南瑞繼保黨委書(shū)記（南瑞繼保董事長(zhǎng)是什么級(jí)別）
（來(lái)源：電能革新） 與母線、南瑞南瑞線路、繼保繼保級(jí)別斷路器等其他一次設(shè)備相比，黨委董事變壓器的書(shū)記結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而且跨不同電壓等級(jí)，南瑞南瑞加之變壓器本身星角變換的繼保繼保級(jí)別影響，使其區(qū)內(nèi)外故障特征復(fù)雜多變，黨委董事故障點(diǎn)定位困難，書(shū)記依賴技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)，南瑞南瑞缺少完整的繼保繼保級(jí)別自動(dòng)化故障定位分析體系。
鑒于此，黨委董事南京南瑞繼保電氣有限公司的書(shū)記張曉宇、程驍、南瑞南瑞顧喬根、繼保繼保級(jí)別莫品豪、黨委董事鄭超在2025年第1期《電氣技術(shù)》上撰文首先對(duì)可能引起變壓器保護(hù)啟動(dòng)或動(dòng)作的情況進(jìn)行分層分類，然后逐一設(shè)置故障定位判據(jù)，從而大大提升了變壓器故障定位的自動(dòng)化程度，具有較好的工程實(shí)施價(jià)值。
最后，通過(guò)多組仿真波形證明了本文所提方法的可行性和準(zhǔn)確性 隨著我國(guó)輸電系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，一次設(shè)備數(shù)量逐漸增多，發(fā)生故障的概率也逐漸提高，這對(duì)故障處理速度、故障定位的準(zhǔn)確度提出了更高的要求作為電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其故障定位較其他設(shè)備更加困難。
有文獻(xiàn)主要分析線路保護(hù)選相或小電流選線，對(duì)變壓器保護(hù)有一定參考價(jià)值，但并不能直接應(yīng)用于涉及多側(cè)故障和星角變換的變壓器保護(hù)有文獻(xiàn)從在線監(jiān)測(cè)或離線測(cè)試等角度出發(fā)，研究了變壓器的本體故障定位，但使用的并非保護(hù)常用的電壓和電流量。
有文獻(xiàn)重點(diǎn)研究了變壓器差動(dòng)保護(hù)的變換計(jì)算，介紹了差動(dòng)補(bǔ)償方法及差異，未涉及故障選相有文獻(xiàn)針對(duì)特定故障進(jìn)行分析計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并未形成基于數(shù)據(jù)化體系的故障定位算法 本文從工程實(shí)際情況出發(fā)，通過(guò)對(duì)變壓器保護(hù)啟動(dòng)或動(dòng)作后的情況進(jìn)行分層分類，創(chuàng)新性地提出一種變壓器故障定位架構(gòu)和策略，并經(jīng)仿真分析來(lái)證明該策略的準(zhǔn)確性。
1 變壓器故障定位整體架構(gòu)1.1 故障定位難點(diǎn) 變壓器的一次接線和主設(shè)備結(jié)構(gòu)存在多種類型，故障類型多樣，測(cè)點(diǎn)的種類和數(shù)量較多，相應(yīng)的保護(hù)配置也較為復(fù)雜。變壓器故障定位影響因素見(jiàn)表1。
表1 變壓器故障定位影響因素 變壓器故障分析有以下特點(diǎn)： 1）由于變壓器是跨電壓等級(jí)設(shè)備，各側(cè)可能為電源，也可能為負(fù)荷，很難通過(guò)某一側(cè)的信息精準(zhǔn)定位并判斷故障類型 2）系統(tǒng)的接地點(diǎn)通常由變壓器提供，接地故障的電氣量特征由變壓器自身接地情況和系統(tǒng)的接地運(yùn)行方式共同決定。
3）變壓器通常存在星角變換，對(duì)于縱差保護(hù)，單相故障可能在多相同時(shí)引起差流，單純依靠差流相別進(jìn)行選相可能與實(shí)際不符。以兩圈變壓器為例，差流計(jì)算公式為：
式（1）-（3） 4）變壓器一次接線形式有多種，故障形式（不同側(cè)別、不同相別、內(nèi)部匝間故障等）多樣，導(dǎo)致模擬量采集和保護(hù)配置種類均較其他保護(hù)復(fù)雜 從上述分析可以看出，變壓器故障類型的展示維度很多，需要對(duì)輸入和輸出分別進(jìn)行歸納總結(jié)。
同時(shí)，由于信息獲取維度多，且判據(jù)需要盡量固化定值以適應(yīng)多變的應(yīng)用場(chǎng)景，因此需要對(duì)信息進(jìn)行優(yōu)先級(jí)整理，保證當(dāng)部分信息獲取不到，或者不同判據(jù)的預(yù)判結(jié)果有差異時(shí)，仍然可以得到唯一的定位結(jié)論1.2 輸入信息分類
進(jìn)行故障定位首先需要獲取各類信息信息大致可以分為兩類，一類是必需信息，另一類是可選信息 必需信息是故障分析的必要條件，這類信息缺失很可能導(dǎo)致故障定位無(wú)法進(jìn)行，或者定位準(zhǔn)確率大大降低必需信息包括變壓器容量、各側(cè)電壓等級(jí)、各側(cè)CT電流比、變壓器轉(zhuǎn)角形式和系統(tǒng)一次接線、相關(guān)的模擬量數(shù)據(jù)。
此外，還需相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作行為信息當(dāng)缺少保護(hù)動(dòng)作行為信息時(shí)，可考慮結(jié)合保護(hù)算法和定值對(duì)動(dòng)作行為進(jìn)行模擬 可選信息有助于在故障定位時(shí)排除不必要的干擾，簡(jiǎn)化相應(yīng)步驟，提升定位的速度和準(zhǔn)確性可選信息包括變壓器當(dāng)前的接地方式和系統(tǒng)的接地方式、各側(cè)電源和負(fù)荷的類型、保護(hù)裝置的定值、其他保護(hù)動(dòng)作情況、開(kāi)關(guān)動(dòng)作情況等。
1.3 輸出結(jié)果分層展示 故障定位結(jié)果的輸出展示存在不同維度的不同組合，不僅要準(zhǔn)確輸出故障性質(zhì)，還要與相應(yīng)算法對(duì)應(yīng)，在可行性和可讀性之間取得最優(yōu)平衡基于此目標(biāo)，把輸出結(jié)果分為三個(gè)層次，分別是故障性質(zhì)、故障側(cè)別和故障相別。
通過(guò)各級(jí)分層遞進(jìn)實(shí)現(xiàn)，先判別第一層，在其基礎(chǔ)上判別下一層 故障性質(zhì)用于描述故障的大類，包括區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障（含負(fù)荷擾動(dòng)）、空充及各類異常有些特殊情況如低壓?jiǎn)蜗嘟拥?，無(wú)法區(qū)分區(qū)內(nèi)外，則同時(shí)提示區(qū)內(nèi)/區(qū)外。
故障側(cè)別是定位故障發(fā)生在變壓器哪一側(cè)，如高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓1側(cè)、低壓2側(cè)等如果受限于判據(jù)無(wú)法精準(zhǔn)判斷故障側(cè)別，可在排除部分結(jié)果后給出多個(gè)側(cè)別對(duì)于第一層判斷為空充的，給出空充的側(cè)別；對(duì)于第一層判斷為異常的，側(cè)別結(jié)果為“空”。
相別判別即判別故障相，以及是否為接地故障按ABCN結(jié)構(gòu)展示，其中ABC表示故障相別，N表示接地故障對(duì)于第一層判斷為空充和異常的，相別顯示為“空” 在上述判別過(guò)程中，還可根據(jù)特殊情況給出提示如判斷為區(qū)內(nèi)故障后，當(dāng)可進(jìn)一步判別是引線故障還是變壓器內(nèi)部故障時(shí)，給出提示；對(duì)于異常，可給出異常種類（系統(tǒng)異?；蚧芈樊惓５龋?。
變壓器故障定位過(guò)程如圖1所示
圖1 變壓器故障定位過(guò)程2 故障性質(zhì)判別 故障性質(zhì)判別主要是根據(jù)收集到的信息判別是否為區(qū)內(nèi)/外故障，在此之前要先區(qū)分所輸入的信息是否會(huì)觸發(fā)故障定位，如裝置的一個(gè)電壓互感器斷線告警時(shí)，裝置本身未故障，此時(shí)不宜觸發(fā)故障定位邏輯。
基于此，設(shè)定啟動(dòng)故障定位的觸發(fā)條件為保護(hù)啟動(dòng)、保護(hù)動(dòng)作、零序電壓告警若有以上三類信息，則取故障后的一段時(shí)間作為收集信息的時(shí)間窗，待信息收集完畢后進(jìn)行判別；若無(wú)以上三類信息，則不進(jìn)行故障定位判別 保護(hù)的動(dòng)作類型較多，包括主保護(hù)動(dòng)作、后備保護(hù)動(dòng)作、非電量動(dòng)作、過(guò)勵(lì)磁動(dòng)作、CT斷線導(dǎo)致的動(dòng)作；保護(hù)的啟動(dòng)可能有空充啟動(dòng)和區(qū)外故障啟動(dòng)等，因此需要進(jìn)行細(xì)化區(qū)分。
本文采用順序判別的執(zhí)行方式，即當(dāng)任一條滿足后即停止判別，否則繼續(xù)這種方式既方便程序編寫(xiě)，又可做到不重不漏制定順序的原則為特征越清晰，越優(yōu)先處理，比如非電量動(dòng)作，基本可以確定為本體區(qū)內(nèi)故障故障性質(zhì)判別優(yōu)先級(jí)見(jiàn)表2。
表2 故障性質(zhì)判別優(yōu)先級(jí)3 故障側(cè)判別 變壓器是跨間隔設(shè)備，其故障定位還需要識(shí)別故障發(fā)生的電壓等級(jí)，即故障側(cè)判別單純判別故障側(cè)存在一定困難，本文主要依據(jù)第一層的故障性質(zhì)判別結(jié)果，分類給出不同故障性質(zhì)下的故障側(cè)判別方法。
3.1 空充側(cè)判別 當(dāng)故障性質(zhì)為空充時(shí)，直接選擇有流側(cè)作為故障定位的故障側(cè)別3.2 區(qū)內(nèi)/區(qū)外故障側(cè)判別 根據(jù)第2節(jié)的分析，此類情況為低壓側(cè)零壓告警，通常故障側(cè)存在較大的零序電壓，可以將零壓告警側(cè)作為故障側(cè)別。
3.3 區(qū)外故障側(cè)判別 故障性質(zhì)定位為區(qū)外故障的，大致可分為兩類：一類是其他保護(hù)動(dòng)作的情況，包括其他保護(hù)切除故障、其他保護(hù)動(dòng)作但未能完全切除故障（開(kāi)關(guān)失靈等情況）；另一類是其他保護(hù)未動(dòng)作的情況，主要包括負(fù)荷波動(dòng)、其他保護(hù)特殊原因拒動(dòng)、故障區(qū)域無(wú)主保護(hù)（如變低母線故障）導(dǎo)致的情況。
對(duì)于其他保護(hù)動(dòng)作的情況，若定位系統(tǒng)可以獲取其他保護(hù)的動(dòng)作信息，則可方便地定位故障側(cè)別和相別；若無(wú)法獲取相關(guān)信息，則需通過(guò)自身信息進(jìn)行判別，判別順序仍然遵循特征越清晰越優(yōu)先的原則，先判特殊動(dòng)作元件，再判出口元件，接著判零序電流，最后根據(jù)自身電壓電流量進(jìn)行方向判別。
1）特殊動(dòng)作元件判別 若動(dòng)作元件為零序過(guò)電壓、間隙過(guò)電流、失靈聯(lián)跳，則直接取對(duì)應(yīng)動(dòng)作元件的側(cè)別原因是此三類動(dòng)作元件比較特殊，零序過(guò)電壓和間隙過(guò)電流反映系統(tǒng)不接地時(shí)發(fā)生單相接地故障或間隙擊穿的情況，失靈聯(lián)跳動(dòng)作的前提是本側(cè)有失靈保護(hù)動(dòng)作，均有比較明確的側(cè)別特征，可以直接使用。
2）出口判別 對(duì)于其他元件動(dòng)作的情況，可先判別保護(hù)出口元件側(cè)別，當(dāng)出現(xiàn)先跳某一側(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，則認(rèn)為故障發(fā)生在該側(cè)需要注意的是，此時(shí)判別的是出口元件而非動(dòng)作元件，由于變壓器保護(hù)比較特殊，元件動(dòng)作后不一定先跳本側(cè)開(kāi)關(guān)，如高壓側(cè)過(guò)電流動(dòng)作可能先跳開(kāi)中壓側(cè)母聯(lián)，此時(shí)通常是高壓側(cè)過(guò)電流的方向指向中壓側(cè)，因此可認(rèn)為故障發(fā)生在中壓側(cè)而非高壓側(cè)。
此判據(jù)的理論基礎(chǔ)是現(xiàn)有保護(hù)配合相對(duì)完善，正常情況下保護(hù)不會(huì)越級(jí)跳閘 3）零序電流判別 若無(wú)法獲取開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息、保護(hù)僅啟動(dòng)未動(dòng)作，或者動(dòng)作時(shí)同時(shí)跳開(kāi)各側(cè)開(kāi)關(guān)，則可進(jìn)一步根據(jù)零序電流進(jìn)行判別如果裝置僅一側(cè)有零序電流，則認(rèn)為故障在該側(cè)，這是因?yàn)閰^(qū)外故障對(duì)于變壓器為穿越特性，非故障側(cè)不可能自行產(chǎn)生較大零序電流。
4）方向判別 最后，如果各側(cè)均有零序電流或者各側(cè)均無(wú)零序電流，則通過(guò)方向元件進(jìn)行判別當(dāng)各側(cè)均有零序電流時(shí)，使用零序電流方向；當(dāng)各側(cè)均無(wú)零序電流時(shí)，使用相電流進(jìn)行方向判別 對(duì)于多側(cè)電源的系統(tǒng)，方向判別比較準(zhǔn)確，但變壓器通常存在負(fù)荷側(cè)，而負(fù)荷側(cè)的方向與故障無(wú)明顯關(guān)系。
針對(duì)此類情況，本文提出一種按側(cè)置數(shù)、匯總判別的方法變壓器各側(cè)均設(shè)置一個(gè)判別位，其數(shù)字范圍為0, 1, 2，默認(rèn)全為1進(jìn)行方向判別前，先看本側(cè)電流的大小，當(dāng)本側(cè)電流小于變壓器額定電流時(shí)不進(jìn)行判別，當(dāng)本側(cè)電流大于變壓器額定電流時(shí)才判別。
當(dāng)判別方向指向本側(cè)區(qū)外時(shí)，本側(cè)判別位置2；當(dāng)判別方向指向?qū)?cè)（變壓器區(qū)內(nèi)）時(shí)，本側(cè)判別位清0；當(dāng)本側(cè)無(wú)電流時(shí)，本側(cè)判別位清0數(shù)值設(shè)置完成后，將數(shù)值最大的側(cè)作為故障側(cè)以較為簡(jiǎn)單的兩圈變壓器典型故障為例，考慮不同電源、負(fù)荷及故障位置的組合，得到判別結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 不同電源和負(fù)荷情況下的判別結(jié)果 由表3可見(jiàn)，多數(shù)情況下，該判別方式有效，但若無(wú)大穿越電流流過(guò)變壓器，則依照上述方法可能出現(xiàn)多側(cè)數(shù)據(jù)為1的結(jié)果，從而無(wú)法選出側(cè)別，還需要增加其他判據(jù) 5）電壓跌落判別。
對(duì)于無(wú)大電流穿越變壓器的情況，其原因通常為兩種，一種是電源側(cè)故障，另一種是強(qiáng)系統(tǒng)遠(yuǎn)端輕微故障這兩種情況下的故障電流都不大，可以使用電壓進(jìn)行輔助判別，根據(jù)電壓的跌落程度區(qū)分是哪一種情況當(dāng)任一側(cè)相電壓U
p或相間電壓Upp低于門(mén)檻（取70%額定電壓）時(shí)，可以認(rèn)為是電源側(cè)故障對(duì)于提前設(shè)置好電源側(cè)的，可以選電源側(cè)；對(duì)于未設(shè)置的，可以選擇高壓側(cè)，因?yàn)槌厥馇闆r外，通常高電壓等級(jí)的電網(wǎng)都存在電源，電廠升壓變也不例外。
當(dāng)Up和Upp均較大，超過(guò)門(mén)檻時(shí)，可認(rèn)為是強(qiáng)系統(tǒng)遠(yuǎn)端輕微故障，此時(shí)可選擇相電壓變化量DUp和相間電壓的變化量DUpp最大的一側(cè)為故障側(cè)3.4 區(qū)內(nèi)故障側(cè)判別 當(dāng)故障發(fā)生在變壓器內(nèi)部時(shí)，一般縱差保護(hù)會(huì)動(dòng)作，但縱差保護(hù)通常計(jì)算整體差流，并不包含側(cè)別信息，因此需要通過(guò)其他信息進(jìn)行故障側(cè)判別。
參考區(qū)外故障的定位方式，優(yōu)先選擇一些特征明顯的差動(dòng)保護(hù)，其次是零序電流，最后是電流電壓信息判別 1）特殊動(dòng)作元件判別 部分自耦變壓器配置有小區(qū)差，當(dāng)小區(qū)差動(dòng)作時(shí)，可以認(rèn)為是低壓側(cè)故障此外，自耦變壓器分側(cè)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，雖然不能確定是高壓側(cè)還是中壓側(cè)故障，但是可以排除低壓側(cè)。
部分兩圈/三圈變壓器可以使用中性點(diǎn)零序電流和本側(cè)開(kāi)關(guān)/套管電流計(jì)算差流，該差動(dòng)保護(hù)稱為零差或限制性接地（restricted earth fault, REF）保護(hù)該差動(dòng)保護(hù)按側(cè)配置，當(dāng)其動(dòng)作時(shí)，可以認(rèn)為故障發(fā)生在其所在側(cè)。
2）電壓元件判別發(fā)生區(qū)內(nèi)金屬性故障時(shí)，通常有一側(cè)相電壓或相間電壓較低，接近于0，而其他電源側(cè)受主變壓器漏抗的影響，電壓不會(huì)太低，使用電壓特征可以更好地判斷故障位置當(dāng)僅一側(cè)Up或Upp較小（門(mén)檻可取10%額定電壓）時(shí)，可選該側(cè)為故障側(cè)。
如果多側(cè)電壓都低，很有可能是電源側(cè)發(fā)生故障，導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)電壓也降低此時(shí)，可選電源側(cè)為故障側(cè)，電源側(cè)無(wú)法確定時(shí)選高電壓側(cè) 3）電流元件判別 當(dāng)所有側(cè)電壓均高時(shí)，可能為比較少見(jiàn)的輕微匝間故障或高阻故障。
此時(shí)，進(jìn)一步定位故障較困難，可以通過(guò)電流進(jìn)行輔助判別 對(duì)于多側(cè)電源的情況，變壓器區(qū)內(nèi)故障通常會(huì)有多側(cè)電流較大，受變壓器漏抗的影響，故障側(cè)的標(biāo)幺化電流更大因此，當(dāng)有多側(cè)電流大于額定值或確認(rèn)為多側(cè)電源時(shí)，可以選擇電流最大的一側(cè)作為故障側(cè)。
當(dāng)前序判據(jù)仍然無(wú)法定位時(shí)，可以同時(shí)置各側(cè)均故障標(biāo)志如果故障發(fā)生在本體，由于要進(jìn)行變壓器解體檢查，電氣量故障定位結(jié)果更多的是作為參考4 故障相判別 確認(rèn)故障側(cè)后，進(jìn)一步根據(jù)故障性質(zhì)進(jìn)行故障相別定位。
4.1 區(qū)外故障相判別 首先判斷是否發(fā)生了接地故障當(dāng)任一側(cè)有零序電流時(shí)，可以認(rèn)為發(fā)生了接地故障，并把故障相中的N置位零序電流判別方法有多種，包括保護(hù)裝置的零序保護(hù)啟動(dòng)、任一側(cè)零序電流一次值大于門(mén)檻值（按習(xí)慣可取300A）或有較大的零序電壓（可以取70%額定相電壓）。
區(qū)外故障通常有后備保護(hù)啟動(dòng)或動(dòng)作，可直接使用后備保護(hù)的啟動(dòng)或動(dòng)作相別 若現(xiàn)場(chǎng)僅保護(hù)啟動(dòng)，零序動(dòng)作或無(wú)保護(hù)信息，此時(shí)需要通過(guò)故障側(cè)的電壓和電流量進(jìn)一步判別由于故障相電流通常較大，電壓有一定跌落，可考慮以下兩種選相方法。
方法1：計(jì)算各相電壓的DUp選DUp/DUmin＞k的相別為故障相（k可取3），其中DUmin為三相電壓變化量的最小值，當(dāng)三相都小于k時(shí)判別為三相故障方法2：通過(guò)各相電流的比例進(jìn)行選相Ip/Imin＞k
的為故障相（Ip為相電流，k可取1.2），其中Imin為三相電流的最小值，當(dāng)三相都小于k時(shí)判別為三相故障 實(shí)際使用時(shí)，因?yàn)殡妷喊逦墓收咸卣?，所以?yōu)先選擇電壓作為判據(jù)，也可以通過(guò)兩種算法加權(quán)得出結(jié)果。
4.2 區(qū)內(nèi)故障相判別 區(qū)內(nèi)選相同樣首先判別是否發(fā)生了接地故障判別方法與區(qū)外故障類似，還可結(jié)合零序差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行判別，零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作也為接地故障 發(fā)生區(qū)內(nèi)故障后通常差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，但不同差動(dòng)保護(hù)對(duì)相別選擇的指示性并不相同。
按從清晰到模糊排列，依次為分相差動(dòng)、分側(cè)差動(dòng)、小區(qū)差、REF零差、縱差按此優(yōu)先級(jí)順序選相：分相和分側(cè)差動(dòng)的動(dòng)作相別可以直接指示故障相；小區(qū)差雖然有轉(zhuǎn)角，但是仍是基于基爾霍夫定律的分相差動(dòng)，可以根據(jù)折算至低壓出線的差流得到相別；REF零差稍復(fù)雜，但其動(dòng)作一般為接地故障情況，可以優(yōu)先選擇故障側(cè)電壓低于門(mén)檻值的相作為故障相，門(mén)檻值可取30%額定電壓；縱差保護(hù)有轉(zhuǎn)角和消零，相別選擇較為復(fù)雜，下面單獨(dú)進(jìn)行討論。
由于星角變換和多側(cè)電源的影響，多數(shù)區(qū)內(nèi)金屬性故障通常僅一側(cè)電壓跌落比較嚴(yán)重，因此當(dāng)僅一側(cè)的Up或Upp低于定值（可取10%額定電壓）時(shí)，選該相作為故障相 如果電壓跌落不明顯，進(jìn)一步通過(guò)差流進(jìn)行判別由于變壓器可能存在分接頭調(diào)整，正常運(yùn)行時(shí)也可能有差流，因此選擇差流變化量進(jìn)行判別。
根據(jù)第3節(jié)的故障側(cè)判別結(jié)果，以及故障側(cè)的聯(lián)結(jié)方式進(jìn)行不同處理差流計(jì)算統(tǒng)一向故障側(cè)轉(zhuǎn)角對(duì)于故障側(cè)為Y側(cè)的情況，由于差流計(jì)算時(shí)會(huì)消零，所以典型單相故障時(shí)的故障相差流為非故障相差流的兩倍且相位相反相間故障時(shí)故障相差流通常比非故障相差流大很多，因此可以用二者幅值進(jìn)行判別。
選DId/DIdmin>k的相作為故障相（其中，DId為差流變化量，DIdmin為三相差流變化量的最小值，k可取1.2），如果三相都不滿足，則選三相 對(duì)于故障側(cè)為D側(cè)的情況，Y側(cè)電流均采用兩相相減的方式向D側(cè)轉(zhuǎn)，而D側(cè)故障時(shí)其故障差流可以指示故障相別，因此選擇向D側(cè)轉(zhuǎn)角后滿足動(dòng)作條件的相別作為故障相。
5 仿真驗(yàn)證 為驗(yàn)證本文所提方法的有效性，使用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真（real time digital simulation, RTDS）系統(tǒng)搭建模型，通過(guò)不同系統(tǒng)架構(gòu)和不同故障類型的仿真進(jìn)行分析，仿真平臺(tái)接入實(shí)際保護(hù)設(shè)備以提供保護(hù)動(dòng)作結(jié)果作為分析的輸入量。
部分仿真分析如下5.1 多側(cè)電源仿真 變壓器模型為500kV/220kV/35kV自耦變，容量為800MV?A，高、中壓側(cè)均有電源 高壓側(cè)區(qū)內(nèi)A相接地故障波形如圖2所示保護(hù)縱差、分相差和分側(cè)差動(dòng)作，分相差和分側(cè)差動(dòng)作相別為A。
依照本文判據(jù)，僅高壓側(cè)電壓滿足判別條件，中壓側(cè)A相仍有一定幅值的電壓，因此可以正確判斷故障位于高壓側(cè)同時(shí)，保護(hù)動(dòng)作相別、電壓判據(jù)、差流判據(jù)均可正確選出故障相為A相
圖2 高壓側(cè)區(qū)內(nèi)A相接地故障波形低壓側(cè)區(qū)內(nèi)AB相間故障波形如圖3所示保護(hù)縱差和小區(qū)差動(dòng)作，小區(qū)差動(dòng)作相別為AB依照本文判據(jù)，通過(guò)小區(qū)差動(dòng)作可以正確選擇故障側(cè)和相別此外，僅低壓側(cè)AB相間電壓UAB滿足判別門(mén)檻，通過(guò)電壓也可以做出正確選擇。
圖3 低壓側(cè)區(qū)內(nèi)AB相間故障波形高壓側(cè)匝間故障波形如圖4所示保護(hù)縱差和分相差動(dòng)作，分相差動(dòng)作相別為A相波形中各側(cè)電壓變化不大，僅高壓側(cè)電流有增大趨勢(shì)依照本文判據(jù)，可選擇故障側(cè)別為高壓側(cè)同時(shí)，根據(jù)保護(hù)動(dòng)作相別和縱差差流特征可以判別故障相為A相。
圖4 高壓側(cè)匝間故障波形5.2 單側(cè)電源仿真 變壓器模型為500kV/35kV兩圈站用變壓器，容量為120MV?A，僅高壓側(cè)有電源，低壓側(cè)為負(fù)荷 高壓側(cè)區(qū)外A相接地故障波形如圖5所示區(qū)外故障，保護(hù)僅啟動(dòng)。
由波形可見(jiàn)，高壓側(cè)電壓接近0，由于僅高壓側(cè)有電源，高壓側(cè)電流呈現(xiàn)零序電流特征根據(jù)第3節(jié)可選擇故障側(cè)為高壓側(cè)，同時(shí)A相電壓跌落最大，可正確選擇故障相為A相
圖5 高壓側(cè)區(qū)外A相接地故障波形 低壓側(cè)區(qū)外AB相間故障波形如圖6所示區(qū)外故障，保護(hù)僅啟動(dòng)由波形可見(jiàn)，高、低壓電流反向結(jié)合第3節(jié)判據(jù)，可判斷故障發(fā)生在低壓側(cè)，同時(shí)可根據(jù)電壓判別故障相為AB相
圖6 低壓側(cè)區(qū)外AB相間故障波形6 結(jié)論 為提升變壓器故障定位的自動(dòng)化程度，本文對(duì)眾多數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分層分類，給出一系列變壓器故障定位判據(jù)，并根據(jù)各判據(jù)與故障特征的關(guān)聯(lián)程度設(shè)置優(yōu)先級(jí)，避免結(jié)果互斥 理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)絕大多數(shù)典型故障的正確定位。
同時(shí)，本文所提出的判別架構(gòu)具有較好的擴(kuò)展性，可以根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景搭建專用邏輯，還可以針對(duì)實(shí)際使用的系統(tǒng)和設(shè)備調(diào)整參數(shù)，增刪完善邏輯 此外，本文方法不依賴高級(jí)智能算法，簡(jiǎn)潔高效，實(shí)用性強(qiáng)，最終判據(jù)和邏輯可用于裝置內(nèi)部選相，也可用于錄波離線分析，還可用于主子站智能運(yùn)維等高級(jí)診斷。
本文所提判別思路還存在以下不足： 1）判別依賴保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，若保護(hù)裝置異常則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤判別 2）判別尚未引入特殊測(cè)點(diǎn)，如變壓器的套管CT，引入套管CT可與開(kāi)關(guān)CT構(gòu)成引線差動(dòng)保護(hù)，增強(qiáng)側(cè)別和相別判別的準(zhǔn)確度，同時(shí)進(jìn)一步確認(rèn)故障位于引線上還是變壓器內(nèi)部，有助于現(xiàn)場(chǎng)事故快速定位處理。
3）部分判別門(mén)檻的設(shè)置基于理想工況，對(duì)于極特殊工況，如區(qū)內(nèi)故障差動(dòng)保護(hù)靈敏度不足而由后備保護(hù)動(dòng)作的情況，故障性質(zhì)的判別不準(zhǔn)確對(duì)于非金屬性故障，遠(yuǎn)端故障判別準(zhǔn)確度可能不足在新能源等弱電源場(chǎng)景下的應(yīng)用受限。
對(duì)于多重故障或復(fù)雜轉(zhuǎn)換性故障，定位可能不準(zhǔn)確，需要進(jìn)行人工核對(duì) 4）需要額外設(shè)置電源負(fù)荷類型、變壓器及系統(tǒng)的接地方式等參數(shù)，缺少參數(shù)時(shí)判別性能可能有所下降 5）如果想脫離保護(hù)裝置使用錄波器波形進(jìn)行獨(dú)立判別，需要成套保護(hù)算法及相應(yīng)的保護(hù)定值。
6）對(duì)于內(nèi)部故障，還可以結(jié)合局部放電和色譜等信息更準(zhǔn)確地定位故障并確定故障類型 綜上所述，本文提出了變壓器故障定位的系統(tǒng)性架構(gòu)及相應(yīng)推薦判據(jù)，可以提升現(xiàn)場(chǎng)故障定位的準(zhǔn)確度同時(shí)，針對(duì)特殊場(chǎng)景和現(xiàn)場(chǎng)的故障波形，相應(yīng)判據(jù)還可持續(xù)優(yōu)化。
本工作成果發(fā)表在2025年第1期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“基于分層遞進(jìn)架構(gòu)的實(shí)用型變壓器保護(hù)故障定位方法”。本課題得到國(guó)家電網(wǎng)有限公司科技項(xiàng)目的支持。