本发明专利技术公开了一种基于参数不平衡检测的高压并联电抗器匝间保护方法，该方法建立在时域参数模型基础上，利用高压电抗器的本末端电气量，计算出在最小二乘意义下的各相的电气参数，基于高压分相并联电抗器不可能三相同时发生匝间短路故障的前提下，通过构建参数不平衡检测综合判据，来识别高压电抗器是否发生匝间短路故障。本发明专利技术方法不受系统振荡和频率偏移的影响；该方法基于每相电抗器的等效电感参数的测量和比较，整定简单、方便，且具有较高的灵敏度；由于该匝间保护检测的是每相电感参数的变化，避免基于序分量检测原理受系统运行方式和故障的影响，且能自适应于电压互感器安装位置的变化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于电力系统的，尤其涉及一种高压并联电抗器匝间短路故障的检测保护方法。高压并联电抗器在改善电力系统运行环境，提高系统稳定状态方面具有重要的作用。随着近几年超高压电网的建设和加强，系统中应用的高压并联电抗器日益增多。根据高压电抗器的安装位置，可分为线路并联电抗器， 一般安装于长距离输电线路；另一类是母线并联电抗器， 一般安装于有较多短距离出线的变电站高压母线。作为电力系统的重要组成部分，高压并联电抗器的安全稳定运行直接影响系统的安全。高压电抗器多数为分相式结构，因此相对于相间故障，匝间短路是更常见的故障形式。目前比较常见的匝间保护方法大都基于故障附加理论，其基本思想是匝间故障时故障附加网络的附加电源在保护测量端的正方向，如图1 (a)所示；而当系统发生不对称故障时，故障附加源在反方向，如图1 (b)所示，由此根据并联电抗器首端电气量计算的等效阻抗，在方向和幅值上存在明显的差异来判断是否发生匝间短路故障。基于零序分量故障附加网络，利用零序功率方向或带有补偿的零序功率方向元件实现匝间故障判别；同理，基于负序分量附件网络，采用负序功率方向元件来实现故障判别。另外，还有基于零序故障附加网络，采用辨识的方法求出零序电感，基于零序电感的方向性和大小来实现匝间保护的辨别，此类方法从原理上类同于零序功率方向原理。基于故障附加网络的匝间保护原理都面临两个难题1)、很难在灵敏度和可靠性之间做到适当的平衡；2)、不能很好的适应电压互感器安装位置的差异，即电压互感器位于母线侧时匝间保护误动问题，输电线路并联电抗器示意图如图2所示，母线并联电抗器的示意图如图3所示，由图可知，由于电压互感器的位置不同，当非全相状态或开关不同时合闸情况下，不平衡附加电源位置与区内故障相似，所以基于故障附加网络的方向匝间保护势必会误动作。传统技术中也有通过检测并联电抗器的等效电感或测量阻抗的变化来识 别是否发生匝间保护，其中基于并联电抗器等效电感的匝间保护原理模型仅考虑纯电感模型，势必产生一定的原理性误差；计算量中利用了电抗器尾端的电 压值，而在现场中尾端是没有电压互感器的，所以实用上有困难，另外，此方 法定值比较难整定。测量阻抗变化的匝间保护方法，由于利用各相电抗器的相 量等效阻抗幅值变化来检测匝间故障，受系统频率和相量计算误差的影响，灵 敏度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于对现有技术上述不足进行改进，提供一种不受系统振 荡和频率偏移的影响、能自适应于电压互感器安装位置、整定简单，高灵敏度、 高可靠性的。本专利技术方法包括下列步骤(a) :测量获取高压电抗器首末端电流和首端电压；(b) :基于首末端电流量和首端电压量，针对并联电抗器等效RL参数模 型，采用时域量计算每相的分相电抗参数值；(c) :构建电抗器参数不平衡综合检测判据，通过判断计算出的参数值 是否满足参数范围界定判据和匝间故障检测判据，经综合分析后确定是否发生 了匝间故障。本专利技术方法所述首端电压"(f)为<formula>formula see original document page 5</formula>，其中"(f)、奶为实测量，R、 L为待求变量。利用 首端电流电压和尾端电流采样，通过最小二乘算法可以估算出每相的R、 L参本专利技术方法中每相的R、 L值采用三点微分公式来求解<formula>formula see original document page 5</formula>式中，k表示采样序列号，T为采样间隔，采用三点微分相比于二点微分，得到的斜率更接近于当前采样点k点的微分值，将该式带入公式<formula>formula see original document page 5</formula>对应各相并对此公式做离散化处理，取连续采样点，求得各相R、 L。本专利技术方法中对应数据窗为10 15。本专利技术方法不受系统振荡和频率偏移的影响；该方法基于每相电抗器的等 效电感参数的测量和比较，整定简单、方便，且具有较高的灵敏度；由于该匝 间保护检测的是每相电感参数的变化，避免基于序分量检测原理受系统运行方 式和故障的影响，且能自适应于电压互感器安装位置的变化。 附图说明图1为故障附加网络图，其中图1 (a)为匝间短路故障零序网络，图l(b) 为系统侧横向故障零序网络。图2为输电线路高压并联电抗器示意图，其中电压互感器在线路侧，中性点有小电抗。图3为母线高压并联电抗器示意图，其中电压互感器在母线侧，中性点直 接接地。图4为线路并联电抗器匝间短路示意图。图5为高压并联电抗器匝间保护逻辑框图，其中Ie为额定电流，Ia、 Ib、 Ic分别为A、 B、 C三相电流测量值。具体实施例方式以下结合实施例并对照附图对本专利技术进行详细说明。 本专利技术方法包括下列步骤(a) :测量获取高压电抗器首末端电流和首端电压"(f);高压电抗器各相首端电流为/。(f)、 z'^)、末端电流测量值分别为"C 、 ，，(b) :基于首末端电流量和首端电压量，针对并联电抗器等效RL参数模 型，采用时域量计算每相的分相电抗参数值；由于高压并联电抗器为分相结构，相相之间没有互感，所以每一相不论是 否发生匝间短路故障均可以用RL串连模型来等效，根据电路理论，则可得Aw(0-及/(0 +丄^^ (1)其中，A一)、 /(0分别表示电抗器每相绕组的电压差和首瑞电流。对于 高压线路并联电抗器，由于中性点小电抗的存在，A"(f)不等于相电压，有<formula>formula see original document page 7</formula>其中"(o表示电抗器首端电压，"。(o为中性点偏移电压。"o、 "f)、 /:w分别表示各相尾端电流测量值，*。、丄。分别为中性点小电抗的电阻和电感分量，在匝间保护元件的计算中，此值可以取额定值。将(2)式带入(1)式，则(1)式可表示为<formula>formula see original document page 7</formula>， (3 )式(4)中，"(,)、/W为实测量，R、 L为待求变量。利用首端电流电压和尾端电流采样，通过最小二乘算法可以估算出每相的R、 L参量。具体计算过程参见具体实施方式一节。对于母线电抗器，由于没有中性点小电抗，公式(3)可变为<formula>formula see original document page 7</formula> (4)本专利技术提出的新的高压电抗器匝间保护方法基于两个前提1)、高压并联电抗器不可能同时发生两相匝间短路故障；2)、电抗器匝间短路故障时对等效电感参数的影响比较大。匝间保护综合判据如下1) 正常情况下，求出每相的等效电感，分别为U、 Lb、 Lc;2) 计算平均电抗(Lav)以及每相的平衡系数(ka、 kb、 kc):丄 =Al +丄/> + A: , ^ = ， = J^￡L ， & =.丄加3 "丄。0 ^ e 4由于计算误差以及实际分相电抗器电气参数差异的存在，通过平衡系数将三相电感参数进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于参数不平衡检测的高压并联电抗器匝间保护方法，其特征在于：采用时域信息通过最小二乘算法估算出高压并联电抗器的电感参数，通过三相电感参数不平衡检测综合判据来识别是否发生匝间短路故障，具体包括下列步骤： （ａ）：测量获取高压电抗器首 末端电流和首端电压； （ｂ）：基于首末端电流量和首端电压量，针对并联电抗器等效ＲＬ参数模型，采用时域量计算每相的分相电抗参数值； （ｃ）：构建电抗器参数不平衡综合检测判据，通过判断计算出的参数值是否满足参数范围界定判据和匝间故障 检测判据，经综合分析后确定是否发生了匝间故障。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛鹏，何萍，白日昶，帅玲玲，万宇，戴斌，
申请(专利权)人：江西省电力公司超高压分公司，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]
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