基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法，包括以下步骤：获取正常电流电压相位角和故障电流电压相位角；进而建立电流电压相位角差计算方法，得到电流电压相位角差值；再进行取绝对值处理，建立基于电流电压相位角的保护判断方法；根据该方法，判断电流电压相位角差的绝对值是否大于或等于预设阈值，如果满足，则启动保护方法。本发明专利技术提供的方法，通过建立基于发生匝间短路时的电流电压相位角计算方法和基于电流电压相位角的保护判断方法，可高效地、灵敏地、快速地切除发生匝间短路故障的电抗器，避免电抗器匝间短路事故的扩大，以保证变电站其他电力设备的安全可靠运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输变电
，特别涉及一种基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法。
技术介绍
由于电网容量的扩大，使得输配电系统短路容量的额定值迅速增大，为了限制输电线路的短路电流，保护电力设备，必须安装电抗器，电抗器能够减小短路电流和使短路瞬间系统的电压保持不变。在低压电抗器中，并联干式空心电抗器恰好具有这一功能，用于长距离输电线路的电容无功补偿，使得输配电系统电压稳定运行。因此，并联干式空心电抗器因干式无油、维护量小、运行成本低、结构简单、重量轻、便于运输和安装、无铁芯饱和、噪音低和电抗值保持线性等优点，在电网中得到大规模的应用。近几年，由于并联干式空心电抗器制造工艺和电网系统过电压的影响，导致并联干式空心电抗器匝间短路事故时有发生，为防止电抗器匝间短路事故扩大，进而发生火灾，目前采用过电流和过电压保护的方式保护电抗器的正常运行。但是，由于传统的过电流和过电压保护对匝间短路事故的灵敏性较低，使得发生匝间短路的并联干式空心电抗器难以高效地、灵敏地、快速地切除，导致一些电抗器匝间短路事故扩大，甚至发生火灾，严重的影响了变电站其他设备的安全运行。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法，以解决现有的保护方法无法将发生匝间短路事故的电抗器高效地、灵敏地、快速地切除，导致匝间短路事故扩大，影响变电站其他设备的安全运行的问题。根据本专利技术的实施例，提供了一种基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法，包括以下步骤：S1、获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据所述正常相电压和所述正常相电流得到正常电流电压相位角；S2、获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据所述故障相电压和所述故障相电流得到故障电流电压相位角；S3、根据所述正常电流电压相位角和所述故障电流电压相位角，建立发生匝间短路时的电流电压相位角差计算方法，得到电流电压相位角差值；S4、对所述电流电压相位角差计算方法进行处理，得到电流电压相位角差的绝对值，建立基于电流电压相位角的保护判断方法；S5、根据所述保护判断方法，判断所述电流电压相位角差的绝对值是否大于或等于预设阈值，如果满足，则启动保护方法。优选地，所述步骤S1中，所述正常电流电压相位角的获得方式具体包括：通过安装在所述电抗器母线上的电压互感器和电流互感器对正常运行时的电抗器进行采样，实时获取正常运行时电抗器的所述正常相电压和所述正常相电流，以所述正常相电流为初始参考向量，根据所述正常相电压和所述正常相电流之间的夹角，得到所述正常电流电压相位角。优选地，所述步骤S1还可包括：获取所述电抗器的使用初始时刻的初始相电压和初始相电流，以所述初始相电流为初始参考向量，根据所述初始相电压和初始相电流之间的夹角，得到所述正常电流电压相位角。优选地，所述步骤S2具体包括：通过安装在所述电抗器母线上的电压互感器和电流互感器对发生匝间短路时的电抗器进行采样，获取发生匝间短路时电抗器的所述故障相电压和所述故障相电流，以所述故障相电流为初始参考向量，根据所述故障相电压和所述故障相电流之间的夹角，得到所述故障电流电压相位角。优选地，所述步骤S3具体包括：根据所述正常电流电压相位角和所述故障电流电压相位角，将所述故障电流电压相位角和所述正常电流电压相位角进行做差处理，建立发生匝间短路时的电流电压相位角差计算方法，得到电流电压相位角差值；其中，所述电流电压相位角差计算方法的计算式为：式中，表示电流电压相位角差值，表示故障电流电压相位角，表示正常电流电压相位角。优选地，所述步骤S4具体包括：根据所述电流电压相位角差计算方法，对所述电流电压相位角差计算方法的计算式进行取绝对值处理，得到电流电压相位角差的绝对值，建立基于电流电压相位角的保护判断方法；其中，所述电流电压相位角差的绝对值的计算式为：式中，Δθ表示电流电压相位角差的绝对值，表示电流电压相位角差值。优选地，所述基于电流电压相位角的保护判断方法具体为：根据所述电流电压相位角差的绝对值的计算式，判断所述电流电压相位角差的绝对值是否大于预设阈值；其中，所述预设阈值为如果所述电流电压相位角差的绝对值大于或等于则发生匝间短路，启动所述保护方法；如果所述电流电压相位角差的绝对值小于则未发生匝间短路，不启动所述保护方法。优选地，所述步骤S5具体包括：根据所述基于电流电压相位角的保护判断方法，判断所述电流电压相位角差的绝对值与预设阈值的比较结果；如果所述电流电压相位角差的绝对值大于或等于则发生匝间短路，输出一个控制信号给所述电抗器的开关，触发开关动作，启动所述保护方法，切除所述发生匝间短路的电抗器；如果所述电流电压相位角差的绝对值小于则未发生匝间短路，不启动所述保护方法。由以上技术方案可知，本专利技术实施例提供了一种基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法，包括以下步骤：获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据正常相电压和正常相电流得到正常电流电压相位角；获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据故障相电压和故障相电流得到故障电流电压相位角；根据正常电流电压相位角和故障电流电压相位角，建立发生匝间短路时的电流电压相位角差计算方法，得到电流电压相位角差值；再对电流电压相位角差计算方法进行处理，得到电流电压相位角差的绝对值，建立基于电流电压相位角的保护判断方法；根据所述保护判断方法，判断电流电压相位角差的绝对值是否大于或等于预设阈值，如果满足，则启动保护方法。本专利技术提供的方法，通过安装在干式空心电抗器上的电压互感器和电流互感器获取正常运行时电抗器各相的电流电压相位角，或获取电抗器使用初始时刻的电流电压相位角作为正常电流电压相位角；再获取电抗器匝间击穿时的电流电压相位角作为故障电流电压相位角，建立基于发生匝间短路时的电流电压相位角计算方法，再根据电流电压相位角差值，对其取绝对值处理，建立基于电流电压相位角的保护判断方法，判断取绝对值后的数值与预设阈值的大小关系，进而判断是否需要启动保护方法，本专利技术提供的方法，基于电流电压相位角的保护判断方法，可实现高效地、灵敏地、快速地切除发生匝间短路故障的电抗器，避免电抗器匝间短路事故的扩大，以保证变电站其他电力设备的安全可靠运行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例示出的基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法的流程图；图2为本专利技术实施例示出的正常电流电压相位角与故障电流电压相位角的对比图；图3为本专利技术实施例示出的BKDK-20000/35并联干式空心电抗器发生匝间短路时的电流电压相位角差的绝对值的情况示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据所述正常相电压和所述正常相电流得到正常电流电压相位角；S2、获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据所述故障相电压和所述故障相电流得到故障电流电压相位角；S3、根据所述正常电流电压相位角和所述故障电流电压相位角，建立发生匝间短路时的电流电压相位角差计算方法，得到电流电压相位角差值；S4、对所述电流电压相位角差计算方法进行处理，得到电流电压相位角差的绝对值，建立基于电流电压相位角的保护判断方法；S5、根据所述保护判断方法，判断所述电流电压相位角差的绝对值是否大于或等于预设阈值，如果满足，则启动保护方法。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流电压相位角的并联干式空心电抗器的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取正常运行时电抗器的正常相电压和正常相电流，并根据所述正常相电压和所述正常相电流得到正常电流电压相位角；S2、获取发生匝间短路时电抗器的故障相电压和故障相电流，并根据所述故障相电压和所述故障相电流得到故障电流电压相位角；S3、根据所述正常电流电压相位角和所述故障电流电压相位角，建立发生匝间短路时的电流电压相位角差计算方法，得到电流电压相位角差值；S4、对所述电流电压相位角差计算方法进行处理，得到电流电压相位角差的绝对值，建立基于电流电压相位角的保护判断方法；S5、根据所述保护判断方法，判断所述电流电压相位角差的绝对值是否大于或等于预设阈值，如果满足，则启动保护方法。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述正常电流电压相位角的获得方式具体包括：通过安装在所述电抗器母线上的电压互感器和电流互感器对正常运行时的电抗器进行采样，实时获取正常运行时电抗器的所述正常相电压和所述正常相电流，以所述正常相电流为初始参考向量，根据所述正常相电压和所述正常相电流之间的夹角，得到所述正常电流电压相位角。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还可包括：获取所述电抗器的使用初始时刻的初始相电压和初始相电流，以所述初始相电流为初始参考向量，根据所述初始相电压和初始相电流之间的夹角，得到所述正常电流电压相位角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：通过安装在所述电抗器母线上的电压互感器和电流互感器对发生匝间短路时的电抗器进行采样，获取发生匝间短路时电抗器的所述故障相电压和所述故障相电流，以所述故障相电流为初始参考向量，根据所述故障相电压和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭庆军，颜冰，钱国超，崔志刚，马仪，邹德旭，姜雄伟，周兴梅，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53