1.本发明涉及变压器差动保护领域，尤其涉及一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护装置及其方法。
背景技术：
2.为了保证双碳目标的实现与能源的可持续性发展,需大力发展新能源发电并网。高比例新能源并网会给电力系统带来一系列问题,因此电力系统需具备较高灵活性的调节能力。在电力系统中,若不采用任何控制方式时,电力系统的潮流将按照与阻抗成反比分布,即功率的自然分布。功率的自然分布可能会导致线路潮流分布的不合理,会影响电力系统供电的安全性、经济型。因此需采用潮流控制方式对线路传输的功率进行调节。
3.双芯移相变压器为一种潮流调节装置，可调节输电线路电流、电压的相位，从而调节线路的潮流。双芯型移相变压器由串联变压器和励磁变压器两部分构成,其中性点接地,励磁部分和系统之间不直接连接。利用以上特点,在电网合环操作过程中,移相变压器可使合环操作开关两侧电压及相位趋于相同,实现非常小的冲击甚至是无冲击合闸,进而实现负载的不停电转供。
4.移相变压器的差动保护配置与其一次结构紧密相关,其串联变压器和励磁变压器两部分装于同一箱体内,结构复杂。与常规变压器相比,其ct的安装位置和数量受到移相变压器一次结构紧凑的限制,为差动保护的工程配置及实现带来影响。
5.为了对对称型双芯移相变压器进行更有效的保护，有必要提出新的保护方案。
技术实现要素：
6.本发明针对上述的双芯移相变压器，提出了一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护装置及其方法，尤其是涉及一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护装置及其方法，所述方法包括：
7.采集所述双芯对称式移相变压器输入输出侧电流，所述电流包括每一相串联变压器一次侧输入和输出电流，在线识别励磁变压器变比；
8.根据所述双芯对称式移相变压器磁路耦合以及电流平衡关系，构造所述双芯对称式移相变压器本体保护动作判据；
9.根据所述保护动作判据，进行所述双芯对称式移相变压器故障的判别。
10.优选为：串联变压器一次侧输入端和输出端分别配置电流互感器，共两组。
11.优选为：所述采集所述双芯对称式移相变压器输入输出侧电流，所述电流包括每一相串联变压器一次侧输入和输出电流，在线识别励磁变压器变比包括：
12.分别记端口s和l为双芯移相变压器输入端和输出端，和分别为a相串联变压器一次侧输入和输出电流，同时也是双芯移相变压器a相一次侧输入和输出电流；和分别为b相串联变压器一次侧输入和输出电流，同时也是双芯移相变压器b相一次侧输入和
输出电流；和分别为c相串联变压器一次侧输入和输出电流，同时也是双芯移相变压器c相一次侧输入和输出电流；为a相串联变压器二次侧电流；为b相串联变压器二次侧电流；为c相串联变压器二次侧电流；和分别为a相励磁变压器一次侧和二次侧的电流；和分别为b相励磁变压器一次侧和二次侧的电流；和分别为c相励磁变压器一次侧和二次侧的电流；串联变压器的二次侧绕组和一次侧绕组两部分的匝数比都为n
bt
，励磁变压器一次侧绕组和二次侧接入绕组的匝数比为n
et
。
13.优选为：所述保护动作判据包括如下步骤：
14.步骤1：串联变压器二次侧为三角接线，与励磁变压器二次侧有直接的电路连接，根据基尔霍夫电流定律，列出串联变二次侧与励磁变二次侧的电流关系列方程:
[0015][0016][0017][0018]
步骤2：根据串联变压器的磁通平衡，列写串联变压器两侧的电流关系方程：
[0019][0020][0021][0022]
步骤3：根据励磁变压器的磁通平衡，列出励磁变压器两侧的电流关系公式：
[0023][0024][0025][0026]
步骤4：考虑串联变压器一次侧和励磁变压器一次侧有直接的电路连接，根据基尔霍夫电流定律，列出串联变一次侧和励磁变一次侧的电流关系公式：
[0027][0028][0029][0030]
步骤5：将式(1)、(4)、(7)、(10)联立，消去除步骤5：将式(1)、(4)、(7)、(10)联立，消去除外的电流量，可得：
[0031]
[0032]
同理，分别将式(2)、(5)、(8)、(11)以及式(3)、(6)、(9)、(12)联立，可得：
[0033][0034][0035]
步骤6：根据式(13)、(14)、(15)，得差动电流计算公式：
[0036][0037]
步骤7：根据式(16)，得到双芯对称式移相变压器复合型差动保护判据。优选为：所述双芯对称式移相变压器复合型差动保护判断为：
[0038][0039]
其中i
set
表示保护定值，若满足式(17)，则保护动作；否则保护闭锁不动作。
[0040]
优选为：所述的方程式(1)～(3)反映串联变压器和励磁变压器二次侧之间引线的接地短路故障；所述的方程式(4)～(6)反映串联变压器的绕组匝间故障；所述的方程式(7)～(9)通过在线辨识励磁变压器变比，反映励磁变压器的绕组匝间故障；所述的方程式(10)～(12)反映串联变压器和励磁变压器一次侧之间引线的短路故障。
[0041]
优选为：所述的三相差动电流计算公式(16)同时反映串联变压器的绕组匝间故障、励磁变压器的绕组匝间故障、串联变压器和励磁变压器一次侧引线的短路故障以及二次侧引线的短路故障；所述的保护判据(17)可有效判别上述故障。
[0042]
本发明还公开一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护装置，其特征为：
[0043]
电流测量模块：采集所述双芯对称式移相变压器输入输出侧电流，所述电流包括每一相串联变压器一次侧输入和输出电流，在线识别励磁变压器变比；
[0044]
本体保护动作判据构成模块：根据所述双芯对称式移相变压器磁路耦合以及电流平衡关系，构造所述双芯对称式移相变压器本体保护动作判据；
[0045]
故障确定模块：根据所述保护动作判据，进行所述双芯对称式移相变压器故障的判别。
[0046]
优选为：所述的双芯对称式移相变压器复合型差动保护装置，包括双芯对称式移相变压器、电流互感器、微机差动保护装置以及断路器跳闸线圈。其中双芯对称式移相变压器可在线识别励磁变压器变比n
et
；电流互感器ct1、ct2、ct3、ct4、ct5和ct6分别用于采集串联变压器一次侧输入和输出电流联变压器一次侧输入和输出电流和励磁变压器变比和采集得到的电流量都输入微机差动保护装置；微机差动保护装置用于构造并计算差动电流和进一步构造所述双芯对称式移相变压器本体保护动作判据，并最终输
出信号命令；断路器故障线圈用于接收微机保护装置输出的命令，根据命令控制保护动作。
[0047]
本发明还公开了一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护方法。
[0048]
本发明还公开了一种电子装置，包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护装置。
[0049]
本发明的有益效果为：针对对称型双芯移相变压器提出了一种基于基尔霍夫电流定律、电磁感应定律的保护方案，仅需采集移相变压器输入输出侧的电流量，通过一套装置便可以反应串联变压器和励磁变压器的内部故障及其之间引线的短路故障，从而克服了双芯移相变压器内部结构紧凑、故障特征复杂、内部电流难以采集的问题，同时减少了电流互感器的数量，为进一步分析该种结构的移相变压器的保护方案奠定了理论基础，对其在工程应用和推广方面具有指导意义。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]
图1为本发明实施例提供的一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护方法的流程示意图；
[0052]
图2为对称型双芯移相变压器本体结构图；
[0053]
图3为本发明实施例对称型双芯移相变压器一相的复合型差动保护配置；
[0054]
图4为本发明实施例对称型双芯移相变压器复合型差动保护故障确定系统结构图。
具体实施方式
[0055]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]
本发明的目的是提供一种对称型双芯移相变压器保护配置方案，在分析其磁路结构的基础上，根据基尔霍夫电流定律、电磁感应定律等物理原理建立了该种对称型双芯移相变压器保护方案，特点在于仅需采集变压器输入侧和输出侧的电流量，通过一套装置便可以识别串联变压器和励磁变压器的内部故障及其之间引线的短路故障。
[0057]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0058]
图1为本发明实施例提供的一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护方法的流程示意图，本发明提供的一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护方法，该方法包括如
下步骤：
[0059]
步骤101：采集所述双芯对称式移相变压器输入输出侧电流，所述电流包括每一相串联变压器一次侧输入和输出电流，在线识别励磁变压器变比；
[0060]
定义物理量及其正方向如图2所示，分别记端口s和l为双芯移相变压器输入端和输出端，各个电流相量及其参考方向已标在图中，其中和分别为a相串联变压器一次侧输入和输出电流，同时也是双芯移相变压器a相一次侧输入和输出电流；和分别为b相串联变压器一次侧输入和输出电流，同时也是双芯移相变压器b相一次侧输入和输出电流；和分别为c相串联变压器一次侧输入和输出电流，同时也是双芯移相变压器c相一次侧输入和输出电流；为a相串联变压器二次侧电流；为b相串联变压器二次侧电流；为c相串联变压器二次侧电流；和分别为a相励磁变压器一次侧和二次侧的电流；和分别为b相励磁变压器一次侧和二次侧的电流；和分别为c相励磁变压器一次侧和二次侧的电流；串联变压器的二次侧绕组和一次侧绕组两部分的匝数比都为n
bt
，励磁变压器一次侧绕组和二次侧接入绕组的匝数比为n
et
；
[0061]
采集电流和在线识别n
et
。
[0062]
步骤102：根据所述双芯对称式移相变压器磁路耦合以及电流平衡关系，构造所述双芯对称式移相变压器本体保护动作判据；
[0063]
其中，步骤102具体包括：
[0064]
串联变压器二次侧为三角接线，与励磁变压器二次侧有直接的电路连接，根据基尔霍夫电流定律，列出串联变二次侧与励磁变二次侧的电流关系列方程:
[0065][0066][0067][0068]
根据串联变压器的磁通平衡，列写串联变压器两侧的电流关系方程:
[0069][0070][0071][0072]
根据励磁变压器的磁通平衡，列出励磁变压器两侧的电流关系公式:
[0073][0074][0075]
[0076]
考虑串联变压器一次侧和励磁变压器一次侧有直接的电路连接，根据基尔霍夫电流定律，列出串联变一次侧和励磁变一次侧的电流关系公式：
[0077][0078][0079][0080]
将式(1)、(4)、(7)、(10)联立，消去除将式(1)、(4)、(7)、(10)联立，消去除外的电流量，可得：
[0081][0082]
同理，分别将式(2)、(5)、(8)、(11)以及式(3)、(6)、(9)、(12)联立，可得：
[0083][0084][0085]
根据式(13)、(14)、(15),得到差动电流计算公式：
[0086][0087]
根据式(16)，得到双芯对称式移相变压器复合型差动保护判据，其中i
set
表示保护定值：
[0088][0089]
所述的方程式(1)～(3)反映串联变压器和励磁变压器二次侧之间引线的接地短路故障；所述的方程式(4)～(6)可反映串联变压器的绕组匝间故障；所述的方程式(7)～(9)通过在线辨识励磁变压器变比，可反映励磁变压器的绕组匝间故障；所述的方程式(10)～(12)可反映串联变压器和励磁变压器一次侧之间引线的短路故障；所述的三相差动电流计算公式(16)可同时反映串联变压器的绕组匝间故障、励磁变压器的绕组匝间故障、串联变压器和励磁变压器一次侧引线的短路故障以及二次侧引线的短路故障；所述的保护判据(17)有效判别上述故障。
[0090]
以差动电流为例，差流(1)可反映bc相串联变压器和a相励磁变压器二次侧之间引线的接地短路故障。进一步的，将式(5)、(6)代入式(1)，得到的差流(18)可同时反映bc相串联变压器和a相励磁变压器二次侧之间引线的接地短路故障以及bc相串联变压器的匝间故障：
[0091][0092]
进一步的，将式(7)代入式(18)，得到的差流(19)可同时反映bc相串联变压器和a相励磁变压器二次侧之间引线的接地短路故障、bc相串联变压器的匝间故障以及a相励磁变压器的匝间故障：
[0093][0094]
进一步的，将式(10)代入式(19)，得到的差流(20)可同时反映bc相串联变压器和a相励磁变压器二次侧之间引线的接地短路故障、bc相串联变压器的匝间故障、a相励磁变压器的匝间故障以及a相串联变压器和励磁变压器一次侧之间引线的短路故障：
[0095][0096]
因此，差动电流可同时反映bc相串联变压器和a相励磁变压器二次侧之间引线的接地短路故障、bc相串联变压器的匝间故障、a相励磁变压器的匝间故障以及a相串联变压器和励磁变压器一次侧之间引线的短路故障，差动电流式(16)便可同时反映三相串联变压器的绕组匝间故障、励磁变压器的绕组匝间故障、串联变压器和励磁变压器一次侧引线的短路故障以及二次侧引线的短路故障，所述的保护判据(17)便可有效判别上述故障。
[0097]
步骤103：根据所述保护动作判据，进行所述双芯对称式移相变压器故障的判别。
[0098]
其中，步骤103具体包括：
[0099]
根据步骤102得到的保护动作判据其中i
set
表示保护定值。若满足上式，即差流有一相及以上超过整定值，则保护动作；否则保护闭锁不动作。
[0100]
本发明还提供了一种对称型双芯移相变压器本体故障确定系统，如图4所示，该系统包括：
[0101]
电流测量模块401，用于采集所述对称型双芯移相变压器电流，所述电流包括串联变压器一次侧输入和输出电流。
[0102]
启动判据构成模块402，用于根据双芯对称式移相变压器磁路耦合以及电流平衡关系，构造本体保护动作判据。
[0103]
故障确定模块403，用于根据双芯对称式移相变压器复合型差动保护判据，进行双芯对称式移相变压器故障的判别。
[0104]
其中，电流测量模块401，具体包括：
[0105]
通过如图3所示的ct1、ct2、ct3、ct4、ct5和ct6，分别采集串联变压器一次侧输入和输出电流和在线识别励磁变压器变比n
et
。此时规定流入串联变压器一次侧绕组为正方向。
[0106]
启动判据构成模块402，具体包括：
[0107]
根据模块402中得到的数据以及移相变压器铭牌参数，利用微机保护软件构造并
计算差动电流和如下:
[0108][0109]
故障判别模块403，具体包括：
[0110]
差流有一项及以上超过整定值，即满足保护动作判据其中i
set
表示保护定值，则判定移相变压器发生故障，微机保护装置输出跳闸命令，保护动作；否则保护闭锁不动作。
[0111]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本技术的权利要求指出。
[0112]
本发明提出的一种双芯对称式移相变压器复合型差动保护装置及其方法的成功开发，不仅克服了双芯移相变压器内部结构紧凑、故障特征复杂、内部电流难以采集的问题，而且减少了配置的电流互感器的数量，对促进移相变压器本体保护的理论研究及工程应用具有重要意义。