專利名稱：一種區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝置技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及繼電保護(hù)技術(shù)，具體是一種用來區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障 電流然后決定是否跳閘的裝置。背景技術(shù)：
為了保證電力系統(tǒng)及電力變壓器的安全運(yùn)行，一般在其上都設(shè)有繼電保護(hù)裝 置， 一旦發(fā)現(xiàn)變壓器區(qū)內(nèi)故障，則快速將變壓器從系統(tǒng)中切除以避免嚴(yán)重后果。 然而變壓器在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)勵磁涌流現(xiàn)象，其產(chǎn)生的高電流信號常會被誤認(rèn) 為是故障電流而引起跳閘，造成不必要的損失，因而需要通過收集變壓器相關(guān)數(shù) 據(jù)以區(qū)分勵磁涌流與故障電流，并對勵磁涌流可能引起的跳閘進(jìn)行制動。
現(xiàn)有的區(qū)分勵磁涌流與故障電流的判斷裝置主要有兩種分相制動和或門制動。
分相制動的原理如圖11所示，比率差動信號反應(yīng)差動電流(Icd)與制動電流 (Izd)之比，當(dāng)兩者比值大于比率差動整定值(Kzd)并且差動電流大于差動門檻 (Imk)時(shí)，比率差動信號輸出邏輯l，否則輸出為0。即
led / Izd > Kzd
led > Imk
兩式同時(shí)成立時(shí)，比率差動信號輸出l。
諧波制動信號為該相差動電流中二次諧波(l2Cd)與基波(hcd)之比，當(dāng)比值大 于諧波比整定值(K2Zd)時(shí)，輸出邏輯l 。艮P:
I2cd / I!cd > K2zd
當(dāng)上式成立時(shí)，諧波制動信號邏輯l。
當(dāng)跳閘信號為l時(shí)，則控制跳閘，否則則不發(fā)出跳閘信號。這種制動方法的 反應(yīng)速度較快，切除及時(shí)，但是容易導(dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動作。變壓器差動保 護(hù)動作后，工作人員又要進(jìn)行油氣分析、絕緣檢査，這給工作人員帶來大量的工 作，又要花費(fèi)一定的時(shí)間，延長了檢修時(shí)間，同時(shí)，變壓器和電網(wǎng)又要經(jīng)受再次 勵磁涌流的沖擊，影響了系統(tǒng)的安全性以及變壓器線圈間的絕緣性。
或門制動如圖12所示，這種制動方式比較可靠，但是當(dāng)變壓器合閘于內(nèi)部 故障時(shí)，或門制動易導(dǎo)致保護(hù)延時(shí)動作。此外，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中遠(yuǎn)距離輸電設(shè)備
及靜止無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用，使得暫態(tài)故障電流中二次諧波含量也比較高，且衰 減比較慢，采用或門制動不利于保護(hù)快速切除故障，影響了系統(tǒng)的安全性。
實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種區(qū)分變壓器勵磁涌流 與故障電流的自適應(yīng)判斷裝置，以快速、可靠地判斷區(qū)分勵磁涌流與故障電流， 并及時(shí)作出制動，保證系統(tǒng)的安全性。
為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案 一種區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流 的自適應(yīng)判斷裝置，其特征在于它包括一與門單元，與門單元的輸出端為判決結(jié) 果輸出端，與門單元具有三個輸入端，第一輸入端為比率差動信號輸入端；與門 單元的第二輸入端則與一反向單元的輸出端相連，該反向單元的輸入端為諧波制
動信號輸入端；與門單元的第三輸入端則和一與非門單元的輸出端相連，該與非 門單元的兩輸入端分別連接諧波增大判斷模塊和適時(shí)或門諧波制動判斷模塊組。
判決結(jié)果輸出端輸出跳閘信號，諧波增大判斷模塊發(fā)出諧波增大信號，適時(shí)或門 諧波制動判斷模塊組發(fā)出適時(shí)或門諧波制動信號。當(dāng)比率差動信號為1且諧波制 動信號為0且諧波增大信號或適時(shí)或門諧波制動信號為0時(shí)則發(fā)出跳閘信號，否 則則不發(fā)出跳閘信號。本實(shí)用新型包括了技術(shù)中的分相制動和或門制動兩種結(jié) 構(gòu)，正常情況下只投入分相制動，在出現(xiàn)惡劣涌流情況下，投入適時(shí)或門制動， 但是，如果此時(shí)發(fā)現(xiàn)差動電流二次諧波不增大，則取消或門制動，自動形成分相 制動。本實(shí)用新型將現(xiàn)有技術(shù)中的分相制動和或門制動優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)比率 差動信號和諧波制動信號來判斷得出制動信號保證了在變壓器發(fā)生內(nèi)部各種故 障情況下能快速及時(shí)動作，而根據(jù)適時(shí)或門諧波制動信號和諧波增大信號則保證 了只有在變壓器確實(shí)出現(xiàn)故障而不是因?yàn)閯畲庞苛饔绊懙那闆r下才會發(fā)出跳閘 信號，避免了誤動作的產(chǎn)生，免去了不必要的檢修，保證了系統(tǒng)的安全性。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明釆取如下技術(shù)措施所述 的諧波增大判斷模塊具有比率差動信號輸入端、諧基波比差輸入端和諧波增大整 定值輸入端，比率差動信號輸入端依次通過一反向單元和一延時(shí)單元與一或門單 元的一輸入端相連，而諧基波比差輸入端和諧波增大整定值輸入端則通過一比較 器與或門單元的另一輸入端相連，或門單元的輸出端輸出諧波增大信號。當(dāng)某相 比率差動信號為0時(shí)，則輸出諧波增大信號l，當(dāng)某相比率差動信號為1時(shí)，則
進(jìn)行延時(shí)處理，若延時(shí)結(jié)束后比率差動信號變?yōu)?則輸出諧波增大信號1;若延 時(shí)結(jié)束后比率差動信號仍為1則將某時(shí)刻該相差動電流中二次諧波與基波之比 和另一時(shí)刻該相差動電流中二次諧波與基波之比的差與二次諧波增大整定值進(jìn) 行比較，若差值大于整定值時(shí)則輸出諧波增大信號l，若差值小于等于整定值時(shí) 則輸出諧波增大信號0，有助于防止涌流導(dǎo)致誤動。
所述的適時(shí)或門諧波制動判斷模塊組包括或門諧波制動信號模塊、合閘條件 判斷模塊和區(qū)外故障判斷模塊，或門諧波制動信號模塊和一與門單元一輸入端相 連，合閘條件判斷模塊和區(qū)外故障判斷模塊則通過一或門單元和與門單元的另一 輸入端相連，與門單元的輸出端輸出適時(shí)或門諧波制動信號?；蜷T諧波制動信號 模塊發(fā)出或門諧波制動信號，合閘條件判斷模塊發(fā)出合閘條件信號，區(qū)外故障判 斷模塊發(fā)出區(qū)外故障切除信號。當(dāng)或門諧波制動信號為0時(shí)，則輸出適時(shí)或門諧 波制動信號0;當(dāng)或門諧波制動信號為1時(shí)，若合閘條件信號為l，則輸出適時(shí) 或門諧波制動信號l，若合閘條件信號為0且區(qū)外故障切除信號為0，則輸出適 時(shí)或門諧波制動信號O，若合閘條件信號為O且區(qū)外故障切除信號為1，則輸出 適時(shí)或門諧波制動信號l。將或門諧波制動信號與合閘條件信號、區(qū)外故障切除 信號進(jìn)行組合，保留了或門諧波制動信號可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，并通過合閘條件信號、 區(qū)外故障切除信號進(jìn)一步提高了判斷結(jié)果的可靠性。保證了正常情況下只有分相 制動，不會造成保護(hù)在區(qū)內(nèi)故障情況下延時(shí)動作。在出現(xiàn)各種惡劣涌流情況時(shí)又 能投入或門制動。
所述的或門諧波制動信號模塊包括一或門單元，該或門單元具有三個輸入 端，分別為三相諧波制動信號輸入端，或門單元輸出端輸出或門諧波制動信號。
所述的合閘條件判斷模塊具有無電流信號輸入端，該無電流信號輸入端通過 并聯(lián)的兩個傳輸線路分別連接巳或門單元的兩輸入端，其中一個傳輸線路上設(shè)有 延時(shí)單元，或門單元的輸出端輸出合閘條件信號。當(dāng)各側(cè)無電流信號時(shí)，則輸出 合閘條件信號l;當(dāng)任意一側(cè)出現(xiàn)電流時(shí)，則對該電流信號進(jìn)行延時(shí)處理，若延 時(shí)結(jié)束時(shí)仍有電流信號，則輸出合閘條件信號0，若延時(shí)結(jié)束時(shí)無電流信號，則 輸出合閘條件信號1，只有當(dāng)變壓器各側(cè)有電流時(shí)才會導(dǎo)致跳閘。
所述的區(qū)外故障判斷模塊具有三相過流信號和三相比率差動信號輸入端，每 相的比率差動信號通過一反向單元與一與門單元的一輸入端相連，過流信號則與
與門單元的另一 輸入端相連，三相與門單元的輸出端通過相串聯(lián)的兩個或門單元
后輸出的區(qū)外故障切除信號，這兩個或門單元之間設(shè)有延時(shí)單元。當(dāng)某相有一側(cè) 出現(xiàn)過流信號且該相比率差動信號為O時(shí)，則輸出該相區(qū)外故障信號l，否則則 輸出該相區(qū)外故障信號0，當(dāng)三相區(qū)外故障信號皆為O時(shí)，則對故障信號進(jìn)行延 時(shí)處理，若延時(shí)結(jié)束時(shí)仍無故障信號，則輸出區(qū)外故障切除信號0，若延時(shí)結(jié)束 時(shí)有故障信號，則輸出區(qū)外故障切除信號l;當(dāng)三相區(qū)外故障信號不皆為O時(shí)， 則輸出區(qū)外故障切除信號1，只有變壓器確實(shí)出現(xiàn)故障時(shí)才發(fā)出切除信號。
有益效果本實(shí)用新型通過將"分相制動"和"或門制動"優(yōu)點(diǎn)有效結(jié)合， 在判斷存在涌流條件時(shí)，首先使用或門制動方案，當(dāng)涌流發(fā)生一段時(shí)間后，再根 據(jù)二次諧波增大情況選擇分相制動和或門制動，采用該方案后，在無法判明諧波 衰減情況時(shí)先投入適時(shí)或門制動，可以完全避免大涌流情況下保護(hù)出現(xiàn)誤動，在 不俱備大涌流條件或者判明諧波不增大、不是涌流的情況下，投入分相制動，這 樣可以加速保護(hù)在合閘于內(nèi)部故障時(shí)的動作速度，既避免了誤動作的產(chǎn)生，免去 了不必要的檢修，又保證了系統(tǒng)的安全性。

圖1為本實(shí)用新型的工作流程圖。
圖2為本實(shí)用新型合閘條件信號的產(chǎn)生邏輯流程圖。 圖3為本實(shí)用新型區(qū)外故障切除信號的產(chǎn)生邏輯流程圖。 圖4為本實(shí)用新型適時(shí)或門諧波制動信號的產(chǎn)生邏輯流程圖。 圖5為本實(shí)用新型諧波增大信號的產(chǎn)生邏輯流程圖。 圖6為本實(shí)用新型合閘條件判斷模塊的原理圖。 圖7為本實(shí)用新型區(qū)外故障判斷模塊的原理圖。 圖8為本實(shí)用新型適時(shí)或門諧波制動判斷模塊組的原理圖。 圖9為本實(shí)用新型諧波增大判斷模塊的原理圖。 圖IO為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖11為現(xiàn)有的分相制動原理示意圖。 圖12為現(xiàn)有的或門制動原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖IO所示的區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝置，與門單
元的輸出端為判決結(jié)果輸出端，與門單元具有三個輸入端，第一輸入端為比率差 動信號輸入端；與門單元的第二輸入端則與一反向單元的輸出端相連，該反向單 元的輸入端為諧波制動信號輸入端；與門單元的第三輸入端則和一與非門單元的 輸出端相連，該與非門單元的兩輸入端分別連接諧波增大判斷模塊和適時(shí)或門諧 波制動判斷模塊組。其工作流程如圖l所示，依次經(jīng)過采樣計(jì)算各側(cè)電流、比率 差動計(jì)算、諧波制動計(jì)算、合閘條件判斷、區(qū)外故障判斷、適時(shí)或門諧波制動判
斷和諧波增大判斷，然后根據(jù)每一相的比率差動、諧波制動信號、諧波增大信號 和適時(shí)或門諧波制動信號得到每一相的最終判斷結(jié)果，來決定是否跳閘。
其中合閘條件信號的產(chǎn)生過程以及判斷模塊如圖2、 6所示，延時(shí)一般設(shè)為 l秒以上，當(dāng)各側(cè)無電流時(shí)，無電流信號置邏輯l，當(dāng)任意一側(cè)出現(xiàn)電流時(shí)，無 電流信號立即置邏輯0，此時(shí)延時(shí)返回元件保持輸出邏輯1并延時(shí)后返回邏輯0。
區(qū)外故障切除信號的產(chǎn)生過程以及判斷模塊如圖3、 7所示，當(dāng)某相有一側(cè) 出現(xiàn)過電流時(shí)，該相過電流信號置l，此時(shí)若該相比率差動不動作，則發(fā)出該相 區(qū)外故障信號，即區(qū)外故障信號置邏輯l。三相區(qū)外故障信號經(jīng)或門輸出，或門 輸出信號通過延時(shí)返回元件保持若干時(shí)間(一般大于一秒)，當(dāng)區(qū)外故障切除時(shí)， 延時(shí)返回元件不立即返回，從而保證區(qū)外故障切除后，區(qū)外切除故障信號能繼續(xù) 輸出邏輯l，并保持若干時(shí)間(一般大于一秒)。
適時(shí)或門諧波制動信號的產(chǎn)生過程以及判斷模塊如圖4、 8所示，門諧波制
動信號模塊可采用原有的或門制動中的門諧波制動信號產(chǎn)生部分。當(dāng)變壓器空載 投入或副方區(qū)外故障切除時(shí)投入或門制動，因?yàn)橹挥羞@兩種情況下涌流中二次諧 波含量較小，在和應(yīng)涌流中，二次諧波含量較高，完全可以不必投入或門制動。 因此，引入合閘條件信號與區(qū)外故障切除信號來投退或門制動，形成適時(shí)或門制 動信號。
諧波增大信號的產(chǎn)生過程以及判斷模塊如圖5、 9所示，ka(t)表示t時(shí)刻A 相差動電流中二次諧波與基波之比，ka(t- A t)表示t減A t時(shí)刻A相差動電流中二 次諧波與基波之比，kzd為二次諧波增大整定值。當(dāng)ka(t-At)-ka(t)〉kzd時(shí)，認(rèn) 為A相差動電流中二次諧波含量是增大的，A相諧波增大信號置為1。為防止算 法暫態(tài)過程中保護(hù)誤動作，在涌流或故障發(fā)生初期，由延時(shí)返回環(huán)節(jié)保證諧波增 大信號置邏輯l,即認(rèn)為此時(shí)諧波是增大的。因?yàn)榇藭r(shí)處于故障暫態(tài)過程及算法
暫態(tài)過程中，無法判明諧波是否增減，把諧波增大信號置1有助于投入或門制動， 防止涌流導(dǎo)致誤動。延時(shí)時(shí)間可設(shè)為100毫秒，100毫秒過后，延時(shí)環(huán)節(jié)輸出邏 輯0，此時(shí)通過判別二次諧波增量情況來確定是否設(shè)置諧波增大信號。
最后，跳閘信號由跳閘控制判斷模塊產(chǎn)生(圖10)，正常情況下只投入分相 制動，在出現(xiàn)惡劣涌流情況下，投入適時(shí)或門制動，但是，如果此時(shí)發(fā)現(xiàn)差動電 流二次諧波不增大，則取消或門制動，自動形成分相制動。
權(quán)利要求1、一種區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝置，其特征在于它包括一與門單元，與門單元的輸出端為判決結(jié)果輸出端，與門單元具有三個輸入端，第一輸入端為比率差動信號輸入端；與門單元的第二輸入端則與一反向單元的輸出端相連，該反向單元的輸入端為諧波制動信號輸入端；與門單元的第三輸入端則和一與非門單元的輸出端相連，該與非門單元的兩輸入端分別連接諧波增大判斷模塊和適時(shí)或門諧波制動判斷模塊組。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝 置，其特征在于所述的諧波增大判斷模塊具有比率差動信號輸入端、諧基波比差 輸入端和諧波增大整定值輸入端，比率差動信號輸入端依次通過一反向單元和一 延時(shí)單元與一或門單元的一輸入端相連，而諧基波比差輸入端和諧波增大整定值輸入端則通過一比較器與或門單元的另一輸入端相連，或門單元的輸出端輸出諧 波增大信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝 置，其特征在于所述的適時(shí)或門諧波制動判斷模塊組包括或門諧波制動信號模 塊、合閘條件判斷模塊和區(qū)外故障判斷模塊，或門諧波制動信號模塊和一與門單 元一輸入端相連，合閘條件判斷模塊和區(qū)外故障判斷模塊則通過一或門單元和與 門單元的另一輸入端相連，與門單元的輸出端輸出適時(shí)或門諧波制動信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝 置，其特征在于所述的或門諧波制動信號模塊包括一或門單元，該或門單元具有 三個輸入端，分別為三相諧波制動信號輸入端，或門單元輸出端輸出或門諧波制 動信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝 置，其特征在于所述的合閘條件判斷模塊具有無電流信號輸入端，該無電流信號 輸入端通過并聯(lián)的兩個傳輸線路分別連接已或門單元的兩輸入端，其中一個傳輸 線路上設(shè)有延時(shí)單元，或門單元的輸出端輸出合閘條件信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝置，其特征在所述的區(qū)外故障判斷模塊具有三相過流信號和三相比率差動信號輸入端，每相的比率差動信號通過一反向單元與一與門單元的一輸入端相連，過流 信號則與與門單元的另一輸入端相連，三相與門單元的輸出端通過相串聯(lián)的兩個 或門單元后輸出的區(qū)外故障切除信號，這兩個或門單元之間設(shè)有延時(shí)單元。
專利摘要本實(shí)用新型涉及繼電保護(hù)技術(shù)，具體是一種區(qū)分變壓器勵磁涌流與故障電流的自適應(yīng)判斷裝置，現(xiàn)有技術(shù)存在易導(dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動作、保護(hù)不及時(shí)的缺陷，本實(shí)用新型包括一與門單元，與門單元的輸出端為判決結(jié)果輸出端，與門單元具有三個輸入端，第一輸入端為比率差動信號輸入端；與門單元的第二輸入端則與一反向單元的輸出端相連，該反向單元的輸入端為諧波制動信號輸入端；與門單元的第三輸入端則和一與非門單元的輸出端相連，該與非門單元的兩輸入端分別連接諧波增大判斷模塊和適時(shí)或門諧波制動判斷模塊組。既避免了誤動作的產(chǎn)生，免去了不必要的檢修，又保證了系統(tǒng)的安全性。
文檔編號G01R31/00GK201194329SQ200820082189
公開日2009年2月11日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者吳秋晗, 姚仲煥, 張旭升, 徐習(xí)東, 朱松林, 盛海華 申請人:浙江省電力公司;浙江大學(xué)