具体实施方式

下面将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例。提供这些实施例是为使得本申请更全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本申请概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，可能不是按比例的。附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。

针对目前的匝间故障判断方法中存在的不适用于不接地系统、监测设备造价昂贵等问题，本发明人提出一种电抗器的匝间保护方法，根据两个或两组串联电抗器的端间电压之间的不平衡电压以及电抗器所在支路的电流，经过一系列的信号处理后，按照差动保护的方法来判断匝间故障。所述匝间保护方法具有可靠性高、灵敏度高、适用范围广等优点，尤其适用于低压不接地系统中的串并联电抗器以及相控电抗器。

以下将结合附图，对本申请的技术方案进行详细说明。

图1示出根据本申请示例实施例的电抗器在电力线路中的接线示意图。

如图1所示，两个电抗器L1和L2串联连接在回路中。在所述回路中，流过电抗器L1和L2的电流表示为I_L。电抗器L1的首端对地电压表示为U_A、尾端对地电压表示为U_nA。电抗器L2的首端对地电压表示为U_B、尾端对地电压表示为U_nB。

图2示出根据本申请另一示例实施例的电抗器在电力线路中的接线示意图。

如图2所示，两个电抗器L1和L2直接相连、串联在回路中。其中电抗器L1的尾端与电抗器L2的首端直接相连。此时，电抗器L1的尾端对地电压与电抗器L2的首端对地电压相等，均为两个电抗器连接点的对地电压，表示为U_n。

图3示出根据本申请示例实施例的定子接地保护方法流程图。

如图3所示，本申请提供的电抗器的匝间保护方法，包括：

在步骤S110，分别获取电力系统中串联的两个或两组电抗器的端间电压。

对于图1中所示的接线方式，可以分别测量所述两个或两组电抗器的首端电压和尾端电压，计算出所述端间电压。根据本申请的一些实施例，可以使用端对地安装或者安装在电抗器端间的电压互感器测量所述首端电压和尾端电压。

所述首端电压和尾端电压包括：第一首端对地电压、第一尾端对地电压、第二首端对地电压、第二尾端对地电压。其中，第一首端对地电压为电抗器L1的首端对地电压U_A。第一尾端对地电压为电抗器L1的尾端对地电压U_nA。第二首端对地电压为电抗器L2的首端对地电压U_B。第二尾端对地电压为电抗器L2的尾端对地电压U_nB。端间电压的具体过程为：

以第一首端对地电压(电抗器L1的首端对地电压U_A)与第一尾端对地电压(电抗器L1的尾端对地电压U_nA)的差值作为第一端间电压，即电抗器L1的端间电压U_dA。

以第二首端对地电压(电抗器L2的首端对地电压U_B)与第二尾端对地电压(电抗器L2的尾端对地电压U_nB)的差值作为第二端间电压，即电抗器L2的端间电压U_dB。

此外，根据本申请的一些实施例，对于图1中所示的接线方式，还可以直接测量所述两个或两组电抗器的端间电压，即第一端间电压U_dA和第二端间电压U_dB。

对于图2中所示的接线方式，分别测量所述两个或两组电抗器的首端电压和尾端电压。其中，第一首端对地电压为电抗器L1的首端对地电压U_A。第一尾端对地电压为两个电抗器连接点的对地电压U_n。第二首端对地电压为两个电抗器连接点的对地电压U_n。第二尾端对地电压为电抗器L2的尾端对地电压U_B。第一端间电压U_dA为第一首端对地电压U_A与第一尾端对地电压U_n的差值。第二端间电压U_dB为第二首端对地电压U_n与第二尾端对地电压U_B的差值。

在步骤S120，根据所述端间电压计算不平衡电压，并根据所述不平衡电压计算出动作电流。

获取电感器L1的第一端间电压U_dA和电感器L2第二端间电压U_dB之后，首先，以第一端间电压U_dA与第二端间电压U_dB的差值作为不平衡电压U_d。不平衡电压U_d为两个电抗器端间电压的不平衡电压。

接下来，对将所述不平衡电压U_d对时间进行积分获取积分电流。具体地，可以按照以下公式进行积分运算：

其中，I为获取的积分电流，u为所述不平衡电压，L为电抗器的电感值。

然后，采用傅里叶分解提取所述积分电流的基波有效值作为动作电流。通过傅里叶分解，提取出的基波分量有效值，最终输出的电流便是用于差动保护的动作电流I_d。

在步骤S130，测量串联的两个或两组电抗器所在支路的实际电流。根据本申请的一些实施例，可以使用电流互感器测量所述实际电流I_L。

在步骤S140，根据所述实际电流计算出制动电流。获得实际电流I_L后，首先对所述实际电流I_L进行滤波和傅里叶分解，然后将傅里叶分解得到的基波有效值作为制动电流。进行傅里叶分解后，提取的基波有效值即为制动电流I_r。

在步骤S150，根据所述动作电流和所述制动电流进行差动保护。处理得到动作电流I_d和制动电流I_r后，采用差动保护进行最终的动作判据。所述差动保护包括差动速断保护或比例差动保护。

对于差动速断保护，其动作方程为：

其中，I_d为动作电流，I_r为制动电流，I_cdsd为差动速断电流整定值。

对于比例差动保护，其动作方程为：

其中，I_d为动作电流，I_r为制动电流，k_d为比例差动的比例系数整定值(k_d<1)，I_cdqd为差动启动电流整定值。

满足比例差动或差动速断之一，便表示满足差动保护条件。此时，还需要判断电力线路中是否存在其他闭锁条件。比如电压互感器异常或退出，电流互感器异常、电力系统中的支路开关或隔刀处于分闸位置中的一种或多种。

当所述动作电流和所述制动电流满足所述差动速断保护的判据或所述比例差动保护的判据，且无闭锁条件时，执行差动保护动作。最终发出匝间保护动作的信号。

此外，本申请提供的电抗器匝间保护方法同样适用于两个以上电抗器串联的情形。当回路中有两个以上的电抗器串联连接时，可以把多个电抗器分成两组，把两组电抗器等效成两个电抗器做匝间保护。两组电抗器中至少一组电抗器包括两个以上串联的电抗器。

图4是根据本申请示例实施例的采用电压互感器直接测量电抗器端间电压的接线示意图。

对于图1中所示的接线方式，按照图4所示的接线方式接入电压互感器，可以直接测量电抗器L1和L2的端间电压。不需分别测量首端和尾端的对地电压，再通过计算得到。

图5示出根据本申请示例实施例的电抗器匝间保护方法数据处理流程图。

在图3所示的匝间保护方法流程中，从测量电抗器的电流、首端对地电压、尾端对地电压到计算出制动电流和动作电流，其中的数据处理过程如图5所示。

首先根据电抗器L1首端对地电压U_A和尾端对地电压U_nA，进行差值计算出电抗器L1端间电压U_dA。根据电抗器L2的首端对地电压U_B和尾端对地电压U_nB，进行差值计算出电抗器L2的端间电压U_dB。然后，进一步对电抗器L1端间电压U_dA和电抗器L2的端间电压U_dB，进行差值计算出两个电抗器端间电压的不平衡电压U_d。将此不平衡电压进行积分得到电流值，再通过傅里叶分解，提取出其中的基波分量的有效值，最终输出的便是用于差动保护的动作电流I_d。

电抗器上实际测量的电流I_L经过滤波和傅里叶分解，提取出其中的基波分量有效值，得到用于差动保护的制动电流I_r。

图6示出根据本申请示例实施例的电抗器匝间保护动作区域图。

在本发明提供的电抗器的匝间保护方法中，如图6所示，根据动作电流I_d(纵坐标)和制动电流I_r(横坐标)的关系，所述匝间保护方法的保护区域可以分位三个区域：无效区、动作区和制动区。当处于制动区时，表示匝间故障尚未达到整定值，电抗器还会继续稳定运行。动作区包括比例差动动作区和差动速断动作区，这两个动作区有部分重叠。无效区表示数据发生异常，或者保护被闭锁。由于动作电流I_d不会超过制动电流I_r，因此不会进入无效区。

图7示出根据本申请示例实施例的电抗器匝间保护装置组成框图。

根据本申请的示例实施例，本申请还提供一种电抗器的匝间保护装置400，包括：电压获取模块410，动作电流计算模块420，电流获取模块430，制动电流计算模块440、差动保护模块450。其中：

电压获取模块410，用于分别获取电力系统中串联的两个或两组电抗器的端间电压。根据本申请的一些实施例，可以使用电压互感器分别测量所述两个或两组电抗器的首端电压和尾端电压。分别对两个或两组电抗器的首端电压和尾端电压进行差值计算出各自的端间电压。根据本申请的另一些实施例，也可以使用电压互感器直接测量出所述两个或两组电抗器的端间电压。

动作电流计算模块420，用于根据所述端间电压计算不平衡电压，并根据所述不平衡电压计算出动作电流。对两个或两组电抗器的端间电压进行差值，即可计算出两个或两组电抗器之间的不平衡电压。将此不平衡电压进行积分得到电流值，再通过傅里叶分解，提取出其中的基波分量的有效值，即可得到用于差动保护的动作电流。

电流获取模块430，用于测量串联的两个或两组电抗器所在支路的实际电流。根据本申请的另一些实施例，也可以使用电流互感器直接测量出电抗器中的电流。

制动电流计算模块440，用于根据所述实际电流计算出制动电流。电抗器上实际测量的电流经过滤波和傅里叶分解，提取出其中的基波分量有效值，即可得到用于差动保护的制动电流。

差动保护模块450，用于根据所述动作电流和所述制动电流进行差动保护。得到动作电流和制动电流后，可以采用差动速断保护或者比例差动保护来进行匝间故障判断。当动作电流和制动电流满足差动速断保护的判据或比例差动保护的判据，且无闭锁条件时，执行差动保护动作。

图8示出根据本申请示例实施例的电抗器匝间保护的电子设备组成框图。

本申请还提供一种电抗器匝间保护的电子设备700。图8显示的控制设备700仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，控制设备700以通用计算设备的形式表现。控制设备700的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元710、至少一个存储单元720、连接不同系统组件(包括存储单元720和处理单元710)的总线730等。

存储单元720存储有程序代码，程序代码可以被处理单元710执行，使得处理单元710执行本说明书描述的根据本申请上述各实施例的方法。

存储单元720可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)7201和/或高速缓存存储单元7202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)7203。

存储单元720还可以包括具有一组(至少一个)程序模块7205的程序/实用工具7204，这样的程序模块7205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线730可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备700也可以与一个或多个外部设备7001(例如触摸屏、键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备700交互的设备通信，和/或与使得该电子设备700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口750进行。并且，电子设备700还可以通过网络适配器760与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器760可以通过总线730与电子设备700的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备700使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

此外，本申请还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现上述电抗器的匝间保护方法。

本申请提供的电抗器匝间保护方法适用于两个及以上电抗器串联连接的场合。由于三相独立、解耦判断，不受三相电压不平衡的影响。对于不接地系统中的串并联电抗器和相控电抗器，尤其具有广泛的适用性。此外，所述匝间保护方法，具有可靠性高、灵敏度高、适用范围广等优势。在工程实际应用中，能够快速准确地检测出电抗器的匝间故障，避免事故扩大，从而提高电力系统运行的稳定性，降低设备维护的成本。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。