本發(fā)明涉及差動(dòng)保護(hù)理論值分析方法。
背景技術(shù):
變壓器是變電站的核心部分,主變保護(hù)的調(diào)試在變電站的調(diào)試過(guò)程中有十分重要的意義。主變保護(hù)中的主保護(hù)是差動(dòng)保護(hù)和非電量保護(hù),在智能變電站中,非電量保護(hù)就地配置,差動(dòng)保護(hù)則配置于繼保室內(nèi)的智能主變保護(hù)裝置。差動(dòng)保護(hù)作為瞬時(shí)性的主保護(hù),對(duì)于保護(hù)主變的區(qū)內(nèi)故障有十分重要的意義?,F(xiàn)在的主變保護(hù)差動(dòng)保護(hù)原理,主流廠家都是做成圖1所示的分段折線(xiàn)形式。圖1所示的曲線(xiàn)橫、縱坐標(biāo)分別為差動(dòng)保護(hù)計(jì)算中的制動(dòng)電流和差動(dòng)電流,而實(shí)際進(jìn)行功能校驗(yàn)時(shí)使用的方法一般是在主變的不同側(cè)分別加入不同的電流進(jìn)行校驗(yàn),而無(wú)法直接加入差動(dòng)電流和制動(dòng)電流,因此就會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際校驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法直接從曲線(xiàn)中找到需要校驗(yàn)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流量,同時(shí)校驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如果不通過(guò)計(jì)算也無(wú)法立即判斷主變保護(hù)的比率制動(dòng)曲線(xiàn)特性是否正確,這樣就會(huì)降低差動(dòng)保護(hù)的調(diào)試工作的效率,而且也增大了數(shù)據(jù)校驗(yàn)出錯(cuò)的可能性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn),提供主變差動(dòng)保護(hù)分析系統(tǒng),以降低數(shù)據(jù)校驗(yàn)出錯(cuò)的可能性的目的。為此,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。
主變差動(dòng)保護(hù)分析系統(tǒng)主變差動(dòng)保護(hù)分析系統(tǒng),其特征在于:包括基本信息輸入模塊、比率制動(dòng)差動(dòng)動(dòng)作特性曲線(xiàn)參數(shù)處理模塊、比率差動(dòng)特性測(cè)試點(diǎn)理論計(jì)算模塊、測(cè)試結(jié)果的輸入和處理模塊、測(cè)試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊以及存儲(chǔ)模塊;
基本信息輸入模塊:用于輸入主變保護(hù)裝置的參數(shù)信息,并將參數(shù)信息存儲(chǔ)于相應(yīng)的存儲(chǔ)模塊中;參數(shù)信息包括比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)的特性參數(shù)、整定的主變?nèi)萘?、各?cè)PT電壓等級(jí)、各側(cè)CT變比和/或轉(zhuǎn)角方式;
比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)參數(shù)處理模塊:用于對(duì)基本信息輸入模塊存儲(chǔ)的參數(shù)信息進(jìn)行換算,將以差動(dòng)電流、制動(dòng)電流為變量的特性方程轉(zhuǎn)換成以第一通道電流、第二通道電流為變量的特性方程;
比率差動(dòng)特性測(cè)試點(diǎn)理論計(jì)算模塊:用于根據(jù)比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)參數(shù)處理模塊的計(jì)算結(jié)果,選擇相應(yīng)的參數(shù),進(jìn)而選出所需的測(cè)試點(diǎn)并計(jì)算出相應(yīng)的理論測(cè)試參數(shù);參數(shù)包括以第一通道電流、第二通道電流為變量的特性方程的各段參數(shù)取值范圍、主變各側(cè)二次額定電流以及主變的轉(zhuǎn)角方式,調(diào)取特性方程各段參數(shù)取值范圍后,在每段范圍內(nèi)各取2個(gè)或2個(gè)以上的點(diǎn),根據(jù)選點(diǎn)結(jié)果乘對(duì)應(yīng)的二次額定電流和設(shè)定的系數(shù),計(jì)算出需要測(cè)試量的理論值;
測(cè)試結(jié)果的輸入和處理模塊:用于校驗(yàn)結(jié)果的錄入功能,并將錄入的校驗(yàn)結(jié)果,除以理論計(jì)算模塊中所乘的二次額定電流及設(shè)定系數(shù),并將處理過(guò)的校驗(yàn)參數(shù)與所選取的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出實(shí)測(cè)的差動(dòng)電流、制動(dòng)電流;根據(jù)兩個(gè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)差動(dòng)電流和制動(dòng)電流計(jì)算該段的實(shí)測(cè)折線(xiàn)斜率,并將相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果顯示在界面中,以便調(diào)試人員及時(shí)判斷測(cè)試結(jié)果是否正確;
測(cè)試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊:用于將測(cè)試結(jié)果處理模塊的處理顯示結(jié)果保存,以方便以后查看本次的測(cè)試結(jié)果。
本技術(shù)方案在工作時(shí),先從差動(dòng)特性曲線(xiàn)中任取符合要求的點(diǎn),根據(jù)所取的點(diǎn)反推出保護(hù)動(dòng)作的臨界理論值,然后根據(jù)所計(jì)算出的理論值設(shè)置測(cè)試儀所加的模擬量并將實(shí)際測(cè)得值反饋回計(jì)算系統(tǒng)中,最后處理計(jì)算結(jié)果。將理論動(dòng)作值“編碼”成可以方便用校驗(yàn)儀輸出的模擬量。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充,本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。
比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)的特性參數(shù)包括一個(gè)或多個(gè)比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)方程,比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)方程為:
式中:Id為變壓器的差動(dòng)電流,Ir為變壓器的制動(dòng)電流,Icdqd為差動(dòng)啟動(dòng)值,K1為比率制動(dòng)差動(dòng)曲線(xiàn)第一段線(xiàn)段的斜率,Ir1為比率制動(dòng)差動(dòng)曲線(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)的橫坐標(biāo),K2為曲線(xiàn)第二段線(xiàn)段的斜率,Ir2為曲線(xiàn)第二個(gè)拐點(diǎn)的橫坐標(biāo),K3為曲線(xiàn)第三段射線(xiàn)的斜率,Ii為變壓器各側(cè)電流。
比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)參數(shù)處理模塊通過(guò)換算關(guān)系:
k1=(1+K1/2)/(1-K1/2),b1=Icdqd/(1-K1/2),
I11=0,I12=(1-K1/2)*Ir1-Icdqd/2,
k2=(1+K2/2)/(1-K2/2),
b2=(Icdqd+(K1-K2)*Ir1)/(1-K2/2),I21=I12,
I22=Ir2*(1-K2/2)-(Icdqd+(K1-K2)*Ir1)/2,
k3=(1+K3/2)/(1-K3/2),
b3=(Icdqd+(K1-K2)*Ir1+(K2-K3)*Ir2)/(1-K3/2),
I31=I22。
將以差動(dòng)電流Ir、制動(dòng)電流Id為變量的特性方程轉(zhuǎn)換成以第一通道電流I1、第二通道電流I2為變量的特性方程,如下式所示,并以第一通道電流I1、第二通道電流I2為變量的特性方程應(yīng)用于調(diào)試計(jì)算之中。
本發(fā)明的另一目的為提出主變差動(dòng)保護(hù)分析方法,其包括以下步驟:
1)新建變壓器保護(hù)裝置信息;
2)設(shè)定基本參數(shù)定值,計(jì)算相關(guān)計(jì)算參數(shù);
3)設(shè)定比率制動(dòng)差動(dòng)折線(xiàn)原始參數(shù),計(jì)算所需的折線(xiàn)計(jì)算參數(shù);
4)根據(jù)計(jì)算的選點(diǎn)區(qū)間選擇校驗(yàn)點(diǎn),計(jì)算所選校驗(yàn)點(diǎn)的理論參數(shù);
5)輸入實(shí)際校驗(yàn)所得的點(diǎn)的參數(shù);
6)對(duì)校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算和圖形顯示。
有益效果:
在使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行主變保護(hù)校驗(yàn)時(shí),該系統(tǒng)在輸入設(shè)定參數(shù)后,即可快速計(jì)算出曲線(xiàn)上需要校驗(yàn)的點(diǎn)的參數(shù)范圍,然后根據(jù)參數(shù)范圍進(jìn)行合理選點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn),這樣不僅能夠加快前期計(jì)算過(guò)程,還能防止因?yàn)橛?jì)算出錯(cuò)而導(dǎo)致校驗(yàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或無(wú)效,提高效率;
在校驗(yàn)曲線(xiàn)的過(guò)程中,校驗(yàn)得出的實(shí)際參數(shù)可以通過(guò)直接輸入系統(tǒng)的相應(yīng)區(qū)域中,并可立即計(jì)算出校驗(yàn)線(xiàn)段的斜率來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷,這樣可以在校驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,調(diào)試人員可以通過(guò)數(shù)據(jù)情況酌情進(jìn)行數(shù)據(jù)的重新驗(yàn)證或者修改,提高校驗(yàn)數(shù)據(jù)合格率;
校驗(yàn)結(jié)束后,輸入的系統(tǒng)相應(yīng)表格中的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行保存并生成報(bào)告格式的表格,這樣可以為差動(dòng)保護(hù)校驗(yàn)結(jié)束后的數(shù)據(jù)處理以及報(bào)告的填寫(xiě)帶來(lái)極大的便利,縮短后期處理過(guò)程的時(shí)間。
附圖說(shuō)明
圖1是主變保護(hù)差動(dòng)保護(hù)原理的分段折線(xiàn)圖。
圖2是本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明利用模塊化思想進(jìn)行組合,將一個(gè)復(fù)雜的功能分解成多個(gè)簡(jiǎn)單模塊,在運(yùn)算中只需調(diào)用需要使用的各模塊即可方便的完成功能。本系統(tǒng)涉及到的模塊包括:裝置基本信息的輸入和簡(jiǎn)單處理模塊、比率制動(dòng)差動(dòng)動(dòng)作特性曲線(xiàn)參數(shù)的處理和理論計(jì)算模塊、測(cè)試結(jié)果的輸入和處理模塊、測(cè)試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊以及存儲(chǔ)模塊等。接下來(lái)是各模塊涉及功能的詳述。
(1)裝置基本信息的輸入模塊通過(guò)一定的輸入界面得到裝置的各種參數(shù)信息,如比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)的各特性參數(shù)、裝置中整定的主變?nèi)萘?、各?cè)PT電壓等級(jí)、各側(cè)CT變比、裝置的轉(zhuǎn)角方式等。程序通過(guò)調(diào)用這個(gè)模塊得到相應(yīng)信息后,首先經(jīng)過(guò)初步運(yùn)算得出后續(xù)計(jì)算需要的中間計(jì)算結(jié)果,并存儲(chǔ)于相應(yīng)的存儲(chǔ)模塊中。
(2)比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)參數(shù)處理模塊的基本功能為根據(jù)輸入模塊輸入的參數(shù)信息,將輸入的參數(shù)通過(guò)公式計(jì)算轉(zhuǎn)換成后續(xù)功能需要使用到的參數(shù)。舉例如下:
長(zhǎng)園深瑞裝置比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)方程為:
即K1=0.1,Ir1=Ie,K2=0.5,Ir2=6Ie,K3=0.75。
從公式1可知,比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)的特性方程的變量,或者說(shuō)比率差動(dòng)動(dòng)作特性曲線(xiàn)的橫縱坐標(biāo)分別為制動(dòng)電流和差動(dòng)電流,而在校驗(yàn)時(shí)這兩個(gè)參數(shù)是裝置的中間計(jì)算變量,而校驗(yàn)儀器無(wú)法直接模擬這兩個(gè)變量,需要通過(guò)轉(zhuǎn)換公式反解出儀器可以輸出的模擬量,再進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。一般差動(dòng)功能校驗(yàn)在主變兩側(cè)之間進(jìn)行,即通過(guò)解方程運(yùn)算,若測(cè)試時(shí)固定相位相反并使I1>I2,則可以用相量模值的形式寫(xiě)出差動(dòng)電流和制動(dòng)電流的計(jì)算式為Id=I1-I2。將該式帶入深瑞差動(dòng)特性曲線(xiàn)方程,可以解出如下關(guān)于I1、I2的經(jīng)過(guò)處理后的差動(dòng)特性方程如公式2所示:
其中,各參數(shù)與未處理的差動(dòng)特性方程各參數(shù)的換算關(guān)系為:
k1=(1+K1/2)/(1-K1/2),b1=Icdqd/(1-K1/2),
I11=0,I12=(1-K1/2)*Ir1-Icdqd/2,
k2=(1+K2/2)/(1-K2/2),
b2=(Icdqd+(K1-K2)*Ir1)/(1-K2/2),I21=I12,
I22=Ir2*(1-K2/2)-(Icdqd+(K1-K2)*Ir1)/2,
k3=(1+K3/2)/(1-K3/2),
b3=(Icdqd+(K1-K2)*Ir1+(K2-K3)*Ir2)/(1-K3/2),
I31=I22。
通過(guò)公式2的換算,以Ir、Id為變量的特性方程轉(zhuǎn)換成以I1、I2為變量的特性方程,該方程可以直接應(yīng)用于調(diào)試計(jì)算之中,比原方程方便許多。本發(fā)明的比率制動(dòng)差動(dòng)特性曲線(xiàn)參數(shù)處理模塊的基本原理即基于公式2。
(3)比率差動(dòng)特性測(cè)試點(diǎn)理論計(jì)算模塊的基本功能是在差動(dòng)參數(shù)處理模塊計(jì)算出一定的結(jié)果后,通過(guò)調(diào)取需要的計(jì)算結(jié)果選擇一定的參數(shù),進(jìn)而選出所需的測(cè)試點(diǎn)并計(jì)算出相應(yīng)的理論測(cè)試參數(shù)。
本模塊需要的參數(shù)主要是以I1、I2為變量的特性方程的各段參數(shù)取值范圍、主變各側(cè)二次額定電流以及主變的轉(zhuǎn)角方式等。調(diào)取特性方程各段參數(shù)取值范圍后,可以在每段范圍內(nèi)各取2個(gè)點(diǎn)(可以取更多點(diǎn),但是至少需要取2個(gè),因?yàn)橛?個(gè)點(diǎn)才可以計(jì)算該段的斜率)。
調(diào)取主變各側(cè)二次額定電流和主變轉(zhuǎn)角方式等信息后,本模塊就可以根據(jù)選點(diǎn)結(jié)果乘對(duì)應(yīng)的二次額定電流和適當(dāng)?shù)南禂?shù),計(jì)算出需要測(cè)試量的理論值。同時(shí),通過(guò)主變的轉(zhuǎn)角方式還可確定測(cè)試的方式,這雖與系統(tǒng)本身參數(shù)計(jì)算無(wú)關(guān),但是合理的顯示可以讓校驗(yàn)人員更為清晰的知曉測(cè)試方式。
(4)測(cè)試結(jié)果的輸入和處理模塊,顧名思義,其基本功能是提供校驗(yàn)結(jié)果的錄入功能,并通過(guò)相應(yīng)的處理計(jì)算出所需的結(jié)果。校驗(yàn)結(jié)果的錄入功能需要有明確的輸入端口,各輸入口之間不至于混淆和錯(cuò)亂。
校驗(yàn)結(jié)果的處理則是將錄入的校驗(yàn)結(jié)果,除以理論計(jì)算模塊中所乘的二次額定電流及相應(yīng)系數(shù),并將處理過(guò)的校驗(yàn)參數(shù)與所選取的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出實(shí)測(cè)的Ir、Id,然后兩個(gè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)差動(dòng)電流和制動(dòng)電流Ir1、Id1和Ir2、Id2,通過(guò)公式計(jì)算該段的實(shí)測(cè)折線(xiàn)斜率,并將相應(yīng)的Ir、Id、K的計(jì)算結(jié)果顯示在界面中,以便調(diào)試人員及時(shí)判斷測(cè)試結(jié)果的正確與否。
(5)測(cè)試結(jié)果的保存和導(dǎo)出模塊的基本功能是將測(cè)試結(jié)果處理模塊的處理顯示結(jié)果以合適的形式保存下來(lái),以方便以后查看本次的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果以excel表格的形式導(dǎo)出,可以更清晰的將測(cè)試結(jié)果反應(yīng)到標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告模板中,同時(shí)還可以導(dǎo)出測(cè)試結(jié)果的圖片,更直觀的表現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的正確性與可靠性。
通過(guò)以上幾大模塊的調(diào)用和整合,即完成了系統(tǒng)的大體框架搭建和基本功能實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn),這種模塊化的編程思想給系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了較大的便利和較好的效果。
如圖2所示,主變差動(dòng)保護(hù)分析方法包括以下步驟:
1)新建變壓器保護(hù)裝置信息;
2)設(shè)定基本參數(shù)定值,計(jì)算相關(guān)計(jì)算參數(shù);
3)設(shè)定比率制動(dòng)差動(dòng)折線(xiàn)原始參數(shù),計(jì)算所需的折線(xiàn)計(jì)算參數(shù);
4)根據(jù)計(jì)算的選點(diǎn)區(qū)間選擇校驗(yàn)點(diǎn),計(jì)算所選校驗(yàn)點(diǎn)的理論參數(shù);
5)輸入實(shí)際校驗(yàn)所得的點(diǎn)的參數(shù);
6)對(duì)校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算和圖形顯示。
以下通過(guò)具體實(shí)施例演示對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)分析方法作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
(1)新建保護(hù)裝置信息,取名如長(zhǎng)園深瑞PRS-778S;
(2)設(shè)定基本參數(shù)定值:如變壓器額定容量SN=240MVA,高壓側(cè)額定電壓UHN=230kV,中壓側(cè)額定電壓UMN=115kV,低壓側(cè)額定電壓ULN=21kV,高壓側(cè)CT變比NH=1600/5,中壓側(cè)CT變比NM=2000/5,低壓側(cè)CT變比NL=3200/5;然后計(jì)算相關(guān)計(jì)算參數(shù),如高壓側(cè)二次額定電流中壓側(cè)二次額定電流低壓側(cè)二次額定電流高壓側(cè)平衡系數(shù)KH=IHe/IHe=1,中壓側(cè)平衡系數(shù)KM=IHe/IMe=0.625,低壓側(cè)平衡系數(shù)KL=IHe/ILe=0.181;
(3)設(shè)定比率制動(dòng)差動(dòng)折線(xiàn)原始參數(shù),如按下列比率制動(dòng)差動(dòng)折線(xiàn)方程設(shè)定參數(shù):
其中,即K1=0.1,Ir1=Ie,K2=0.5,Ir2=6Ie,K3=0.75,Icdqd=0.5Ie。
將Id=I1-I2,帶入折線(xiàn)方程,整理可得:
于是可計(jì)算出如下結(jié)果:
k1=(1+K1/2)/(1-K1/2)=1.105,
b1=Icdqd/(1-K1/2)=0.526,
I11=0,I12=(1-K1/2)*Ir1-Icdqd/2=0.7IHe,
k2=(1+K2/2)/(1-K2/2)=1.667,
b2=(Icdqd+(K1-K2)*Ir1)/(1-K2/2)=0.133,
I21=I12=0.7IHe,
I22=Ir2*(1-K2/2)-(Icdqd+(K1-K2)*Ir1)/2=4.45He,
k3=(1+K3/2)/(1-K3/2)=1.857,
b3=(Icdqd+(K1-K2)*Ir1+(K2-K3)*Ir2)/(1-K3/2)=-0.714,
I31=I22=4.45IHe。
(4)根據(jù)計(jì)算出的選點(diǎn)區(qū)間選擇校驗(yàn)點(diǎn):第一段取Ic21=0、Ic22=0.5IHe,則可計(jì)算出Ic11=0.526IHe、Ic12=1.079IHe。取I2為高壓側(cè),I1為中壓側(cè),由于轉(zhuǎn)角方式為Y->Δ方式,則高壓側(cè)和中壓側(cè)加單相電流時(shí)需乘則對(duì)于第一個(gè)點(diǎn),高壓側(cè)實(shí)際需加電流Isj21=0A,中壓側(cè)實(shí)際需加電流對(duì)于第二個(gè)點(diǎn),高壓側(cè)實(shí)際需加電流中壓側(cè)實(shí)際需加電流
(5)實(shí)際校驗(yàn)過(guò)程如下:
點(diǎn)1:高壓側(cè)加Isj21,中壓側(cè)先加電流略小于Isj11,保護(hù)不動(dòng)作;緩慢增加中壓側(cè)電流,到約為Isj11時(shí)應(yīng)動(dòng)作,記下動(dòng)作電流Isj11′;
點(diǎn)2:做法類(lèi)似點(diǎn)1,可得動(dòng)作電流Isj12′。
(6)輸入實(shí)際校驗(yàn)所得的點(diǎn)的參數(shù),并進(jìn)行分析、計(jì)算、圖形顯示:
利用Isj21、Isj11′與Isj22、Isj12′可分別計(jì)算出Isjr1、Isjd1與Isjr2、Isjd2,則可計(jì)算第一段的實(shí)測(cè)斜率K1′=(Isjd2-Isjd1)/(Isjr2-Isjr1),計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相比,輸出表格和圖形。
以上圖2所示的主變差動(dòng)保護(hù)分析系統(tǒng)及分析方法是本發(fā)明的具體實(shí)施例,已經(jīng)體現(xiàn)出本發(fā)明實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步,可根據(jù)實(shí)際的使用需要,在本發(fā)明的啟示下,對(duì)其進(jìn)行形狀、結(jié)構(gòu)等方面的等同修改,均在本方案的保護(hù)范圍之列。