备保护，还可作为相邻线路的超远距离后备保护，实现了保护装置定值的在线自动整定，减少整定计算工作量，提高整定计算效率，同时通过保护定值达到了智能整定的目的。从而，解决了变压器保护作相邻长线路后备保护时灵敏度严重不足的问题，而且相比传统复压过流保护具有时间定值和阻抗定值免整定的优势，大大减少了运行人员的整定计算工作量。
[0181]
示例性系统
[0182]
图4是本发明一示例性实施例提供的在线自整定的变压器后备保护系统的结构示意图。如图4所示，系统400包括：
[0183]
故障相别判别模块410，用于通过选相元件判别变压器的故障相别；
[0184]
故障方向判别模块420，用于判别变压器的故障方向；
[0185]
第一计算模块430，用于采用与故障相别对应的计算策略，计算变压器的故障阻抗，并基于故障阻抗计算变压器的保护测距；
[0186]
第二计算模块440，用于根据保护测距计算变压器的阻抗保护动作时间；
[0187]
后备保护动作模块450，用于根据故障方向和阻抗保护动作时间，采用对应的保护策略对变压器执行相应的后备保护动作。
[0188]
可选地，故障相别判别模块410具体用于：
[0189]
在选相元件启动后，获取变压器故障前一定时间的负荷正序电流的幅值；
[0190]
计算变压器故障后的三个单相电流幅值；
[0191]
基于负荷正序电流的幅值和三个单相电流幅值，根据预设的判别条件，判别变压器的故障相别，其中故障相别包括相间故障、三相故障和单相故障。
[0192]
可选地，故障方向判别模块420具体用于：
[0193]
根据预设的判别规则，判别变压器的反方向/正方向是否发生故障；
[0194]
根据判别的结果，确定变压器的故障方向。
[0195]
可选地，根据预设的判别规则，判别变压器的反方向是否发生故障，包括：
[0196]
判别变压器的零序反方向元件是否动作，得到第一结果；
[0197]
判别变压器的负序反方向元件是否动作，得到第二结果；
[0198]
判别变压器的三个相间反方向元件是否至少有两个动作，得到第三结果；
[0199]
根据第一结果、第二结果和第三结果，判别变压器的反方向是否发生故障。
[0200]
可选地，根据预设的判别规则，判别变压器的正方向是否发生故障，包括：
[0201]
判别变压器的零序正方向元件是否动作，得到第四结果；
[0202]
判别变压器的负序正方向元件是否动作，得到第五结果；
[0203]
判别变压器的三个相间正方向元件是否至少有两个动作，得到第六结果；
[0204]
根据第四结果、第五结果和第六结果，判别变压器的正方向是否发生故障。
[0205]
可选地，当故障相别为相间短路故障时，第一计算模块430具体用于：
[0206]
利用以下公式计算变压器的故障阻抗zc：
[0207][0208]
式中，u
φφ
为实时电压，i
φφ
为实时电流；
[0209]
并且，利用以下公式计算变压器的保护测距：
[0210]
lc＝zc/z1[0211]
式中，zc为相间短路故障时变压器的故障阻抗，z1为单位长度正序阻抗。
[0212]
可选地，当故障相别为单相接地短路故障时，第一计算模块430具体用于：
[0213]
利用以下公式作为迭代起点的计算公式，计算变压器的故障阻抗z
c(0)
：
[0214][0215]
式中，k＝(z
0-z1)/3z1为零序补偿系数，为保护安装处测量的零序电流，θ为线路正序阻抗角，zm是测量阻抗，为a相测量相电压，为a相测量相电流，j为虚数符号；
[0216]
在每次迭代计算时，根据判据是否满足进行迭代操作，其中判据满足条件为：
[0217][0218]
并且，利用以下公式计算变压器的保护测距lc：
[0219]
lc＝|z
c(n)
|/z1[0220]
式中，z
c(n)
为迭代计算n次后发生单相接地短路故障时变压器的故障阻抗，z1为单位长度正序阻抗。
[0221]
可选地，变压器的阻抗保护动作时间t
op
的计算公式如下：
[0222][0223]
式中，t
op.max
为用户整定的后备保护最长动作时间，lc为变压器的保护测距，l为线路全长，tj的含义如下式所示：
[0224][0225]
式中，l
max
为变压器的最大线路全长，t
max
为变压器的最长保护时间。
[0226]
可选地，后备保护动作模块450具体用于：
[0227]
在有相间或接地方向元件判为反方向故障，并满足用户整定的允许跳闸的相电流或零序电流时，用计算得到的故障相间阻抗计时，计时小于1.5s动作时增加振荡闭锁，计时超过1.5s跳闸时取消振荡闭锁，到达用户跳分段时跳分段，或者到达跳母联时间时进行跳母联，并且在母联跳开后确认有故障的母线段。
[0228]
可选地，后备保护动作模块450具体用于：
[0229]
在零序方向元件判为反方向时，按计算得到的故障阻抗和保护测距自定计时，并按用户整定的跳分段或母联的时间跳闸，母联跳开以后，确认有故障的母线段；
[0230]
按照计算得到的阻抗保护动作时间延时动作，计时小于1.5s动作时增加振荡闭锁，计时超过1.5s跳闸时取消振荡闭锁。
[0231]
可选地，母联跳开以后，满足以下5个条件之一，则判为有故障的母线段：
[0232]
条件一：正序相电压u1≦40v；
[0233]
条件二：负序相电压u2≥3v；
[0234]
条件三：三个正方向相间阻抗角均满足45
°
≤arg(u
φφ
/i
φφ
)≤90
°
；
[0235]
条件四：零序电流3i0≥用户允许跳闸的最小零序电流定值；
[0236]
条件五：负序电流3i2≥用户允许跳闸的最小零序电流定值。
[0237]
可选地，后备保护动作模块450具体用于：
[0238]
在有相间或接地方向元件判为正方向故障时，按选相元件选出的故障相阻和保护测距计时，按照计算得到的阻抗保护动作时间延时动作，正方向距离保护延时到时，直接跳变压器的三侧断路器。
[0239]
本发明的实施例的在线自整定的变压器后备保护系统400与本发明的另一个实施例的在线自整定的变压器后备保护方法100相对应，在此不再赘述。
[0240]
示例性电子设备
[0241]
图5是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。图5图示了根据本发明实施例的电子设备的框图。如图5所示，电子设备50包括一个或多个处理器51和存储器52。
[0242]
处理器51可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。
[0243]
存储器52可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器51可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本发明的各个实施例的软件程序的对在线自整定的变压器后备保护方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入系统53和输出系统54，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
[0244]
此外，该输入系统53还可以包括例如键盘、鼠标等等。
[0245]
该输出系统54可以向外部输出各种信息。该输出设备54可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
[0246]
当然，为了简化，图5中仅示出了该电子设备中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。
[0247]
示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质
[0248]
除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的对在线自整定的变压器后备保护方法中的步骤。
[0249]
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
[0250]
此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的对在线自整定的变压器后备保护方法中的步骤。
[0251]
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可
以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0252]
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
[0253]
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0254]
本发明中涉及的器件、系统、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、系统、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
[0255]
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
[0256]
还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
[0257]
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。