基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法及系统，涉及继电器保护技术领域，其技术方案要点是：采集各侧电流信号的一个周波数据；利用全波傅里叶算法提取周波数据中各电流的幅值和相位，得到计算电流相量；根据各侧节点的计算电流相量计算得到差动电流；依据各侧电流幅值最大的电流相量以及各侧节点的计算电流相量进行相量差2范数计算，得到制动电流；判断差动电流与制动电流的比值是否大于或等于预设比率制动参数；若是，则判断为区内故障，启动保护动作；若否，则判断为区外故障，启动保护闭锁。本发明专利技术提升了区内多侧短路时候故障灵敏度，比率制动差动保护区外故障时的制动能力和抗TA饱和能力，以及区外故障的安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及继电器保护
，更具体地说，它涉及基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法及系统。

技术介绍

[0002]变压器差动保护是电网元件的重要保护，由于原理简单，因此在电力系统中得到广泛应用。实际工程应用中，变压器差动保护仍以比率制动特性的差动保护为主，主要的制动方式有模值和制动、和差制动、最大值制动、标积制动等。比率制动差动保护制动电流的选取应在区外故障时候制动电流尽可能大，而区内故障时候制动电流尽量小，最好是无制动。
[0003]目前，对于两侧差动电流保护，大多采用和差制动方式，原因在于这种方式在两条引出线下采用两相电流差，能够更好反应区外穿越性故障特点，内部故障时制动电流较小。但在多侧差动时，则一般选用模值和、最大值等制动方式，或将多侧转化为两侧，虽然它们在区外故障时有较好的制动效果，但在区内故障时也有很大的制动电流，主要原因是模值和及最大值制动的制动电流在区内外故障时差别变化不明显，不能体现区外故障时穿越性故障电流的特点。对于多侧差动保护而言，因为最大值电流在区外故障时由于故障支路为最大电流，因此受TA误差影响较大，允许区外不平衡能力较弱，应用较少，而采用模值和制动方式应用最为广泛。
[0004]然而，变压器差动保护虽然原理简单，但各侧电压等级TA特性差异更大，不平衡电流更大，同时还有励磁涌流和区外故障TA饱和等问题。由于变压器差动保护需要进行电流幅值和相位的平衡，差动不平衡电流比发电机和线路更大，变压器TA饱和影响也很大，现场多次出现区外故障由于变压器TA饱和导致差动保护误动。所以，采用模值和制动的比率制动差动保护，存在区外故障时候抗饱和能力不足，区内两侧以上电源时灵敏度不超过2，灵敏度不够高等问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法及系统，本专利技术在提升了区内多侧短路时候故障灵敏度同时，大幅度提升了比率制动差动保护区外故障时的制动能力和抗TA饱和能力，提升了区外故障的安全性。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]第一方面，提供了基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法，包括以下步骤：
[0008]采集变压器故障发生时各侧电流信号的一个周波数据；
[0009]利用全波傅里叶算法提取周波数据中各电流的幅值和相位，得到各侧节点的计算电流相量；
[0010]根据各侧节点的计算电流相量计算得到差动电流；
[0011]从各侧节点的计算电流相量中筛选出各侧电流幅值最大的电流相量，并依据各侧
电流幅值最大的电流相量以及各侧节点的计算电流相量进行相量差2范数计算，得到制动电流；
[0012]判断差动电流与制动电流的比值是否大于或等于预设比率制动参数；若是，则判断为区内故障，启动保护动作；若否，则判断为区外故障，启动保护闭锁。
[0013]进一步的，所述差动电流的计算公式具体为：
[0014][0015]其中，I
d
表示差动电流；表示变压器各侧节点的计算电流相量。
[0016]进一步的，所述制动电流的计算公式具体为：
[0017][0018]其中，I
r2m,j
表示制动电流；表示各侧电流幅值最大的电流相量；表示变压器各侧节点的计算电流相量。
[0019]进一步的，该方法还包括通过调节因子对制动电流进行优化后得到优化制动电流；
[0020]优化制动电流的计算公式具体为：
[0021][0022]其中，I
rpm,j
表示优化制动电流；ε表示调节因子；I
r2m,j
表示制动电流。
[0023]进一步的，所述调节因子以各侧电流信号的1范数和无穷范数的边界约束关系计算得到。
[0024]进一步的，所述调节因子的计算公式具体为：
[0025]ε＝||Is||1/2||I
s
||
∞
[0026][0027][0028]其中，表示各侧电流信号向量。
[0029]进一步的，所述预设比率制动参数的取值范围为[0.6，0.7]。
[0030]第二方面，提供了基于电流相量差2范数的变压器差动保护系统，包括：
[0031]数据采集模块，用于采集变压器故障发生时各侧电流信号的一个周波数据；
[0032]数据提取模块，用于利用全波傅里叶算法提取周波数据中各电流的幅值和相位，得到各侧节点的计算电流相量；
[0033]差动计算模块，用于根据各侧节点的计算电流相量计算得到差动电流；
[0034]制动计算模块，用于从各侧节点的计算电流相量中筛选出各侧电流幅值最大的电流相量，并依据各侧电流幅值最大的电流相量以及各侧节点的计算电流相量进行相量差2范数计算，得到制动电流；
[0035]保护控制模块，用于判断差动电流与制动电流的比值是否大于或等于预设比率制动参数；若是，则判断为区内故障，启动保护动作；若否，则判断为区外故障，启动保护闭锁。
[0036]第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法。
[0037]第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0039]1、本专利技术提供的基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法，相对于目前工程广泛采用的变压器差动保护电流模值和制动方式，在单电源保证足够灵敏度情形下，多电源具有更高的灵敏度，区外故障制动能力和抗TA饱和能力显著提升，新判据原理构成简单，经过范数理论严格证明，可靠性高，工程实用性强；具体的，提升了区外故障制动能力1.5倍，同时提升了区外两侧和三侧有电源时灵敏度，两侧电源时提升1.4倍，三侧电源时候提升2倍以上；
[0040]2、本专利技术通过引入调节因子ε后，区外故障制动能力进一步提升，相比模值和制动提高2倍以上，同时区内故障在多侧电源时候仍有2倍以上灵敏度，单电源灵敏度也得到保证，综合性能进一步提升。
附图说明
[0041]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0042]图1是本专利技术中的流程图；
[0043]图2是本专利技术算例1中的各侧电流波形图；
[0044]图3是本专利技术算例1中的差动电流波形图；
[0045]图4是本专利技术算例1中的故障相差动及制动量对比图；
[0046]图5是本专利技术算例2中的各侧电流波形图；
[0047]图6是本专利技术算例2中的差动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法，其特征是，包括以下步骤：采集变压器故障发生时各侧电流信号的一个周波数据；利用全波傅里叶算法提取周波数据中各电流的幅值和相位，得到各侧节点的计算电流相量；根据各侧节点的计算电流相量计算得到差动电流；从各侧节点的计算电流相量中筛选出各侧电流幅值最大的电流相量，并依据各侧电流幅值最大的电流相量以及各侧节点的计算电流相量进行相量差2范数计算，得到制动电流；判断差动电流与制动电流的比值是否大于或等于预设比率制动参数；若是，则判断为区内故障，启动保护动作；若否，则判断为区外故障，启动保护闭锁。2.根据权利要求1所述的基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法，其特征是，所述差动电流的计算公式具体为：其中，I
d
表示差动电流；表示变压器各侧节点的计算电流相量。3.根据权利要求1所述的基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法，其特征是，所述制动电流的计算公式具体为：其中，I
r2m,j
表示制动电流；表示各侧电流幅值最大的电流相量；表示变压器各侧节点的计算电流相量。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法，其特征是，该方法还包括通过调节因子对制动电流进行优化后得到优化制动电流；优化制动电流的计算公式具体为：其中，I
rpm,j
表示优化制动电流；ε表示调节因子；I
r2m,j
表示制动电流。5.根据权利要求4所述的基于电流相量差2范数的变压器差动保护方法，其特征是，所述调节因子以各侧电流信号的1范数和无穷范数的边界约束关系计算得到。...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小君，王晓茹，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司技能培训中心四川电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：