专利名称：一种区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装置的制作方法
技术领域：
一种区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装置技术领域：
本实用新型涉及继电保护技术，具体是一种用来区分变压器励磁涌流与故障 电流然后决定是否跳闸的装置。背景技术：
为了保证电力系统及电力变压器的安全运行，一般在其上都设有继电保护装 置， 一旦发现变压器区内故障，则快速将变压器从系统中切除以避免严重后果。 然而变压器在运行过程中会出现励磁涌流现象，其产生的高电流信号常会被误认 为是故障电流而引起跳闸，造成不必要的损失，因而需要通过收集变压器相关数 据以区分励磁涌流与故障电流，并对励磁涌流可能引起的跳闸进行制动。
现有的区分励磁涌流与故障电流的判断装置主要有两种分相制动和或门制动。
分相制动的原理如图11所示，比率差动信号反应差动电流(Icd)与制动电流 (Izd)之比，当两者比值大于比率差动整定值(Kzd)并且差动电流大于差动门槛 (Imk)时，比率差动信号输出逻辑l，否则输出为0。即
led / Izd > Kzd
led > Imk
两式同时成立时，比率差动信号输出l。
谐波制动信号为该相差动电流中二次谐波(l2Cd)与基波(hcd)之比，当比值大 于谐波比整定值(K2Zd)时，输出逻辑l 。艮P:
I2cd / I!cd > K2zd
当上式成立时，谐波制动信号逻辑l。
当跳闸信号为l时，则控制跳闸，否则则不发出跳闸信号。这种制动方法的 反应速度较快，切除及时，但是容易导致变压器差动保护误动作。变压器差动保 护动作后，工作人员又要进行油气分析、绝缘检査，这给工作人员带来大量的工 作，又要花费一定的时间，延长了检修时间，同时，变压器和电网又要经受再次 励磁涌流的冲击，影响了系统的安全性以及变压器线圈间的绝缘性。
或门制动如图12所示，这种制动方式比较可靠，但是当变压器合闸于内部 故障时，或门制动易导致保护延时动作。此外，现代电力系统中远距离输电设备
及静止无功补偿装置的应用，使得暂态故障电流中二次谐波含量也比较高，且衰 减比较慢，采用或门制动不利于保护快速切除故障，影响了系统的安全性。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种区分变压器励磁涌流 与故障电流的自适应判断装置，以快速、可靠地判断区分励磁涌流与故障电流， 并及时作出制动，保证系统的安全性。
为此，本实用新型采用以下技术方案 一种区分变压器励磁涌流与故障电流 的自适应判断装置，其特征在于它包括一与门单元，与门单元的输出端为判决结 果输出端，与门单元具有三个输入端，第一输入端为比率差动信号输入端；与门 单元的第二输入端则与一反向单元的输出端相连，该反向单元的输入端为谐波制
动信号输入端；与门单元的第三输入端则和一与非门单元的输出端相连，该与非 门单元的两输入端分别连接谐波增大判断�？楹褪适被蛎判巢ㄖ贫卸夏？樽�。
判决结果输出端输出跳闸信号，谐波增大判断�？榉⒊鲂巢ㄔ龃笮藕牛适被蛎� 谐波制动判断模块组发出适时或门谐波制动信号。当比率差动信号为1且谐波制 动信号为0且谐波增大信号或适时或门谐波制动信号为0时则发出跳闸信号，否 则则不发出跳闸信号。本实用新型包括了技术中的分相制动和或门制动两种结 构，正常情况下只投入分相制动，在出现恶劣涌流情况下，投入适时或门制动， 但是，如果此时发现差动电流二次谐波不增大，则取消或门制动，自动形成分相 制动。本实用新型将现有技术中的分相制动和或门制动优点进行结合，根据比率 差动信号和谐波制动信号来判断得出制动信号保证了在变压器发生内部各种故 障情况下能快速及时动作，而根据适时或门谐波制动信号和谐波增大信号则保证 了只有在变压器确实出现故障而不是因为励磁涌流影响的情况下才会发出跳闸 信号，避免了误动作的产生，免去了不必要的检修，保证了系统的安全性。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明釆取如下技术措施所述 的谐波增大判断�？榫哂斜嚷什疃藕攀淙攵�、谐基波比差输入端和谐波增大整 定值输入端，比率差动信号输入端依次通过一反向单元和一延时单元与一或门单 元的一输入端相连，而谐基波比差输入端和谐波增大整定值输入端则通过一比较 器与或门单元的另一输入端相连，或门单元的输出端输出谐波增大信号。当某相 比率差动信号为0时，则输出谐波增大信号l，当某相比率差动信号为1时，则
进行延时处理，若延时结束后比率差动信号变为0则输出谐波增大信号1;若延 时结束后比率差动信号仍为1则将某时刻该相差动电流中二次谐波与基波之比 和另一时刻该相差动电流中二次谐波与基波之比的差与二次谐波增大整定值进 行比较，若差值大于整定值时则输出谐波增大信号l，若差值小于等于整定值时 则输出谐波增大信号0，有助于防止涌流导致误动。
所述的适时或门谐波制动判断�？樽榘ɑ蛎判巢ㄖ贫藕拍？椤⒑险⑻跫� 判断�？楹颓夤收吓卸夏？椋蛎判巢ㄖ贫藕拍？楹鸵挥朊诺ピ皇淙攵讼� 连，合闸条件判断�？楹颓夤收吓卸夏？樵蛲ü换蛎诺ピ陀朊诺ピ牧硪� 输入端相连，与门单元的输出端输出适时或门谐波制动信号。或门谐波制动信号 �？榉⒊龌蛎判巢ㄖ贫藕牛险⑻跫卸夏？榉⒊龊险⑻跫藕牛夤收吓� 断�？榉⒊銮夤收锨谐藕�。当或门谐波制动信号为0时，则输出适时或门谐 波制动信号0;当或门谐波制动信号为1时，若合闸条件信号为l，则输出适时 或门谐波制动信号l，若合闸条件信号为0且区外故障切除信号为0，则输出适 时或门谐波制动信号O，若合闸条件信号为O且区外故障切除信号为1，则输出 适时或门谐波制动信号l。将或门谐波制动信号与合闸条件信号、区外故障切除 信号进行组合，保留了或门谐波制动信号可靠性好的优点，并通过合闸条件信号、 区外故障切除信号进一步提高了判断结果的可靠性。保证了正常情况下只有分相 制动，不会造成保护在区内故障情况下延时动作。在出现各种恶劣涌流情况时又 能投入或门制动。
所述的或门谐波制动信号�？榘ㄒ换蛎诺ピ没蛎诺ピ哂腥鍪淙� 端，分别为三相谐波制动信号输入端，或门单元输出端输出或门谐波制动信号。
所述的合闸条件判断�？榫哂形薜缌餍藕攀淙攵耍梦薜缌餍藕攀淙攵送ü� 并联的两个传输线路分别连接巳或门单元的两输入端，其中一个传输线路上设有 延时单元，或门单元的输出端输出合闸条件信号。当各侧无电流信号时，则输出 合闸条件信号l;当任意一侧出现电流时，则对该电流信号进行延时处理，若延 时结束时仍有电流信号，则输出合闸条件信号0，若延时结束时无电流信号，则 输出合闸条件信号1，只有当变压器各侧有电流时才会导致跳闸。
所述的区外故障判断�？榫哂腥喙餍藕藕腿啾嚷什疃藕攀淙攵耍� 相的比率差动信号通过一反向单元与一与门单元的一输入端相连，过流信号则与
与门单元的另一 输入端相连，三相与门单元的输出端通过相串联的两个或门单元
后输出的区外故障切除信号，这两个或门单元之间设有延时单元。当某相有一侧 出现过流信号且该相比率差动信号为O时，则输出该相区外故障信号l，否则则 输出该相区外故障信号0，当三相区外故障信号皆为O时，则对故障信号进行延 时处理，若延时结束时仍无故障信号，则输出区外故障切除信号0，若延时结束 时有故障信号，则输出区外故障切除信号l;当三相区外故障信号不皆为O时， 则输出区外故障切除信号1，只有变压器确实出现故障时才发出切除信号。
有益效果本实用新型通过将"分相制动"和"或门制动"优点有效结合， 在判断存在涌流条件时，首先使用或门制动方案，当涌流发生一段时间后，再根 据二次谐波增大情况选择分相制动和或门制动，采用该方案后，在无法判明谐波 衰减情况时先投入适时或门制动，可以完全避免大涌流情况下保护出现误动，在 不俱备大涌流条件或者判明谐波不增大、不是涌流的情况下，投入分相制动，这 样可以加速保护在合闸于内部故障时的动作速度，既避免了误动作的产生，免去 了不必要的检修，又保证了系统的安全性。
图1为本实用新型的工作流程图。
图2为本实用新型合闸条件信号的产生逻辑流程图。 图3为本实用新型区外故障切除信号的产生逻辑流程图。 图4为本实用新型适时或门谐波制动信号的产生逻辑流程图。 图5为本实用新型谐波增大信号的产生逻辑流程图。 图6为本实用新型合闸条件判断模块的原理图。 图7为本实用新型区外故障判断模块的原理图。 图8为本实用新型适时或门谐波制动判断�？樽榈脑硗�。 图9为本实用新型谐波增大判断�？榈脑硗�。 图IO为本实用新型的结构原理图。 图11为现有的分相制动原理示意图。 图12为现有的或门制动原理示意图。
具体实施方式
如图IO所示的区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装置，与门单
元的输出端为判决结果输出端，与门单元具有三个输入端，第一输入端为比率差 动信号输入端；与门单元的第二输入端则与一反向单元的输出端相连，该反向单 元的输入端为谐波制动信号输入端；与门单元的第三输入端则和一与非门单元的 输出端相连，该与非门单元的两输入端分别连接谐波增大判断模块和适时或门谐 波制动判断�？樽�。其工作流程如图l所示，依次经过采样计算各侧电流、比率 差动计算、谐波制动计算、合闸条件判断、区外故障判断、适时或门谐波制动判
断和谐波增大判断，然后根据每一相的比率差动、谐波制动信号、谐波增大信号 和适时或门谐波制动信号得到每一相的最终判断结果，来决定是否跳闸。
其中合闸条件信号的产生过程以及判断�？槿缤�2、 6所示，延时一般设为 l秒以上，当各侧无电流时，无电流信号置逻辑l，当任意一侧出现电流时，无 电流信号立即置逻辑0，此时延时返回元件保持输出逻辑1并延时后返回逻辑0。
区外故障切除信号的产生过程以及判断模块如图3、 7所示，当某相有一侧 出现过电流时，该相过电流信号置l，此时若该相比率差动不动作，则发出该相 区外故障信号，即区外故障信号置逻辑l。三相区外故障信号经或门输出，或门 输出信号通过延时返回元件保持若干时间(一般大于一秒)，当区外故障切除时， 延时返回元件不立即返回，从而保证区外故障切除后，区外切除故障信号能继续 输出逻辑l，并保持若干时间(一般大于一秒)。
适时或门谐波制动信号的产生过程以及判断�？槿缤�4、 8所示，门谐波制
动信号�？榭刹捎迷械幕蛎胖贫械拿判巢ㄖ贫藕挪糠�。当变压器空载 投入或副方区外故障切除时投入或门制动，因为只有这两种情况下涌流中二次谐 波含量较�。诤陀τ苛髦校涡巢ê拷细撸耆梢圆槐赝度牖蛎胖贫�。 因此，引入合闸条件信号与区外故障切除信号来投退或门制动，形成适时或门制 动信号。
谐波增大信号的产生过程以及判断�？槿缤�5、 9所示，ka(t)表示t时刻A 相差动电流中二次谐波与基波之比，ka(t- A t)表示t减A t时刻A相差动电流中二 次谐波与基波之比，kzd为二次谐波增大整定值。当ka(t-At)-ka(t)〉kzd时，认 为A相差动电流中二次谐波含量是增大的，A相谐波增大信号置为1。为防止算 法暂态过程中保护误动作，在涌流或故障发生初期，由延时返回环节保证谐波增 大信号置逻辑l,即认为此时谐波是增大的。因为此时处于故障暂态过程及算法
暂态过程中，无法判明谐波是否增减，把谐波增大信号置1有助于投入或门制动， 防止涌流导致误动。延时时间可设为100毫秒，100毫秒过后，延时环节输出逻 辑0，此时通过判别二次谐波增量情况来确定是否设置谐波增大信号。
最后，跳闸信号由跳闸控制判断模块产生(图10)，正常情况下只投入分相 制动，在出现恶劣涌流情况下，投入适时或门制动，但是，如果此时发现差动电 流二次谐波不增大，则取消或门制动，自动形成分相制动。
权利要求1、一种区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装置，其特征在于它包括一与门单元，与门单元的输出端为判决结果输出端，与门单元具有三个输入端，第一输入端为比率差动信号输入端；与门单元的第二输入端则与一反向单元的输出端相连，该反向单元的输入端为谐波制动信号输入端；与门单元的第三输入端则和一与非门单元的输出端相连，该与非门单元的两输入端分别连接谐波增大判断模块和适时或门谐波制动判断�？樽�。
2、 根据权利要求1所述的区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装 置，其特征在于所述的谐波增大判断�？榫哂斜嚷什疃藕攀淙攵�、谐基波比差 输入端和谐波增大整定值输入端，比率差动信号输入端依次通过一反向单元和一 延时单元与一或门单元的一输入端相连，而谐基波比差输入端和谐波增大整定值输入端则通过一比较器与或门单元的另一输入端相连，或门单元的输出端输出谐 波增大信号。
3、 根据权利要求1所述的区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装 置，其特征在于所述的适时或门谐波制动判断�？樽榘ɑ蛎判巢ㄖ贫藕拍� 块、合闸条件判断�？楹颓夤收吓卸夏？椋蛎判巢ㄖ贫藕拍？楹鸵挥朊诺� 元一输入端相连，合闸条件判断�？楹颓夤收吓卸夏？樵蛲ü换蛎诺ピ陀� 门单元的另一输入端相连，与门单元的输出端输出适时或门谐波制动信号。
4、 根据权利要求3所述的区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装 置，其特征在于所述的或门谐波制动信号�？榘ㄒ换蛎诺ピ没蛎诺ピ哂� 三个输入端，分别为三相谐波制动信号输入端，或门单元输出端输出或门谐波制 动信号。
5、 根据权利要求3所述的区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装 置，其特征在于所述的合闸条件判断�？榫哂形薜缌餍藕攀淙攵耍梦薜缌餍藕� 输入端通过并联的两个传输线路分别连接已或门单元的两输入端，其中一个传输 线路上设有延时单元，或门单元的输出端输出合闸条件信号。
6、 根据权利要求3所述的区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装置，其特征在所述的区外故障判断�？榫哂腥喙餍藕藕腿啾嚷什疃藕攀淙攵耍肯嗟谋嚷什疃藕磐ü环聪虻ピ胍挥朊诺ピ囊皇淙攵讼嗔� 信号则与与门单元的另一输入端相连，三相与门单元的输出端通过相串联的两个 或门单元后输出的区外故障切除信号，这两个或门单元之间设有延时单元。
专利摘要本实用新型涉及继电保护技术，具体是一种区分变压器励磁涌流与故障电流的自适应判断装置，现有技术存在易导致变压器差动保护误动作、保护不及时的缺陷，本实用新型包括一与门单元，与门单元的输出端为判决结果输出端，与门单元具有三个输入端，第一输入端为比率差动信号输入端；与门单元的第二输入端则与一反向单元的输出端相连，该反向单元的输入端为谐波制动信号输入端；与门单元的第三输入端则和一与非门单元的输出端相连，该与非门单元的两输入端分别连接谐波增大判断�？楹褪适被蛎判巢ㄖ贫卸夏？樽�。既避免了误动作的产生，免去了不必要的检修，又保证了系统的安全性。
文档编号G01R31/00GK201194329SQ200820082189
公开日2009年2月11日 申请日期2008年1月17日 优先权日2008年1月17日
发明者吴秋晗, 姚仲焕, 张旭升, 徐习东, 朱松林, 盛海华 申请人:浙江省电力公司;浙江大学
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