一种适用于y/d-11及y/v牵引变的进线缺相判断方法
阅读说明：本技术 一种适用于y/d-11及y/v牵引变的进线缺相判断方法 (Incoming line open-phase judgment method suitable for Y/D-11 and Y/V traction transformer ) 是由 姚致清 贾德峰 王伟 李志勇 周鹏鹏 陈朋 庄良文 傅润炜 张彦兵 李蕾 李丹阳 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种适用于Y/D-11及Y/V牵引变的进线缺相判断方法,属于电力技术领域,包括以下步骤：步骤S1、根据牵引变的接线方式,获得牵引变的类型为Y/D-11或Y/V；步骤S2、实时同步检测牵引变的A相、B相和C相的电流I-(A)、I-(B)和I-(C)；步骤S3、计算获得牵引变的A相、B相和C相的电流突变量ΔI-(A)、ΔI-(B)和ΔI-(C)；步骤S4、当ΔI-(A)=-I-(A)、ΔI-(B)=I-(A)/2且ΔI-(C)=I-(A)/2时,判定为牵引变缺A相,I-(A)为A相负载电流；当ΔI-(A)=I-(B)/2、ΔI-(B)=-I-(B)且ΔI-(C)=I-(B)/2时,判定为牵引变缺B相,I-(B)为B相负载电流；当ΔI-(A)=I-(C)/2、ΔI-(B)=I-(C)/2且ΔI-(C)=-I-(C)时,判定为牵引变缺C相,I-(C)为C相负载电流。本发明能够实现Y/D-11、Y/V牵引变的非空载时各种负荷水平下缺相判断,继而确保缺相保护正确动作,促进机车的安全稳定运行。(The invention provides an incoming line open-phase judgment method suitable for Y/D-11 and Y/V traction transformation, belonging to the technical field of electric power and comprising the following steps: step S1, obtaining the type of the traction transformer as Y/D-11 or Y/V according to the wiring mode of the traction transformer; step S2, synchronously detecting the current I of the A phase, the B phase and the C phase of the traction transformer in real time A 、I B And I C (ii) a Step S3, calculating and obtaining the current break quantity delta I of the A phase, the B phase and the C phase of the traction change A 、ΔI B And Δ I C (ii) a Step S4, when Δ I A =‑I A 、ΔI B =I A 2 and Δ I C =I A At/2, the phase A is judged as traction defect, I A Is A phase load current; when Δ I A =I B /2、ΔI B =‑I B And Δ I C =I B At/2, the phase is judged as traction-deficient B phase, I B Is a B-phase load current; when Δ I A =I C /2、ΔI B =I C 2 and Δ I C =‑I C When the phase is determined to be traction-deficient C phase, I C Is the C-phase load current. The invention can realize the phase-lack judgment under various load levels when the Y/D-11 and Y/V traction change is not in idle load, thereby ensuring the correct action of phase-lack protection and promoting the safe and stable operation of the locomotive.)
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种适用于Y/D-11及Y/V牵引变的进线缺相判断方法。
背景技术
牵引变：是将三相电力系统的电能传输给二个各自带负载的单相牵引线路。二个单相牵引线路分别给上下行机车供电。在理想的情况下，二个单相负载相同。所以，牵引变压器就是用作三相变二相的变压器。牵引变压器是一种特殊的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求。我国牵引变压器采用三相、三相—二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相—二相和单相三类。按接线类型有V/V、V/X、li、lii、Scott、Y/D-11、Y/V等。
进线缺相保护：牵引变缺相运行是变压器的常见故障。常见原因是：输电线断线、开关一相未合闸或合闸不到位。缺相保护，应在牵引变缺相运行时正确动作，保护机车的安全运行。
随着电气化铁路的不断发展，铁路供电部门对牵引供电系统设备的要求越来越高。牵引变电所是牵引供电系统的重要组成部分，而牵引变压器是牵引变电所的最重要的设备。牵引变进线缺相运行是一种常见故障，变压器保护设备应能及时反应，告警或跳闸。
330/220/110kV电网输电线路至牵引变电所后经由隔离开关、断路器等供电设备接入到牵引变压器。牵引变压器缺相运行主要因素：（1）输电线路断线；（2）牵引变电所内开关设备某相未合闸或合闸不到位。
牵引变压器正常运行时为三相运行方式。（1）当变压器缺相运行时，电流电压不平衡，两相电流在变压器铁心内产生负序和零序磁通，其中零序磁通不经过铁心，而是在变压器外壳上产生涡流，引起变压器外壳及变压器油过热、铁心温度升高、变压器声音异常，严重影响变压器使用寿命。（2）线路断线接地造成牵引变电所进线缺相时，由于接地电流在接地处会因接触不良产生电弧，断续电弧有可能引起电网发生振荡，产生数值可达 2.5～3倍额定电压的过电压，造成变电所设备绝缘击穿。（3）牵引变压器出现缺相运行时，由于变压器断线相励磁电抗与对地电容可能产生谐振，造成断线相、中性点避雷器多次重复动作，对于能量较大的过电压将引起避雷器爆炸。（4）牵引变压器缺相运行时，其低压侧供电电压发生变化，不能满足列车组正常运行需要，造成因列车供电中断而停车，影响铁路运输秩序。
依据相关标准，在电力系统实时仿真系统中搭建了V/V、V/X、li、lii、Scott、Y/D-11、Y/V牵引供电系统模型，YD11牵引变试验系统见图7。进行了牵引变进线断线接地故障及断线不接地故障仿真。
牵引变进线断线接地故障，有接地故障电流。接地保护（零序过流）经延时动作跳闸。
牵引变进线断线不接地或牵引变电所内开关设备某相未合闸或合闸不到位，没有故障电流，必须有针对这种故障的断线保护。
从表1可以看出，牵引变缺一相时，以缺A相为例，相电压值几乎没有变化，AB相间电压大幅下降，尤其是V/V等变压器降到0V。牵引变缺相保护多采用（U相间<定值）失压判据。但Y/D-11、Y/V、Scott变压器，高压侧相间电压没下降或下降较少。Scott变压器，可以增加低压侧相关电压改进失压判据。
有牵引供电系统故障监测采用高、低压侧电压不平衡度（电压负序分量与正序分量的比值）监测牵引变缺相的。电压不平衡度与负荷大小有一定关系，有动作盲区。
V/V、V/X、li、lii牵引变缺相，现有的电压判据可以取得较好的效果。从表1可以看出，Y/D-11、Y/V牵引变缺相时，现有的电压判据处于无效状态，容易导致缺相保护误动或拒动，无法全方位保护机车安全运行。目前为止，尚未出现能够针对Y/D-11、Y/V牵引变的缺相判据，因此，需要研发一种适用于Y/D-11、Y/V牵引变的进线缺相判断方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种适用于Y/D-11及Y/V牵引变的进线缺相判断方法，能够实现Y/D-11、Y/V牵引变的非空载时各种负荷水平下缺相判断，继而确保缺相保护正确动作，促进机车的安全稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于Y/D-11及Y/V牵引变的进线缺相判断方法，包括以下步骤：
步骤S1、根据牵引变的接线方式，获得牵引变的类型为Y/D-11或Y/V；
步骤S2、实时同步检测牵引变的A相、B相和C相的电流IA、IB和IC；
步骤S3、计算获得牵引变的A相、B相和C相的电流突变量ΔIA、ΔIB和ΔIC；
步骤S4、当ΔIA=-IA、ΔIB = IA/2且ΔIC = IA/2时，判定为牵引变缺A相，其中，IA为A相负载电流；
当ΔIA=IB/2、ΔIB = -IB且ΔIC = IB/2时，判定为牵引变缺B相，其中，IB为B相负载电流；
当ΔIA=IC/2、ΔIB = IC/2且ΔIC = -IC时，判定为牵引变缺C相，其中，IC为C相负载电流。
进一步地，在步骤S2中，还包括实时同步检测牵引变的A相、B相和C相的相间电压UAB、UAC和UBC。
进一步地，在步骤S3中，还包括计算获得得牵引变的相间电压的突变量ΔUAB、ΔUAC和ΔUBC；
进一步地，在步骤S4中，当ΔIA=-IA、ΔIB = IA/2、ΔIC = IA/2且ΔUAB≈ΔUAC=1.5-2.5V时，判定为牵引变缺A相，其中，IA为A相负载电流；
当ΔIA=IB/2、ΔIB = -IB、ΔIC = IB/2且ΔUAB≈ΔUBC=1.5-2.5V时，判定为牵引变缺B相，其中，IB为B相负载电流；
当ΔIA=IC/2、ΔIB = IC/2、ΔIC = -IC且ΔUAC≈ΔUBC=1.5-2.5V，判定为牵引变缺C相，其中，IC为C相负载电流。
进一步地，在步骤S4中，当Y/D-11或Y/V牵引变空载时，无相电流，停止缺相判断。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤S5、将步骤S4中的缺相判断结果实时传递给缺相保护器，该缺相判断结果为缺相保护器提供作出缺相保护动作的条件。
进一步地，在步骤S5中，当缺相判断结果中的缺相持续时间为t=100-200ms时，缺相保护器立即作出缺相保护动作。
进一步地，在步骤S5中，当缺相判断结果中的缺相持续时间小于100ms时，缺相保护器未作出缺相保护动作。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明针对现有的电压判据无法对Y/D-11、Y/V牵引变缺相进行判断，容易导致缺相保护误动或拒动，无法全方位保护机车安全运行的技术问题，提供一种适用于Y/D-11及Y/V牵引变的进线缺相判断方法，可以实现Y/D-11、Y/V牵引变的正常运行工况下的缺相保护。弥补了现有缺相保护在轻载工况下无法正确动作的缺陷。现有缺相判据和新判据相结合可以最大化实现牵引变进线缺相保护。可以及时提醒铁路供电运行人员发现故障，确保机车运行安全。
附图说明
图1为本发明的一种流程图；
图2为本发明的另一种流程图；
图3为本发明中A相未缺相波形及量值图；
图4为本发明中A相缺相后波形及量值；
图5为采用本发明后的缺相保护流程图；
图6为采用本发明后的缺相保护逻辑框图；
图7为Y/D-11牵引变试验系统示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-6，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅附图1，本发明提供一种适用于Y/D-11及Y/V牵引变的进线缺相判断方法，包括以下步骤：
步骤S1、根据牵引变的接线方式，获得牵引变的类型为Y/D-11或Y/V；
步骤S2、实时同步检测牵引变的A相、B相和C相的电流IA、IB和IC；
步骤S3、计算获得牵引变的A相、B相和C相的电流突变量ΔIA、ΔIB和ΔIC；
步骤S4、当ΔIA=-IA、ΔIB = IA/2且ΔIC = IA/2时，判定为牵引变缺A相，其中，IA为A相负载电流；
当ΔIA=IB/2、ΔIB = -IB且ΔIC = IB/2时，判定为牵引变缺B相，其中，IB为B相负载电流；
当ΔIA=IC/2、ΔIB = IC/2且ΔIC = -IC时，判定为牵引变缺C相，其中，IC为C相负载电流。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，在步骤S2中，还包括实时同步检测牵引变的A相、B相和C相的相间电压UAB、UAC和UBC。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，在步骤S3中，还包括计算获得得牵引变的相间电压的突变量ΔUAB、ΔUAC和ΔUBC；
根据本发明的一个实施例，如图2所示，在步骤S4中，当ΔIA=-IA、ΔIB = IA/2、ΔIC= IA/2且ΔUAB≈ΔUAC=2V时，判定为牵引变缺A相，其中，IA为A相负载电流；
当ΔIA=IB/2、ΔIB = -IB、ΔIC = IB/2且ΔUAB≈ΔUBC=2V时，判定为牵引变缺B相，其中，IB为B相负载电流；
当ΔIA=IC/2、ΔIB = IC/2、ΔIC = -IC且ΔUAC≈ΔUBC=2V，判定为牵引变缺C相，其中，IC为C相负载电流。
上述实施例中，满足ΔIA=-IA、ΔIB = IA/2、ΔIC = IA/2且ΔUAB≈ΔUAC=2V时，判定为牵引变缺A相，其中，并不限于ΔUAB≈ΔUAC=2V，还可以是其他电压突变量，比如2.5v、2.4v、2.3v、2.2v、2.1v、1.9v、1.8v、1.7v、1.6v或1.5v等，但已选择2v最优。同样地，当判定牵引变缺B相时，也并不限于满足ΔUAB≈ΔUBC=2V，也可以采用如上述的电压突变量；当判定牵引变缺C相时，也并不限于满足ΔUAC≈ΔUBC=2V，也可以采用上述的电压突变量。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，在步骤S4中，当Y/D-11或Y/V牵引变空载时，无相电流，停止缺相判断。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，还包括以下步骤：
步骤S5、将步骤S4中的缺相判断结果实时传递给缺相保护器，该缺相判断结果为缺相保护器提供作出缺相保护动作的条件。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，在步骤S5中，当缺相判断结果中的缺相持续时间为t=100ms时，缺相保护器立即作出缺相保护动作。该实施例中，当缺相持续时间达到100ms时缺相保护器立即作出缺相保护动作，很显然，缺相持续时间t并不限于达到100ms，也可以是其他时间长度，比如110ms、120ms、130ms或200ms等，但不超过200ms。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，在步骤S5中，当缺相判断结果中的缺相持续时间小于100ms时，缺相保护器未作出缺相保护动作。
接下来，以Y/D-11、Y/V牵引变正常运行时缺A相为示例，对本发明进一步地阐释。如图3和图4所示，当缺A相后，高压侧A相电流IA降到0，B、C相电流分别增到IB+IA/2、IC+IA/2。相应的电流突变量有：
ΔIA = -IA；ΔIB = IA/2；ΔIC = IA/2
电压也有突变，可设定门槛2V。
A、B、C相电流突变量满足条件，即满足判据，辅以电压变化量组成缺相保护。
Y/D-11、Y/V牵引变空载时缺相，无电流，电压变化也很小，停止缺相判断。低压侧电压与正常时电压几乎无变化，机车仍能运行，α分支机车通行时，空载变有载，B相有负荷电流，而缺的A相仍然无流。无流门槛可取0.08In。
IA = 0；ΔIB = I负荷。
A、B相电流突变量满足条件，即满足判据，辅以电压变化量组成缺相保护。
β分支空载变有载，IB、IC突变，IA仍无流，不能判定缺相。
以缺A相为例，缺相保护流程图见图5。根据接线型式定值区分牵引变压器类型，在V/V、V/X、li、lii接线采用现有的失压判据；Scott牵引变失压定值不宜太大，在现有的失压判据基础上加判低压侧电压，加以改进；在Y/D-11、Y/V接线采用新判据；实现牵引变压器无死区的缺相保护。缺相保护逻辑框图见图6。
本发明能够实现Y/D-11、Y/V牵引变的非空载时各种负荷水平下缺相保护正确动作，促进机车的安全稳定运行。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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