大功率整流變壓器組差動保護方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及整流變壓器組差動保護及繼電保護配置，尤其是一種大功率整流變壓器組差動保護方法。其特點是，包括如下步驟：第一步：將一次側、三次側電壓電流、二次側即整流變網(wǎng)側電流信號接入采集器中轉換成FT3格式電流電壓信號，接入數(shù)字化合并器；第二步：將各側FT3格式電壓電流信號進行多路合并，并且轉換為9-2報文，同時將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給調壓變壓器保護裝置；第三步：調壓變壓器保護裝置接收來自數(shù)字化合并器的各側電流信號，計算差動電流，實現(xiàn)相關計算和判斷。本發(fā)明保護方法完善了整流變壓器組繼電保護配置，從而進一步提高保護裝置對整流變壓器區(qū)內(nèi)外故障和整流機組故障的識別能力。
【專利說明】大功率整流變壓器組差動保護方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及整流變壓器組差動保護及繼電保護配置，尤其是一種大功率整流變壓 器組差動保護方法。
【背景技術】
[0002] 在冶金、電化學企業(yè)，生產(chǎn)中一般采用大功率整流裝置供電。即將35_500kV電壓 等級的高壓交流進線，經(jīng)調壓變壓器一整流變壓器組降壓調壓，通過硅整流裝置供給生產(chǎn) 系統(tǒng)電壓可調、電流達數(shù)百千安的直流。每套整流機組由1套調壓變壓器、2套整流變壓器、 整流設備及相應的輔助設備構成。
[0003] 整流變壓器作為電解鋁系列供電的核心設備，在生產(chǎn)中的作用不言而喻，一旦發(fā) 生嚴重故障，不僅直接影響電解系列的正常生產(chǎn)，而且產(chǎn)生的直接和間接損失更是無法估 計的。因此，作為變壓器的保護裝置顯得尤為重要，整流系統(tǒng)的繼電保護的配置的不完善直 接影響電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
[0004] 大容量整流電源在冶金行業(yè)，特別在鋁電解行業(yè)具有舉足輕重的地位，其正常運 行直接關系到整個生產(chǎn)系列的安全穩(wěn)定，一個年產(chǎn)15萬噸的電解系列，停電5個小時其損 失可達幾千萬元，因此，要采取一切可能的措施保證整流電源的正常運行，完善、可靠的保 護設置可以及早發(fā)現(xiàn)機組異常情況，及時切除故障，防止事故擴大，對保證系統(tǒng)安全運行具 有重要意義。
[0005] 因整流變壓器不同于一般的電力變壓器，其繼電保護的配置要滿足整流機組對繼 電保護的特殊要求，且由于整流變壓器閥側為多繞組、大電流，無法安裝常規(guī)電流互感器， 測量非常困難，對整流變壓器差動保護的配置造成了困難，因此目前整流變壓器未設置差 動保護，僅由瓦斯保護作為變壓器內(nèi)部故障的主保護，同時設置兩套過電流保護，第一套電 流保護的電流互感器裝設在調壓變壓器電源側，保護瞬時動作于機組斷路器跳閘。第二套 電流保護的電流互感器裝設于調壓變壓器二次側即整流變壓器一次側，并安裝在變壓器油 箱內(nèi)，保護延時或瞬時動作于機組斷路器跳閘。對于在第三繞組進行無功補償及濾波的配 置形式，還需設置無功補償及濾波裝置（以下簡稱濾波裝置）的繼電保護，電流互感器裝于 第三繞組出線側，并安裝于變壓器油箱內(nèi)。并且，以上過流保護的定值難于整定，出現(xiàn)過越 級跳閘的情況，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種大功率整流變壓器組差動保護方法，能夠完善整流變壓 器組的繼電保護配置，并且提高整流變壓器保護的快速性。
[0007] -種大功率整流變壓器組差動保護方法，其特別之處在于，包括如下步驟：
[0008] 首先將整流變壓器組分為一個調壓變間隔、兩個整流變壓器間隔來配置保護裝 置，其中調壓變間隔保護裝置接入調壓變壓器調壓檔位控制器的調壓信號、一次側電壓電 流信號、三次側電壓電流信號、調壓變二次側電流信號，而整流變間隔保護裝置接入整流變 壓器網(wǎng)側電流、閥側電流；
[0009] 第一步：將一次側、三次側電壓電流、二次側即整流變網(wǎng)側電流信號接入采集器中 轉換成FT3格式電流電壓信號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器；
[0010] 第二步：數(shù)字化合并器將各側FT3格式電壓電流信號進行多路合并，并且轉換為 9-2報文，同時將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給調壓變壓器保 護裝置；當前調壓變壓器運行檔位信息由檔位控制器經(jīng)碼值轉換后接入調壓變壓器保護裝 置；
[0011] 第三步：調壓變壓器保護裝置接收來自數(shù)字化合并器的各側電流信號，計算差動 電流，實現(xiàn)調壓變壓器差動保護及后備保護相關計算和判斷。
[0012] 具體包括如下步驟：
[0013] 第一步：在整流變壓器閥側出線銅排安裝電子式電流互感器采集整流變壓器閥側 電流；
[0014] 第二步：將采集到的閥側電流及整流變壓器網(wǎng)側電流經(jīng)屏蔽電纜接入采集器，將 電信號轉換成FT3格式電流電壓信號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器；
[0015] 第三步：數(shù)字化合并器將各側FT3格式電壓電流信號進行多路合并，并且轉換為 9-2報文，同時將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給整流變壓器保護 裝置；
[0016] 第四步：將整流變壓器各側電流信號接入整流變壓器保護裝置，計算差動電流，實 現(xiàn)整流變壓器差動保護及后備保護相關計算和判斷。
[0017] 其中調壓變壓器保護裝置接入一次側、網(wǎng)側、三次側電壓電流信號，從而實現(xiàn)調壓 變壓器三側差動及一次側、三次側后備保護，而整流變壓器保護裝置接入網(wǎng)側即調壓變二 次側、整流變壓器閥側電流信號，實現(xiàn)整流變壓器兩側差動保護。
[0018] 其中調壓變保護裝置接入調壓變檔位信息，計算出電壓實時隨著檔位調節(jié)而改變 差動保護用平衡系數(shù)，從而保證調壓變差動電流計算的正確性，具體是：
[0019] 第一步：計算網(wǎng)側各相繞組電壓及B、C相相對A相平衡系數(shù)：
[0020] 整流變壓器網(wǎng)側當前A相電壓為：Ua= (Umax-Umin)*(N-Xa)/ (N-1)+Umin，整流 變壓器網(wǎng)側當前B相電壓為：Ub= (Umax-Umin)*(N-Xb)/ (N-1)+Umin，整流變壓器網(wǎng)側當 前C相電壓為：Uc= (Umax-Umin)*(N_Xc)/ (N-1)+Umin;整流變壓器網(wǎng)側B、C相相對A相 平衡系數(shù)分別為：Ub/Ua、Uc/Ua ;整流變壓器網(wǎng)側最低電壓為Umin，最高電壓為Umax ;調壓 總檔位為N ;Xa為A相檔位，Xb為B相檔位，Xc為C相檔位，Ua為整流變壓器網(wǎng)側A相繞組 當前工作電壓，Ub為整流變壓器網(wǎng)側A相繞組當前工作電壓，Uc為整流變壓器網(wǎng)側A相繞 組當前工作電壓；
[0021] 第二步：計算各側額定電流及網(wǎng)側A相平衡系數(shù)：
[0022] 按公式（二乂 *πΜ)計算出的一次側二次額定電流，其中S n、Un、nTA是 系統(tǒng)參數(shù)中的"變壓器銘牌額定容量"和"一次側一次額定線電壓"及"一次側ΤΑ變比"；
[0023] 按公式IA=Sy (3*Ux*nTA)計算出整流變網(wǎng)側Α相二次額定相電流ΙΑ，其中，S n、ηΤΑ、 Ux是系統(tǒng)參數(shù)中的"整流變壓器銘牌額定容量"和"網(wǎng)側ΤΑ變比"及計算所得網(wǎng)側Α相繞 組電壓；
[0024] 可得網(wǎng)側A相差動保護平衡系數(shù)為：kpM=Ie/I A ;
[0025] 第三步計算網(wǎng)側各相平衡系數(shù)：
[0026] 網(wǎng)側A相差動保護平衡系數(shù)為：kpM=Ie/IA ;
[0027] 網(wǎng)側B相差動保護平衡系數(shù)為：kphB=kphA*(Ub/Ua);
[0028] 網(wǎng)側C相差動保護平衡系數(shù)為：kphc=kphA* (Ue/Ua)。
[0029] 其中整流變壓器采用移相算法對電流進行相位補償，從而適應不同移相角的整流 變壓器：
[0030] 將整流變壓器的接線方式分為三種，Y(移）/Λ-11、Λ (移）/Λ-1〇、Υ(移）/Y-12 ;
[0031] 其中"Υ(移）/Λ-11整流變壓器縱差保護ΤΑ二次電流轉角方案：網(wǎng)側ΤΑ不轉角， 閥側ΤΑ轉角；
[0032] 導如于問名相4δ)的相角為 3〇 _ α =22. 5 ，ct =+7. 5 ;/Η(?/Δ)不轉角， 將Λ)向后轉30° -α =22.5°，得式
[0033]
【權利要求】
1. 一種大功率整流變壓器組差動保護方法，其特征在于，包括如下步驟： 首先將整流變壓器組分為一個調壓變間隔、兩個整流變壓器間隔來配置保護裝置，其 中調壓變間隔保護裝置接入調壓變壓器調壓檔位控制器的調壓信號、一次側電壓電流信 號、三次側電壓電流信號、調壓變二次側電流信號，而整流變間隔保護裝置接入整流變壓器 網(wǎng)側電流、閥側電流； 第一步：將一次側、三次側電壓電流、二次側即整流變網(wǎng)側電流信號接入采集器中轉換 成FT3格式電流電壓信號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器； 第二步：數(shù)字化合并器將各側FT3格式電壓電流信號進行多路合并，并且轉換為9-2報 文，同時將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給調壓變壓器保護裝置； 當前調壓變壓器運行檔位信息由檔位控制器經(jīng)碼值轉換后接入調壓變壓器保護裝置； 第三步：調壓變壓器保護裝置接收來自數(shù)字化合并器的各側電流信號，計算差動電流， 實現(xiàn)調壓變壓器差動保護及后備保護相關計算和判斷。
2. 如權利要求1所述的大功率整流變壓器組差動保護方法，其特征在于，具體包括如 下步驟： 第一步：在整流變壓器閥側出線銅排安裝電子式電流互感器采集整流變壓器閥側電 流； 第二步：將采集到的閥側電流及整流變壓器網(wǎng)側電流經(jīng)屏蔽電纜接入采集器，將電信 號轉換成FT3格式電流電壓信號，再經(jīng)光纖接入數(shù)字化合并器； 第三步：數(shù)字化合并器將各側FT3格式電壓電流信號進行多路合并，并且轉換為9-2 報文，同時將采集器輸入的電流、電壓信息經(jīng)同步處理后經(jīng)光纖發(fā)送給整流變壓器保護裝 置； 第四步：將整流變壓器各側電流信號接入整流變壓器保護裝置，計算差動電流，實現(xiàn)整 流變壓器差動保護及后備保護相關計算和判斷。
3. 如權利要求1所述的大功率整流變壓器組差動保護方法，其特征在于：其中調壓變 壓器保護裝置接入一次側、網(wǎng)側、三次側電壓電流信號，從而實現(xiàn)調壓變壓器三側差動及一 次側、三次側后備保護，而整流變壓器保護裝置接入網(wǎng)側即調壓變二次側、整流變壓器閥側 電流信號，實現(xiàn)整流變壓器兩側差動保護。
4. 如權利要求1所述的大功率整流變壓器組差動保護方法，其特征在于：其中調壓變 保護裝置接入調壓變檔位信息，計算出電壓實時隨著檔位調節(jié)而改變差動保護用平衡系 數(shù)，從而保證調壓變差動電流計算的正確性，具體是： 第一步：計算網(wǎng)側各相繞組電壓及B、C相相對A相平衡系數(shù)： 整流變壓器網(wǎng)側當前A相電壓為：Ua= (Umax-Umin)*(N-Xa)/ (N-1)+Umin，整流變壓 器網(wǎng)側當前B相電壓為：Ub= (Umax-Umin)*(N-Xb)/ (N-1)+Umin，整流變壓器網(wǎng)側當前C 相電壓為：Uc= (Umax-Umin)*(N_Xc)/ (N-1)+Umin;整流變壓器網(wǎng)側B、C相相對A相平衡 系數(shù)分別為：Ub/Ua、Uc/Ua ;整流變壓器網(wǎng)側最低電壓為Umin，最高電壓為Umax ;調壓總檔 位為N ;Xa為A相檔位，Xb為B相檔位，Xc為C相檔位，Ua為整流變壓器網(wǎng)側A相繞組當前 工作電壓，Ub為整流變壓器網(wǎng)側A相繞組當前工作電壓，Uc為整流變壓器網(wǎng)側A相繞組當 前工作電壓； 第二步：計算各側額定電流及網(wǎng)側A相平衡系數(shù)： 按公式乙=心=^?)計算出的一次側二次額定電流，其中Sn、Un、nTA是系統(tǒng) 參數(shù)中的"變壓器銘牌額定容量"和"一次側一次額定線電壓"及"一次側ΤΑ變比"； 按公式IA=Sy (3*Ux*nTA)計算出整流變網(wǎng)側Α相二次額定相電流ΙΑ，其中，S n、nTA、Ux是 系統(tǒng)參數(shù)中的"整流變壓器銘牌額定容量"和"網(wǎng)側ΤΑ變比"及計算所得網(wǎng)側A相繞組電 壓； 可得網(wǎng)側A相差動保護平衡系數(shù)為：kpM=Ie/IA ; 第三步計算網(wǎng)側各相平衡系數(shù)： 網(wǎng)側A相差動保護平衡系數(shù)為：kpM=Ie/IA ; 網(wǎng)側B相差動保護平衡系數(shù)為：kphB=kpM*(Ub/Ua); 網(wǎng)側C相差動保護平衡系數(shù)為：kpM=kpM*(uyua)。
5.如權利要求2所述的大功率整流變壓器組差動保護方法，其特征在于：其中整流變 壓器采用移相算法對電流進行相位補償，從而適應不同移相角的整流變壓器： 將整流變壓器的接線方式分為三種，Y(移）/Λ-11、Λ (移）/Λ-1〇、Υ(移）/Y-12 ; 其中"Υ(移）/Λ-11整流變壓器縱差保護ΤΑ二次電流轉角方案：網(wǎng)側ΤΑ不轉角，閥側 ΤΑ轉角； 導如于冋名相Ιημι?的相角為30 _ ct =22. 5 ，a =+7. 5 ;/rau 不轉角，將 向后轉 30° _α=22·5°，得式
4η > 4η . Lm--'"γ(移）/Λ"整流變壓器閥側ΤΑ二次側三相電流即轉角前電 流； Kq ^ hj > Lj' 參與差流計算的二相電流即轉角后電流； 其中" Λ (移）/Λ-10"整流變壓器縱差保護，TA二次電流轉角方案，網(wǎng)側TA不轉角， 閥側ΤΑ轉角； /Μ(Δ/Δ)導前于'(Δ/Δ)的相角差為60。-α，得：
L閥、4閥、t閥一 Δ (移）/ Δ整流變閥側TA二次側三相電流即轉角前電流； ian 4，icj--參與差流計算的三相電流即轉角后電流； α--整流變壓器移相角度； 其中"Y(移）/Y-12整流變壓器縱差保護ΤΑ二次電流轉角方案：網(wǎng)側ΤΑ不轉角，閥側 ΤΑ轉角；
式中后移α為正，前移α為負。
【文檔編號】H02H7/045GK104065038SQ201310655534
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】劉志遠, 栗磊, 黃鳴宇, 王小立, 溫靖華, 梁亞波, 徐麗娟, 劉星, 姜睿智 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學研究院, 許昌許繼軟件技術有限公司