技术领域
[0001] 本
发明涉及属于变压器保护技术领域，具体涉及一种光电CT混合的隔离变压器差动保护系统和方法。
背景技术
[0002] 随着电
力系统的不断发展，大容量变压器的应用日益广泛，对变压器保护的可靠性与速动性提出了更高的要求，变压器差动保护由于其良好的选择性和快速性而受到了普遍重视。差动保护作为电力变压器继电保护的关键技术，被广泛地用于传统的模拟式保护和新式的微机保护中。长期的运行经验表明，当前变压器差动保护的主要问题仍集中在内部故障和励磁涌流的
鉴别上。当出现励磁涌流时，保护必须拒绝跳闸；而内部
故障电流发生，保护必须快速跳闸。现有的励磁涌流
制动原理主要是二次谐波制动和间断
角制动。这些理论均有一些限制，鉴别电力变压器励磁涌流和内部故障电流均不够准确。
[0003] 二次谐波制动是利用励磁涌流中含有二次谐波的特点，设计出二次谐波制动的方法，一旦保护检测到差动中含有的二次谐波大于保护整定值，就闭
锁保护，防止励磁涌流引起保护误动。但是，大型变压器内部故障时，由于谐振使
短路电流中的二次谐波分量明显增加，这就可能造成差动保护的延时动作或者拒动。如果发生励磁涌流时，二次谐波分量偏小时，又会造成差动保护误动。
[0004] 间断角制动原理是根据励磁涌流的
波形特征的一种识别方法，涌流波形有较大间断角，通过检测差流间断角大小来判断励磁涌流。间断角制动也会因为间断角
变形引起差动保护误动。
[0005] 因此，需要一种新的方法来识别励磁涌流，从而最终解决变压器差动保护的励磁涌流制动的问题。
发明内容
[0006] 为了克服上述
现有技术的不足，本发明提供一种光电CT混合的隔离变压器差动保护系统和方法，系统结构紧凑、抗干扰能力强、可靠性高，能准确的判断出变压器的励磁涌流来制动差动保护，应用范围
覆盖所有的变压器差动保护系统。
[0007] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0008] 本发明提供一种光电CT混合的隔离变压器差动保护系统，所述系统包括一次侧单元、隔离变压器、二次侧单元、二次保护系统、系统进线、系统出线和
断路器；系统进线和系统出线分别通过一次侧单元和二次侧单元连接到隔离变压器的原边和副边，所述一次侧单元和二次侧单元均与二次保护系统连接，所述断路器位于系统进线和一次侧单元之间。
[0009] 所述一次侧单元包括第一全光纤电流互感器OCT1和第一电磁式电流互感器CT1；所述第一全光纤电流互感器OCT1用于测量电气设备电流，通过光纤绕在隔离变压器的原边进线上，隔离变压器的原边进线穿过第一全光纤电流互感器OCT1后，通过
铜排或者
电缆穿过第一电磁式电流互感器CT1，再进入隔离变压器的原边。
[0010] 所述二次侧单元包括第二电磁式电流互感器CT2；所述隔离变压器的副边出线通过铜排或者电缆穿过第二电磁式电流互感器CT2，再连接系统出线；
[0011] 所述第一全光纤电流互感器OCT1通过光纤与二次保护系统相连接，第一电磁式电流互感器CT1和第二电磁式电流互感器CT2均通过二次电缆与二次保护系统连接。
[0012] 所述二次侧单元包括第二全光纤电流互感器OCT2，第二全光纤电流互感器OCT2通过光纤绕在隔离变压器的副边出线上，隔离变压器的副边出线穿过第二全光纤电流互感器OCT2后，连接系统出线；
[0013] 所述第一全光纤电流互感器OCT1和第二全光纤电流互感器OCT2均通过光纤与二次保护系统相连接，第一电磁式电流互感器CT1通过二次电缆与二次保护系统连接。
[0014] 所述二次侧单元包括第二全光纤电流互感器OCT2和第二电磁式电流互感器CT2；第二全光纤电流互感器OCT2用于测量电气设备电流，通过光纤绕在隔离变压器的副边出线上，隔离变压器的副边出线穿过第二全光纤电流互感器OCT2后，通过铜排或者电缆穿过第二电磁式电流互感器CT2后，连接系统出线；
[0015] 所述第一全光纤电流互感器OCT1和二次侧单元的第二全光纤电流互感器OCT2均通过光纤与二次保护系统相连接，第一电磁式电流互感器CT1和二次侧单元的第二电磁式电流互感器CT2均通过二次电缆与二次保护系统连接。
[0016] 所述二次保护系统包括第一处理回路、第二处理回路、第三处理回路和保护处理单元；
[0017] 所述第一处理回路为全光纤电流互感器处理回路，其包括光
信号探测器、A/D转换器和OCT处理单元；
[0018] 所述第一处理回路的
光信号探测器接收来自一次侧单元的光纤信号，并将光纤信号转换为
电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为
数字信号，数字信号送入到OCT处理单元，OCT处理单元对数字信号做定标处理，并根据
温度影响和测量范围，最终将测量的OCT1电流信号通过通讯
接口发送到保护处理单元；
[0019] 所述第二处理回路和第三处理回路均为电磁式电流互感器处理回路，电磁式电流互感器处理回路包括电流
传感器、A/D转换器和CT处理单元；
[0020] 所述第二处理回路和第三处理回路的电流传感器分别接收来自一次侧单元和二次侧单元的电缆信号，通过电流传感器转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到CT处理单元，CT处理单元对数字信号做定标处理，最终将测量的CT1电流信号和CT2电流信号通过通讯接口送到保护处理单元；
[0021] 所述保护处理单元接收OCT1电流信号、CT1电流信号和CT2电流信号，进行差动保护处理。
[0022] 所述二次保护系统包括第一处理回路、第二处理回路、第三处理回路和保护处理单元；
[0023] 所述第一处理回路和第三处理回路均为全光纤电流互感器处理回路，其包括光信号探测器、A/D转换器和OCT处理单元；
[0024] 所述第一处理回路和第三处理回路的光信号探测器分别接收来自一次侧单元和二次侧单元的光纤信号，并将光纤信号转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到OCT处理单元，OCT处理单元对数字信号做定标处理，并根据温度影响和测量范围，最终将测量的OCT1电流信号和OCT2电流信号通过通讯接口发送到保护处理单元；
[0025] 所述第二处理回路为电磁式电流互感器处理回路，电磁式电流互感器处理回路包括电流传感器、A/D转换器和CT处理单元；
[0026] 所述第二处理回路的电流传感器接收来自一次侧单元的电缆信号，通过电流传感器转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到CT处理单元，CT处理单元对数字信号做定标处理，最终将测量的CT1电流信号通过通讯接口送到保护处理单元；
[0027] 所述保护处理单元接收OCT1电流信号、CT1电流信号和OCT2电流信号，进行差动保护处理。
[0028] 所述二次保护系统包括第一处理回路、第二处理回路、第三处理回路、第四处理回路和保护处理单元；
[0029] 所述第一处理回路和第三处理回路均为全光纤电流互感器处理回路，其包括光信号探测器、A/D转换器和OCT处理单元；
[0030] 所述第一处理回路和第三处理回路的光信号探测器接收来自一次侧单元和二次侧单元的光纤信号，并将光纤信号转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到OCT处理单元，OCT处理单元对数字信号做定标处理，并根据温度影响和测量范围，最终将测量的OCT1电流信号和OCT2电流信号通过通讯接口发送到保护处理单元。
[0031] 所述第二处理回路和第四处理回路均为电磁式电流互感器处理回路，电磁式电流互感器处理回路包括电流传感器、A/D转换器和CT处理单元；
[0032] 所述第二处理回路和第四处理回路的电流传感器分别接收来自一次侧单元和二次侧单元的电缆信号，通过电流传感器转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到CT处理单元，CT处理单元对数字信号做定标处理，最终将测量的CT1电流信号和CT2电流信号通过通讯接口送到保护处理单元；
[0033] 所述保护处理单元接收OCT1电流信号、OCT2电流信号、CT1电流信号和CT2电流信号，进行差动保护处理。
[0034] 所述变压器为单
相变压器、三相变压器或
自耦变压器。
[0035] 本发明还提供一种光电CT混合的隔离变压器差动保护方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
[0036] 步骤1：进行差动保护的判定；
[0037] 设流过第一电磁式电流互感器CT1与第二电磁式电流互感器CT2的电流分别为ICT1和ICT2，ICT1和ICT2的保护差值用ΔIcd2表示，即ΔIcd2＝ICT1-ICT2；
[0038] 若ΔIcd2＞Ixz，则表明保护差值越限，完成差动保护的判定，其中Ixz为保护差值限值；
[0039] 步骤2：进行隔离变压器励磁涌流的判定和内部故障的判定；
[0040] 设流过第一全光纤电流互感器OCT1电流为IOCT1，IOCT1与ICT1的制动差值用ΔIzdc1表示，即ΔIzdc1＝IOCT1-ICT1；
[0041] 若ΔIzdc1＞Ixz_zd，则表明制动差值越限，判定为隔离变压器发生励磁涌流；否则判定为隔离变压器发生内部故障，其中Ixz_zd为制动差值限值。
[0042] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0043] 1)该保护系统能准确识别励磁涌流，从而彻底解决了变压器差动保护的励磁涌流制动的问题；
[0044] 2)该保护系统采用光CT能准确测量带
直流分量的电流信号；
[0045] 3)判断方法简单，容易实现；
[0046] 4)该保护系统应用范围广泛，可应用于所有的变压器差动保护。
[0047] 5)对原有变压器保护系统的升级简单，只需在隔离变压器原边增加一个全光纤电流互感器，再更换二次保护系统即可。
附图说明
[0048] 图1是光电CT混合的隔离变压器差动保护系统结构图；
[0049] 图2是本发明
实施例1中光电CT混合的隔离变压器差动保护系统结构图；
[0050] 图3是本发明实施例1中二次保护系统结构图；
[0051] 图4是本发明实施例2中光电CT混合的隔离变压器差动保护系统结构图；
[0052] 图5是本发明实施例2中二次保护系统结构图；
[0053] 图6是本发明实施例3中光电CT混合的隔离变压器差动保护系统结构图；
[0054] 图7是本发明实施例3中二次保护系统结构图。
具体实施方式
[0055] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0056] 实施例1
[0057] 如图1，一种光电CT混合的隔离变压器差动保护系统，所述系统包括一次侧单元、隔离变压器、二次侧单元、二次保护系统、系统进线、系统出线和断路器；系统进线和系统出线分别通过一次侧单元和二次侧单元连接到隔离变压器的原边和副边，所述一次侧单元和二次侧单元均与二次保护系统连接，所述断路器位于系统进线和一次侧单元之间。
[0058] 所述一次侧单元包括第一全光纤电流互感器OCT1和第一电磁式电流互感器CT1；所述第一全光纤电流互感器OCT1用于测量电气设备电流，通过光纤绕在隔离变压器的原边进线上，隔离变压器的原边进线穿过第一全光纤电流互感器OCT1后，通过铜排或者电缆穿过第一电磁式电流互感器CT1，再进入隔离变压器的原边。
[0059] 如图2，所述二次侧单元包括第二电磁式电流互感器CT2；所述隔离变压器的副边出线通过铜排或者电缆穿过第二电磁式电流互感器CT2，再连接系统出线。
[0060] 所述第一全光纤电流互感器OCT1通过光纤与二次保护系统相连接，第一电磁式电流互感器CT1和二次侧单元的第二电磁式电流互感器CT2均通过二次电缆与二次保护系统连接。
[0061] 如图3，所述二次保护系统包括第一处理回路、第二处理回路、第三处理回路和保护处理单元。
[0062] 所述第一处理回路为全光纤电流互感器处理回路，其包括光信号探测器、A/D转换器和OCT处理单元；
[0063] 所述光信号探测器接收来自一次侧单元的光纤信号，并将光纤信号转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到OCT处理单元，OCT处理单元对数字信号做定标处理，并根据温度影响和测量范围，最终将测量的OCT1电流信号通过通讯接口发送到保护处理单元。
[0064] 所述第二处理回路和第三处理回路均为电磁式电流互感器处理回路，电磁式电流互感器处理回路包括电流传感器、A/D转换器和CT处理单元；
[0065] 所述第二处理回路和第三处理回路的电流传感器分别接收来自一次侧单元和二次侧单元的电缆信号，通过电流传感器转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到CT处理单元，CT处理单元对数字信号做定标处理，最终将测量的CT1电流信号和CT2电流信号通过通讯接口送到保护处理单元；
[0066] 所述保护处理单元接收OCT1电流信号、CT1电流信号和CT2电流信号，进行差动保护处理。
[0067] 所述变压器为单相变压器、三相变压器或自耦变压器。
[0068] 实施例2
[0069] 如图4，一种光电CT混合的隔离变压器差动保护系统，所述系统包括一次侧单元、隔离变压器、二次侧单元、二次保护系统、系统进线、系统出线和断路器；系统进线和系统出线分别通过一次侧单元和二次侧单元连接到隔离变压器的原边和副边，所述一次侧单元和二次侧单元均与二次保护系统连接，所述断路器位于系统进线和一次侧单元之间。
[0070] 所述一次侧单元包括第一全光纤电流互感器OCT1和第一电磁式电流互感器CT1；所述第一全光纤电流互感器OCT1用于测量电气设备电流，通过光纤绕在隔离变压器的原边进线上，隔离变压器的原边进线穿过第一全光纤电流互感器OCT1后，通过铜排或者电缆穿过第一电磁式电流互感器CT1，再进入隔离变压器的原边。
[0071] 所述二次侧单元包括第二全光纤电流互感器OCT2，第二全光纤电流互感器OCT2通过光纤绕在隔离变压器的副边出线上，隔离变压器的副边出线穿过第二全光纤电流互感器OCT2后，连接系统出线。
[0072] 所述第一全光纤电流互感器OCT1和第二全光纤电流互感器OCT2分别通过光纤与二次保护系统相连接，第一电磁式电流互感器CT1通过二次电缆与二次保护系统连接。
[0073] 如图5，所述二次保护系统包括第一处理回路、第二处理回路、第三处理回路和保护处理单元。
[0074] 所述第一处理回路和第三处理回路均为全光纤电流互感器处理回路，其包括光信号探测器、A/D转换器和OCT处理单元；
[0075] 所述第一处理回路和第三处理回路的光信号探测器接收来自一次侧单元和二次侧单元的光纤信号，并将光纤信号转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到OCT处理单元，OCT处理单元对数字信号做定标处理，并根据温度影响和测量范围，最终将测量的OCT1电流信号和OCT2电流信号通过通讯接口发送到保护处理单元。
[0076] 所述第二处理回路为电磁式电流互感器处理回路，电磁式电流互感器处理回路包括电流传感器、A/D转换器和CT处理单元；
[0077] 所述第二处理回路的电流传感器接收来自一次侧单元的电缆信号，通过电流传感器转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到CT处理单元，CT处理单元对数字信号做定标处理，最终将测量的CT1电流信号通过通讯接口送到保护处理单元；
[0078] 所述保护处理单元接收OCT1电流信号、CT1电流信号和OCT2电流信号，进行差动保护处理。
[0079] 所述变压器为单相变压器、三相变压器或自耦变压器。
[0080] 实施例3
[0081] 如图6，一种光电CT混合的隔离变压器差动保护系统，所述系统包括一次侧单元、隔离变压器、二次侧单元、二次保护系统、系统进线、系统出线和断路器；系统进线和系统出线分别通过一次侧单元和二次侧单元连接到隔离变压器的原边和副边，所述一次侧单元和二次侧单元均与二次保护系统连接，所述断路器位于系统进线和一次侧单元之间。
[0082] 所述一次侧单元包括第一全光纤电流互感器OCT1和第一电磁式电流互感器CT1；所述第一全光纤电流互感器OCT1用于测量电气设备电流，通过光纤绕在隔离变压器的原边进线上，隔离变压器的原边进线穿过第一全光纤电流互感器OCT1后，通过铜排或者电缆穿过第一电磁式电流互感器CT1，再进入隔离变压器的原边。
[0083] 所述二次侧单元包括第二全光纤电流互感器OCT2和第二电磁式电流互感器CT2；第二全光纤电流互感器OCT2用于测量电气设备电流，通过光纤绕在隔离变压器的副边出线上，隔离变压器的副边出线穿过第二全光纤电流互感器OCT2后，通过铜排或者电缆穿过第二电磁式电流互感器CT2后，连接系统出线。
[0084] 所述第一全光纤电流互感器OCT1和第二全光纤电流互感器OCT2均通过光纤与二次保护系统相连接，第一电磁式电流互感器CT1和第二电磁式电流互感器CT2均通过二次电缆与二次保护系统连接。
[0085] 如图7，二次保护系统包括第一处理回路、第二处理回路、第三处理回路、第四处理回路和保护处理单元；
[0086] 所述第一处理回路和第三处理回路均为全光纤电流互感器处理回路，其包括光信号探测器、A/D转换器和OCT处理单元；
[0087] 所述第一处理回路和第三处理回路的光信号探测器接收来自一次侧单元和二次侧单元的光纤信号，并将光纤信号转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到OCT处理单元，OCT处理单元对数字信号做定标处理，并根据温度影响和测量范围，最终将测量的OCT1电流信号和OCT2电流信号通过通讯接口发送到保护处理单元。
[0088] 所述第二处理回路和第四处理回路均为电磁式电流互感器处理回路，电磁式电流互感器处理回路包括电流传感器、A/D转换器和CT处理单元；
[0089] 所述第二处理回路和第四处理回路的电流传感器分别接收来自一次侧单元和二次侧单元的电缆信号，通过电流传感器转换为电压信号，电压信号通过A/D转换器转换为数字信号，数字信号送入到CT处理单元，CT处理单元对数字信号做定标处理，最终将测量的CT1电流信号和CT2电流信号通过通讯接口送到保护处理单元；
[0090] 所述保护处理单元接收OCT1电流信号、OCT2电流信号、CT1电流信号和CT2电流信号，进行差动保护处理。
[0091] 所述变压器为单相变压器、三相变压器或自耦变压器。
[0092] 通过光电CT混合的隔离变压器差动保护系统进行变压器差动保护方法包括以下步骤：
[0093] 步骤1：进行差动保护的判定；
[0094] 设流过第一电磁式电流互感器CT1与第二电磁式电流互感器CT2的电流分别为ICT1和ICT2，ICT1和ICT2的保护差值用ΔIcd2表示，即ΔIcd2＝ICT1-ICT2；
[0095] 若ΔIcd2＞Ixz，则表明保护差值越限，完成差动保护的判定，其中Ixz为保护差值限值；
[0096] 步骤2：进行隔离变压器励磁涌流的判定和内部故障的判定；
[0097] 在变压器空载合闸时，会出现励磁涌流，变压器两侧也会出现差动电流，按照上述的两种判据，变压器的差动保护也会动作，因此差动保护需要躲过空载合闸时的励磁涌流。由于变压器内部故障时全光纤电流互感器和电磁式电流互感器测量的波形完全相同；变压器发生励磁涌流时，电磁式电流互感器测量的波形由于直流偏置分量的影响会发生畸变，而全光纤电流互感器测量的波形相对准确，两种互感器测量的波形有一定的差别。因此可以采用两种互感器测量的电流差值来判断励磁涌流。
[0098] 设流过第一全光纤电流互感器OCT1电流为IOCT1，IOCT1与ICT1的制动差值用ΔIzdc1表示，即ΔIzdc1＝IOCT1-ICT1；
[0099] 若ΔIzdc1＞Ixz_zd，则表明制动差值越限，判定为隔离变压器发生励磁涌流；否则判定为隔离变压器发生内部故障，其中Ixz_zd为制动差值限值。
[0100] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在
申请待批的本发明的
权利要求保护范围之内。
