Способ дифференциальной защиты и устройство дифференциальной защиты для трансформатора

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – возможность свободной регулировки сдвига фазового угла. Разработан способ дифференциальной защиты для контроля трехфазного трансформатора (10), в котором на всех сторонах (10а, 10b) трансформатора (10) для каждой фазы регистрируются измеренные значения тока. С применением зарегистрированных измеренных значений тока опорной стороны (10а), с одной стороны, и согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока всех остальных сторон (10b), с другой стороны, выполняется связанное с фазой формирование разностных значений. Внутренняя неисправность распознается, если по меньшей мере одно из разностных значений превышает пороговое значение. Причем для формирования согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока сначала зарегистрированные на всех остальных сторонах (10b) измеренные значения тока для всех фаз подвергаются амплитудному согласованию с образованием согласованных по амплитуде измеренных значений тока и затем подвергаются согласованию по фазовому углу. Чтобы обеспечить возможность свободной установки сдвига фазового угла, предложено, что для согласования фазового угла измеренных значений тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) применяется следующая формула:

,

с матричными коэффициентами

. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу дифференциальной защиты для контроля трехфазного трансформатора в отношении внутренних неисправностей, в котором на всех сторонах трансформатора для каждой фазы регистрируется профиль тока в пределах указывающих соответствующую фазу измеренных значений тока, с применением зарегистрированных измеренных значений тока опорной стороны трансформатора, с одной стороны, и согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока всех остальных сторон трансформатора, с другой стороны, с образованием соответствующих разностных значений выполняется связанное с фазой формирование разностных значений, и распознается внутренняя неисправность относительно трансформатора, если по меньшей мере одно из разностных значений превышает заданное пороговое значение, причем для формирования согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока сначала зарегистрированные на всех остальных сторонах трансформатора измеренные значения тока для всех фаз подвергаются амплитудному согласованию с применением коэффициента трансформации трансформатора с образованием согласованных по амплитуде измеренных значений тока, и затем согласованные по амплитуде измеренные значения тока подвергаются согласованию по фазовому углу с образованием согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока, которое компенсирует обусловленный трансформатором фазовый сдвиг.

Для защиты трехфазных трансформаторов в электрических системах энергоснабжения, известно использование так называемого способа дифференциальной защиты. При этом посредством устройства дифференциальной защиты измеренные значения тока для каждой фазы, которые были зарегистрированы на всех сторонах трансформатора, сравниваются друг с другом, и распознается внутренняя неисправность, если разность измеренных значений тока от всех сторон трансформатора, по меньшей мере для одной фазы, превышает заданное пороговое значение.

Так как сам трансформатор вызывает изменение угла амплитуды и фазового угла, измеренные значения тока по меньшей мере одной стороны перед образованием разностных значений должны согласовываться по их амплитуде и их фазовому углу, чтобы получить сопоставимые друг с другом измеренные значения тока для обеих сторон трансформатора. Это согласование осуществляется в отношении амплитуды из известного коэффициента трансформации трансформатора. Амплитудное согласование довольно хорошо известно специалисту в данной области техники и поэтому здесь более подробно не поясняется. Что касается фазового угла, также выполняется согласование посредством применения соответствующих согласующих матриц. Соответствующая согласующая матрица выводится в обычных трансформаторах из группы соединений трансформатора и может, например, выводиться из соответствующих рабочих таблиц. Соответствующие таблицы настроек обычно представлены для сдвигов фазовых углов с шагом 30°.

Способ дифференциальной защиты для трансформатора с такими ступенчато заданными согласующими матрицами известен, например, из немецкой выложенной заявки DE 102 61 837 A1.

Применение так называемых фазосдвигающих трансформаторов с регулируемым при эксплуатации любым сдвигом фазы возрастает особенно из-за подачи энергии только периодически доступных возобновляемых источников энергии. Такие трансформаторы могут быть защищены от неисправностей с использованием известных, ступенчато регулируемых согласующих матриц только посредством соответственно нечувствительной установки порогового значения для дифференциальной защиты. Поэтому существует потребность в способах дифференциальной защиты и устройствах дифференциальной защиты, в которых согласование измеренных значений тока может осуществляться бесступенчато на фактически имеющийся сдвиг фазового угла. Примерный способ дифференциальной защиты с бесступенчатым согласованием фазового угла известен, например, из US 6,507,184 B1. В известном способе согласование осуществляется путем применения согласующей матрицы с ортогональными друг другу компонентами матрицы.

В основе изобретения лежит задача обеспечить альтернативный метод согласования фазового угла измеренных значений тока в способе дифференциальной защиты и устройстве дифференциальной защиты, который допускает свободную регулировку сдвига фазового угла и может осуществляться сравнительно простым образом.

Для решения этой задачи способ дифференциальной защиты вышеуказанного типа выполнен таким образом, что для согласования фазового угла измеренных значений тока соответствующей другой стороны трансформатора, применяется следующее уравнение:

,

с матричными коэффициентами

,

причем

a=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны трансформатора для фазы а;

b=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны трансформатора для фазы b;

c=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны трансформатора для фазы c;

I'a=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны трансформатора для фазы а;

I'b=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны трансформатора для фазы b;

I'c=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны трансформатора для фазы c;

α=вызванный трансформатором в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне трансформатора относительно относящихся к фазам токов на опорной стороне трансформатора.

Предложенная согласующая матрица с матричными коэффициентами k может предпочтительно использоваться для согласования фазового угла измеренных значений тока с любым фазовым углом α. Этот сдвиг фазового угла α справедлив в нагруженном состоянии для измеренных значений тока и соответствует в состоянии без нагрузки (в котором практически никакие токи не протекают через трансформатор) сдвигу фазового угла, обусловленному по отношению к напряжениям (ʺнапряжение без нагрузкиʺ).

Сравнение дифференциальной защиты происходит затем с согласованными по амплитуде и фазовому углу измеренными значениями тока соответствующей другой стороны трансформатора и с зарегистрированными измеренными значениями тока опорной стороны трансформатора. При этом может применяться либо постоянно заданное пороговое значение, либо динамическое пороговое значение. Для сравнения с динамическим пороговым значением могут, например, наряду с разностными значениями тока, также определяться также называемые значения тока стабилизации, которые, например, указывают сумму, при необходимости, согласованных по амплитуде и согласованных по фазовому углу измеренных значений тока, и запаздывания пары значений из разностного значения тока и соответствующего значения стабилизации оцениваются на диаграмме срабатывания. Пороговое значение может тогда задаваться как одна или несколько зависимых от тока стабилизации кривых на диаграмме срабатывания.

В качестве опорной стороны трансформатора может применяться, например, его первичная сторона. Соответствующие другие стороны трансформатора в этом случае образуются одной или несколькими вторичными сторонами. В случае трансформатора с двумя сторонами, первичная сторона может быть стороной высокого напряжения, а вторичная сторона (другая сторона) - стороной низкого напряжения трансформатора. Тем не менее, в рамках изобретения возможны и другие определения касательно сторон, если гарантируется, что посредством согласования измеренных значений тока компенсируются изменения по амплитуде и фазовому углу, обусловленные самим трансформатором.

Если на одной стороне трансформатора посредством соответствующей обработки нейтрали может возникать нулевой ток и оказывать влияние на измерение дифференциальной защиты, то в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления соответствующего изобретению способа дифференциальной защиты может предусматриваться, что при согласовании фазового угла дополнительно осуществляется коррекция компоненты нулевого тока согласованных по амплитуде измеренных значений тока соответствующей другой стороны трансформатора, причем в этом случае согласование фазового угла выполняется в соответствии со следующим расширенным уравнением:

,

с коэффициентом компоненты нулевого тока

,

причем

I'e=согласованный по амплитуде ток нейтрали.

По сравнению с согласованием фазового угла без коррекции нулевого тока, в этом случае только зависимый от тока нейтрали член

добавляется к согласующей матрице с коэффициентом f(α) компоненты нулевого тока.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления соответствующего изобретению способа дифференциальной защиты, в этой связи предусматривается, что ток нейтрали определяется измерением и с применением коэффициента трансформации трансформатора подвергается амплитудному согласованию с образованием согласованного по амплитуде тока нейтрали.

Этот вариант осуществления подходит в том случае, когда ток нейтрали может регистрироваться посредством собственного преобразователя тока. Если ток нейтрали не возникает на той стороне трансформатора, для которой осуществляется согласование по амплитуде и углу измеренных значений тока, то ток нейтрали сначала нужно согласовать в отношении его амплитуды с применением коэффициента трансформации трансформатора. Возможность измерения тока нейтрали известна, например, из DE4416048C1.

В качестве альтернативы этому варианту осуществления, в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления соответствующего изобретению способа дифференциальной защиты, может также быть предусмотрено, что ток нейтрали вычисляется из согласованных по амплитуде измеренных значений тока одной стороны трансформатора.

Это вычисление может осуществляться на основе согласованных по амплитуде измеренных значений тока, как указано ниже и известно специалисту в данной области техники как ʺисключение нулевого токаʺ:

I'e=-(I'a +I'b +I'c).

Предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению способа дополнительно предусматривает, что обусловленный трансформатором в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне трансформатора по отношению к относящимся к фазам токам на опорной стороне трансформатора задается в качестве параметра.

Этот вариант особенно подходит для трансформаторов с жестко заданным из-за конструкции сдвигом фазового угла. Путем применения вышеописанного уравнения согласования, согласование по фазовому углу может при этом осуществляться к любому фазовому углу (не только с шагом 30°). Параметр, применяемый для регулировки сдвига фазового угла, как правило, указывается изготовителем трансформатора и соответствует сдвигу фазового угла, обусловленному в состоянии без нагрузки трансформатора относительно напряжений (ʺнапряжение без нагрузкиʺ).

Альтернативный предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что обусловленный трансформатором в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне трансформатора по отношению к относящимся к фазам токам на опорной стороне трансформатора определяется посредством измерения.

В этом варианте осуществления, максимальная возможная гибкость и динамика регулировки согласующей матрицы может достигаться тем, что фактически имеющийся сдвиг фазового угла может непрерывно или с определенными временными интервалами измеряться и применяться для отслеживания согласования фазового угла. Определение сдвига фазового угла путем измерения может осуществляться в нагруженном состоянии трансформатора, например, с применением токов системы прямой последовательности фаз, образованной из измеренных значений тока соответствующей стороны. В состоянии без нагрузки трансформатора, сдвиг фазового угла может определяться путем измерения напряжений на всех сторонах трансформатора, если имеются соответствующие измерительные приборы, и устройство дифференциальной защиты имеет соответствующие измерительные входы.

В альтернативном варианте осуществления соответствующего изобретению способа дифференциальной защиты также предусмотрено, что обусловленный трансформатором в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне трансформатора по отношению к относящимся к фазам токам на опорной стороне трансформатора выводится из положения переключателя ступеней трансформатора.

В этом варианте осуществления определяется положение переключателя ступеней трансформатора и на этой основе выводится соответствующий сдвиг фазового угла. Для этого могут, например, применяться соответствующие таблицы или списки, которые сохранены в осуществляющем способ дифференциальной защиты устройстве дифференциальной защиты в виде блока данных. Так, в соответствии с предпочтительным развитием этого варианта осуществления соответствующего изобретению способа дифференциальной защиты, предусмотрено, что сдвиг фазового угла определяется с применением таблицы, указывающей соответствующее положение переключателя ступеней с обусловленным этим сдвигом фазового угла. Такая таблица обычно сохраняется в памяти данных устройства дифференциальной защиты, выполняющего способ дифференциальной защиты, в ходе конфигурирования устройства.

Согласно альтернативному дальнейшему развитию, также может быть предусмотрено, что сдвиг фазового угла определяется с применением математического уравнения, описывающего соответствующий сдвиг фазового угла в зависимости от соответствующего положения переключателя ступеней. Вид такого уравнения зависит, например, от магнитной и электрической связи индуктивностей трансформатора. Коэффициенты этого уравнения выводятся из соотношения числа витков. В качестве переменной или параметра служит положение переключателя ступеней.

Что касается устройства дифференциальной защиты, вышеупомянутая задача решается устройством дифференциальной защиты для контроля трехфазного трансформатора в отношении внутренних неисправностей с устройством регистрации измеренных значений, которое выполнено так, чтобы на всех сторонах трансформатора для каждой фазы регистрировать измеренные значения тока, указывающие профиль тока в пределах соответствующей фазы, и с устройством оценки, которое выполнено так, чтобы с применением зарегистрированных измеренных значений тока опорной стороны трансформатора, с одной стороны, и согласованных по амплитуде и сдвигу фазового угла измеренных значений тока всех остальных сторон трансформатора, с другой стороны, с образованием соответствующих разностных значений выполнять относящееся к фазе формирование разностных значений и распознавать внутреннюю неисправность относительно трансформатора, если по меньшей мере одно из разностных значений превышает заданное пороговое значение. При этом устройство оценки выполнено таким образом, чтобы, для формирования согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока, сначала зарегистрированные на всех остальных сторонах трансформатора измеренные значения тока для всех фаз подвергать амплитудному согласованию с применением коэффициента трансформации трансформатора для образования согласованных по амплитуде измеренных значений тока, и затем согласованные по амплитуде измеренные значения тока подвергать согласованию по фазовому углу с образованием согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока, которое компенсирует обусловленный трансформатором сдвиг фазового угла.

В соответствии с изобретением предусмотрено, что устройство оценки выполнено так, чтобы для согласования фазового угла измеренных значений тока одной стороны трансформатора применять следующее уравнение:

,

с матричными коэффициентами

,

причем

a=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы а;

b=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы b;

c=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы c;

I'a=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы а;

I'b=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы b;

I'c=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы c;

α=вызванный трансформатором в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне (10b) трансформатора (10) относительно относящихся к фазам токов на опорной стороне (10а) трансформатора (10).

В соответствии с одним из вариантов осуществления соответствующего изобретению устройства дифференциальной защиты, для коррекции нулевого тока предусмотрено, что при согласовании фазового угла дополнительно осуществляется коррекция компоненты нулевого тока согласованных по амплитуде измеренных значений тока соответствующей другой стороны трансформатора, причем в этом случае согласование фазового угла выполняется в соответствии со следующим расширенным уравнением:

,

с коэффициентом компоненты нулевого тока

,

причем

I'e=согласованный по амплитуде ток нейтрали.

Еще один предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению устройства предусматривает, что устройство регистрации измеренных значений устройства дифференциальной защиты содержит средства для регистрации положения переключателя ступеней трансформатора. Средства для регистрации положения переключателя ступеней могут представлять собой, например, один или несколько двоичных входов устройства регистрации измеренных значений с подключенной далее логикой оценки.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом соответствующего изобретению устройства также может быть предусмотрено, что устройство регистрации измеренных значений или устройство оценки устройства дифференциальной защиты содержит средства для регистрации обусловленного трансформатором в нагруженном состоянии сдвига фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне трансформатора по отношению к относящимся к фазам токам на опорной стороне трансформатора. Эти средства могут представлять собой, например, соответствующую логику для вычисления сдвига фазового угла из измеренных значений тока. В качестве альтернативы, однако, распознавание фазового угла может также быть осуществлено с помощью отдельного устройства, так что средства для регистрации сдвига фазового угла в этом случае образуются соответствующим сигнальным входом устройства регистрации измеренных значений, который соединен с отдельным устройством и принимает определенный сдвиг фазового угла в качестве входного сигнала. Так как сдвиг фазового угла токов в нагруженном состоянии, как объяснялось выше, соответствует фазовому сдвигу напряжений в состоянии без нагрузки, измерение сдвига фазового угла также может быть осуществлено с помощью соответствующего измерения напряжения в состоянии без нагрузки. Тогда, соответственно, средства для регистрации сдвига фазового угла выполнены, альтернативно или дополнительно, с возможностью измерения напряжения.

В отношении соответствующего изобретению устройства также справедливы все относящиеся к соответствующему изобретению сведения, приведенные как выше, так и далее, и наоборот, соответствующим образом, в частности, соответствующее изобретению устройство выполнено с возможностью осуществления соответствующего изобретению способа в любом варианте осуществления или в комбинации любых вариантов осуществления. Также в отношении преимуществ соответствующего изобретению устройства, можно сослаться на преимущества, описанные для соответствующего изобретению способа.

Изобретение поясняется ниже более подробно на основе примера выполнения. Конкретную конфигурацию примера выполнения по отношению к общей конфигурации соответствующего изобретению способа и соответствующего изобретению устройства не следует никоим образом понимать как ограничивающую; скорее, отдельные конструктивные признаки примера выполнения можно комбинировать по желанию свободно между собой и с признаками, описанными выше.

В рамках примера выполнения, по причинам упрощения представления, предполагается трансформатор с двумя сторонами. Для применения изобретения, для трансформаторов с более чем двумя сторонами, описанный способ действий должен выполняться только для всех остальных сторон (за исключением опорной стороны) соответствующим образом.

На чертеже показано схематичное представление фрагмента двухсторонней трехфазной электрической системы энергоснабжения с трансформатором 10, который контролируется посредством устройства 11 дифференциальной защиты в отношении внутренних неисправностей (например, коротких замыканий, замыканий на землю, неисправностей обмоток). С этой целью на стороне 10a высокого напряжения (ʺопорной сторонеʺ) трансформатора 10 посредством устройств измерения тока (например, индуктивных преобразователей или так называемых нетрадиционных преобразователей) регистрируются измеренные значения тока IA, IB, IC и подаются на вход устройства 12 регистрации измеренных значений устройства 11 дифференциальной защиты. Соответствующим образом, на стороне 10b низкого напряжения (ʺостальной (другой) сторонеʺ) трансформатора 10 посредством устройств измерения тока регистрируются измеренные значения тока Ia, Ib, Ic и подаются на другой вход устройства 12 регистрации измеренных значений устройства 11 дифференциальной защиты. При этом измеренные значения тока IA, IB, IC, Ia, Ib, Ic могут передаваться в аналоговой или цифровой форме на устройство 12 регистрации измеренных значений. Если измеренные значения тока IA, IB, IC, Ia, Ib, Ic имеются как аналоговые измеренные значения в устройстве 12 регистрации измеренных значений, то они там, при необходимости, фильтруются и подвергаются A/D-преобразованию. В противном случае, фильтрация и A/D-преобразование выполняются уже вне устройства 12 регистрации измеренных значений, например, с помощью так называемого дистанционного терминального блока или объединяющего блока; оцифрованные измеренные значения затем с помощью шины процесса передаются на устройство 11 дифференциальной защиты.

Устройство 12 регистрации измеренных значений на стороне выхода соединено с устройством 13 оценки устройства 11 дифференциальной защиты, которое может представлять собой, например, соответствующим образом выполненный компонент аппаратных средств (ASIC, FPGA), центральный микропроцессорный модуль, цифровой процессор сигналов или комбинацию вышеперечисленного. Устройство 13 оценки посредством программирования, определяемого программным обеспечением и/или аппаратными средствами, сконфигурировано для выполнения способа дифференциальной защиты с использованием измеренных значений тока с обеих сторон трансформатора 10 для обеспечения возможности выявления возможных внутренних неисправностей и отключения.

Так как при преобразовании тока и напряжения посредством трансформатора 10 по сравнению с величинами, имеющимися на стороне высокого напряжения, происходят изменения амплитуды и фазового угла тока, выдаваемого на стороне низкого напряжения (и напряжения, выдаваемого на стороне низкого напряжения), для выполнения способа дифференциальной защиты, измеренные значения тока Ia, Ib, Ic стороны 10b низкого напряжения трансформатора 10 должны быть сначала согласованы относительно их амплитуды и их фазового угла.

Для относящегося к амплитуде согласования измеренные значения тока Ia, Ib, Ic согласуются с применением коэффициента n трансформации трансформатора. Он задает отношение числа соответствующих витков обмотки высокого напряжения и обмотки низкого напряжения и определяет относящееся к амплитуде изменение тока в процессе трансформации. Это согласование хорошо известно и поэтому здесь дополнительно не описывается. На выходной стороне после амплитудного согласования имеются согласованные по амплитуде измеренные значения тока I'a, I'b, I'c.

Затем выполняется согласование фазового угла между стороной высокого напряжения и стороной низкого напряжения. Изменение фазового угла обусловлено главным образом конструктивно заданной группой соединений обмоток и положением имеющихся переключателей ступеней или фазовращателей. Для этой цели, согласованные по амплитуде измеренные значения тока Ia, Ib, Ic посредством приведенного ниже уравнения согласования преобразуются в согласованные по амплитуде и фазовому углу измеренные значения тока Iʺa, Iʺb, Iʺc:

.

В этом уравнении используется зависимая от фазового угла матричная компонента k(α), которая определяется следующим образом:

.

Если на одной стороне трансформатора 10 посредством соответствующей обработки нейтрали возникает компонента тока системы нулевой последовательности фаз, она может совместно с согласованием фазового угла компенсироваться с применением расширенного уравнения согласования, как представлено ниже:

,

При этом I'e обозначает, при необходимости, согласованный посредством коэффициента n трансформации трансформатора по амплитуде ток нейтрали, и f(α) обозначает зависимый от фазового угла коэффициент компоненты нулевого тока:

.

При этом ток Ie нейтрали может определяться, как описано выше, путем вычислений из согласованных по амплитуде измеренных значений тока. В качестве альтернативы, ток Ie нейтрали, при наличии соответствующего измерительного прибора в цепи тока между нейтралью и заземлением, также может определяться измерениями и передаваться на устройство 11 дифференциальной защиты (не показано на чертеже).

Согласованные по амплитуде и фазовому углу измеренные значения тока Iʺa, Iʺb, Iʺc стороны низкого напряжения могут теперь совместно с зарегистрированными на стороне высокого напряжения измеренными значениями тока IА, IВ, IС использоваться для сравнения дифференциальной защиты. При этом в простейшем случае, с образованием разностного значения, формируется разность из величин соответственно принадлежащих к одной фазе измеренных значений тока и сравнивается с пороговым значением. Если разностное значение превышает пороговое значение, то распознается внутренняя неисправность, и выдается сигнал TRIP для не показанного на чертеже силового переключателя, чтобы предотвратить дальнейшие повреждения трансформатора.

Для того, чтобы способ дифференциальной защиты динамически согласовывать с высотой протекающего тока, можно также из измеренных значений тока IА, IВ, IС и Iʺa, Iʺb, Iʺc формировать значение тока стабилизации (например, путем суммирования по каждой фазе величин соответствующих измеренных значений тока), и запаздывания пар измеренных значений из разностного значения и значения тока стабилизации проверять на диаграмме срабатывания. Если пара измеренных значений по меньшей мере одной фазы трансформатора лежит в пределах области срабатывания, генерируется вышеупомянутый сигнал срабатывания TRIP.

Способ был описан выше в качестве примера на основе согласования измеренных значений тока стороны низкого напряжения. В отличие от этого, конечно, могут также согласовываться измеренные значения тока на стороне высокого напряжения и при сравнении дифференциальной защиты сравниваться с зарегистрированными измеренными значениями тока стороны низкого напряжения. То же самое относится и к другим сторонам трансформатора с более чем двумя сторонами, то есть в принципе возможно установление опорной стороны на любую сторону трансформатора.

Фазовый угол α в состоянии без нагрузки трансформатора может либо задаваться постоянным и, например, в качестве параметра устанавливаться в устройстве 11 дифференциальной защиты. Но он может также для каждой фазы динамически определяться из измеренных значений тока обеих сторон трансформатора с помощью устройства 12 регистрации измеренных значений, устройства 13 оценки или соответствующего отдельного измерительного прибора 14 и предоставляться на устройство 11 дифференциальной защиты. Это может осуществляться непрерывно, с регулярными интервалами или на основе событий. В качестве альтернативы, также может регистрироваться положение S переключателя ступеней трансформатора 10 и передаваться на устройство 11 дифференциальной защиты 11, которое, - например, с использованием соответствующей таблицы или подходящего математического уравнения - определяет фазовый угол α в зависимости от соответствующего положения переключателя ступеней.

С помощью описанного подхода может выполняться универсальное согласование измеренных значений тока относительно фазового угла для любых типов трансформаторов. В частности, способ пригоден для трансформаторов со сдвигом фазы, отличным от шага в 30°, или трансформаторов с переключателями ступеней, влияющими на сдвиг фазового угла (ʺтрансформатор, установленный в рассечку кольцевой линииʺ). Однако способ также может применяться для трансформаторов с жесткой конструкцией и обычным фазовым сдвигом с шагом в 30°.

1. Способ дифференциальной защиты для контроля трехфазного трансформатора (10) в отношении внутренних неисправностей, в котором

- на всех сторонах (10а, 10b) трансформатора (10) для каждой фазы регистрируют профиль тока в пределах, указывающих соответствующую фазу измеренных значений тока;

- с применением зарегистрированных измеренных значений тока опорной стороны (10а) трансформатора (10), с одной стороны, и согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока всех остальных сторон (10b) трансформатора (10), с другой стороны, с образованием соответствующих разностных значений выполняют связанное с фазой формирование разностных значений и распознают внутреннюю неисправность относительно трансформатора (1), если по меньшей мере одно из разностных значений превышает заданное пороговое значение, причем для формирования согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока сначала зарегистрированные на всех остальных сторонах (10b) трансформатора (10) измеренные значения тока для всех фаз подвергают амплитудному согласованию с применением коэффициента трансформации трансформатора с образованием согласованных по амплитуде измеренных значений тока и затем согласованные по амплитуде измеренные значения тока подвергают согласованию по фазовому углу с образованием согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока, которое компенсирует обусловленный трансформатором (10) фазовый сдвиг;

отличающийся тем, что

- для согласования фазового угла измеренных значений тока применяют следующее уравнение:

,

с матричными коэффициентами

,

причем

a=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы а;

b=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы b;

c=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы c;

I'a=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы а;

I'b=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы b;

I'c=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы c;

α=вызванный трансформатором (10) в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне (10b) трансформатора (10) относительно относящихся к фазам токов на опорной стороне (10а) трансформатора (10), причем

обусловленный трансформатором (10) в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне (10b) трансформатора (10) по отношению к относящимся к фазам токам на опорной стороне (10а) трансформатора (10) выводят из положения переключателя ступеней трансформатора (10).

2. Способ дифференциальной защиты по п. 1, отличающийся тем, что

- при согласовании фазового угла дополнительно осуществляют коррекцию компоненты нулевого тока согласованных по амплитуде измеренных значений тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10), причем в этом случае согласование фазового угла выполняют в соответствии со следующим расширенным уравнением:

,

с коэффициентом компоненты нулевого тока

,

причем

I'e=согласованный по амплитуде ток в нейтрали.

3. Способ дифференциальной защиты по п. 2, отличающийся тем, что

- ток в нейтрали определяют посредством измерения; и

- ток в нейтрали с применением коэффициента трансформации трансформатора подвергают амплитудному согласованию с образованием согласованного по амплитуде тока нейтрали.

4. Способ дифференциальной защиты по п. 2, отличающийся тем, что

- ток в нейтрали вычисляют из согласованных по амплитуде измеренных значений тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10).

5. Способ дифференциальной защиты по любому из пп. 1 -4, отличающийся тем, что

- сдвиг фазового угла определяют с применением таблицы, указывающей соответствующее положение переключателя ступеней с обусловленным этим сдвигом фазового угла.

6. Способ дифференциальной защиты по любому из пп. 1 -4, отличающийся тем, что

- сдвиг фазового угла определяют с применением математического уравнения, описывающего соответствующий сдвиг фазового угла в зависимости от соответствующего положения переключателя ступеней.

7. Устройство (11) дифференциальной защиты для контроля трехфазного трансформатора (10) в отношении внутренних неисправностей с

- устройством (12) регистрации измеренных значений, которое выполнено так, чтобы на всех сторонах (10а, 10b) трансформатора (10) для каждой фазы регистрировать измеренные значения тока, указывающие профиль тока в пределах соответствующей фазы; и

- устройством (13) оценки, которое выполнено так, чтобы с применением зарегистрированных измеренных значений тока опорной стороны (10b) трансформатора (10), с одной стороны, и согласованных по амплитуде и сдвигу фазового угла измеренных значений тока всех остальных сторон (10b) трансформатора (10), с другой стороны, с образованием соответствующих разностных значений выполнять относящееся к фазе формирование разностных значений и распознавать внутреннюю неисправность относительно трансформатора (10), если по меньшей мере одно из разностных значений превышает заданное пороговое значение, при этом устройство (13) оценки выполнено таким образом, чтобы, для формирования согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока, сначала зарегистрированные на всех остальных сторонах (10b) трансформатора (10) измеренные значения тока для всех фаз подвергать амплитудному согласованию с применением коэффициента трансформации трансформатора для образования согласованных по амплитуде измеренных значений тока и затем согласованные по амплитуде измеренные значения тока подвергать согласованию по фазовому углу с образованием согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока, которое компенсирует обусловленный трансформатором (10) сдвиг фазового угла;

отличающееся тем, что

- устройство (13) оценки выполнено так, чтобы для согласования фазового угла измеренных значений тока применять следующее уравнение:

,

с матричными коэффициентами

,

причем

a=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы а;

b=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы b;

c=согласованное по амплитуде и фазовому углу измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы c;

I'a=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы а;

I'b=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы b;

I'c=согласованное по амплитуде измеренное значение тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10) для фазы c;

α=вызванный трансформатором в нагруженном состоянии сдвиг фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне (10b) трансформатора (10) относительно относящихся к фазам токов на опорной стороне (10а) трансформатора (10), причем

- устройство (12) регистрации измеренных значений устройства (11) дифференциальной защиты содержит средства для регистрации положения переключателя ступеней трансформатора (10).

8. Устройство (11) дифференциальной защиты по п. 7, отличающееся тем, что

- при согласовании фазового угла дополнительно осуществляется коррекция компоненты нулевого тока согласованных по амплитуде измеренных значений тока соответствующей другой стороны (10b) трансформатора (10), причем в этом случае согласование фазового угла выполняется в соответствии со следующим расширенным уравнением:

,

с коэффициентом компоненты нулевого тока

,

причем

I'e=согласованный по амплитуде ток в нейтрали.

9. Устройство (11) дифференциальной защиты по любому из пп. 7 или 8, отличающееся тем, что

- устройство (12) регистрации измеренных значений или устройство (13) оценки устройства (11) дифференциальной защиты содержит средства для регистрации обусловленного трансформатором (10) в нагруженном состоянии сдвига фазового угла между относящимися к фазам токами на соответствующей другой стороне (10b) трансформатора (10) по отношению к относящимся к фазам токам на опорной стороне (10а) трансформатора (10).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при коммутации электрического устройства, например трансформатора, электрического двигателя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве управляющей системы диагностики для предотвращения снижения работоспособности контрактов в переключателе отводов трансформатора, которую можно встроить в существующее управляющее оборудование и оборудование для переключения отводов, обеспечивающей удаленный контроль и управление оборудованием и измерение различных критериев, относящихся к переключателю отводов.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности дифференциальной защиты силового трансформатора к витковым замыканиям в режиме перевозбуждения.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – расширение функциональных возможностей способа.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности способа дифференциальной защиты трансформатора путем выявления неисправностей трансформаторов тока, а также повреждений на ошиновках трансформатора без ухудшения быстродействия защиты и применения сложных устройств.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности дифференциальной отсечки к внутренним коротким замыканиям и упрощение способа.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей и адаптивности способа.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции дифференцирующих индукционных преобразователей тока (ДИПТ), и предназначено для измерения тока в проводниках высоковольтных электроэнергетических систем.

Использование: в области электротехники. Технический результат - предотвращение ущерба от невосстанавливаемого повреждения автотрансформатора вследствие длительного протекания через автотрансформатор тока короткого замыкания, возникшего на стороне низшего напряжения и в условиях отказа в срабатывании основной или резервной релейной защиты автотрансформатора.

Изобретение относится к области электроэнергетики и направлено на построение универсальной защиты трансформатора, использующей имеющуюся информацию в максимально полном объекте.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и чувствительности защиты.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к дифференциальной защите, и может быть использовано для дифференциальной защиты трансформаторов. Техническим эффектом предлагаемого устройства является отстройка от бросков тока намагничивания при включении под напряжение для дифференциальной защиты трансформаторов, которая не вызывает замедления действия при насыщении трансформаторов тока в приделах до пятидесяти процентов токовой погрешности ТТ, повышение чувствительности дифференциальной защиты по току срабатывания ниже 0,3Iном.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – возможность свободной регулировки сдвига фазового угла. Разработан способ дифференциальной защиты для контроля трехфазного трансформатора, в котором на всех сторонах трансформатора для каждой фазы регистрируются измеренные значения тока. С применением зарегистрированных измеренных значений тока опорной стороны, с одной стороны, и согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока всех остальных сторон, с другой стороны, выполняется связанное с фазой формирование разностных значений. Внутренняя неисправность распознается, если по меньшей мере одно из разностных значений превышает пороговое значение. Причем для формирования согласованных по амплитуде и фазовому углу измеренных значений тока сначала зарегистрированные на всех остальных сторонах измеренные значения тока для всех фаз подвергаются амплитудному согласованию с образованием согласованных по амплитуде измеренных значений тока и затем подвергаются согласованию по фазовому углу. Чтобы обеспечить возможность свободной установки сдвига фазового угла, предложено, что для согласования фазового угла измеренных значений тока соответствующей другой стороны трансформатора применяется следующая формула: ,с матричными коэффициентами . 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх