刘宇航

摘 要：差动保护原理一直作为变压器的主保护而得到广泛应用，在国际专利分类法（IPC）中针对变压器的差动保护存在具体组，即H02H7/045，专门用于针对变压器的差动保护的分类号。随着电力系统复杂性的提高，用电负荷和非线性电气元件在电力系统中的应用也在增加，其对差动保护原理产生的影响也越来越明显，导致传统的差动保护存在误动或拒动的可能，故针对继电保护系统要求的灵敏性和可靠性无法得到满足。所以，针对H02H7/045分类号下的专利申请进行分析，挖掘变压器差动保护的发展方向，了解国内各企业或高校的申请量等，掌握国内变压器差动保护的技术走向是有必要的。

关键词：变压器 差动保护 专利分析

中图分类号：TH86 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）02-0-01

一、前言

變压器是电力系统中不可或缺的重要组成元件之一，变压器的运行安全与否，直接关系到整个电力系统能否正常、稳定地工作。而作为变压器主要保护手段的变压器差动保护能否满足继电保护要求对变压器提供可靠地保护，同样会直接影响到整个电力系统的安全。因此，在考虑大型变压器继电保护总体配置时，不仅要做到准确的监测并解除故障，而且同时还要做到其他故障问题不会误动作。

二、变压器差动保护的技术发展历程

1.差动保护的提出

1904年，英国的C.H.Merz和B.Price首次提出电流差动保护，保护原理为：理想情况下，变压器正常运行或外部故障时两端电流大小相等、方向相反，差动保护不动作；内部故障时两端电流大小不等、方向相同，保护动作。

2.差动保护的改进

针对早期差动保护存在的问题，差动保护有所改进，引入了带有制动特性的差动保护。几种常见的带制动特性的差动保护判据有：以两侧电流矢量差为制动量；以两侧电流幅值之和为制动量；最大值制动；固定门槛制动；标积制动；比率制动。

3.差动保护的发展

由于带制动特性的差动保护要受到负荷电流的影响，灵敏度较低。因此，差动保护有了进一步的发展，出现了采样值差动保护、故障分量差动保护和零序、负序差动保护等。

4.差动保护的智能化

随着微机技术的成熟与普及应用，差动保护与微机技术结合使用成为了一种趋势，差动保护步入了智能化阶段。为了更好地提高保护的可靠性和灵敏性，继电保护工作者提出了模糊理论、人工神经网络、自适应技术和小波变换等一系列智能保护判据。

三、国内专利申请现状分析

1.申请量年度分布

专利年度申请量趋势能够在一定程度上反映技术受关注的程度及技术发展的趋势，下图图1示出了变压器差动保护的专利申请量的年度分布趋势，从图中可以看出，2003年之前申请量相对稳定，并未出现申请量大幅增加的情况，在2004年出现了申请量的第一次高峰期，随着用电负荷的增加，电网不断扩大及发展，传统的变压器差动保护无法满足保护的可靠性和灵敏性，2006年至今相较于2003年之前有了较大的申请量的增加，世界各国研究机构、各大公司和各大高校开始重视对于变压器差动保护的研究。同时，也从侧面反映出电网系统的不断扩张，随着用电负荷和非线性电气元件的投入，变压器差动保护传统方法的问题在凸显，急需更加完善的保护方法以避免保护误动或拒动；另外，智能算法和微机技术的大力发展，也为差动保护带来了智能化保护的发展走向。

2.申请人

关于变压器差动保护主要申请人及其申请量，国家电网公司以184件专利申请排名第一，浙江大学和西门子公司分别以123和99位居第二、第三位，日本、美国的公司也有一定量的申请，可见我国对变压器差动保护的研究处于领先地位。

3.国内申请状态分析

下图图2为变压器差动保护技术国内申请人分布情况，从图中可以看出，国内申请以国家电网公司和浙江大学申请为主，企业申请为辅，其中，国家电网公司和浙江大学占比最高，这与国家电网公司业务方向和浙江大学专业学科优势存在较大关联。

下图图3为变压器差动保护技术国内申请省市分布情况，从图中可以看出，申请最突出部分区域分布在江苏、浙江、北京这三个省市区域，其中，江苏省电力公司发展较快，在江苏省存在南瑞、南瑞继保、南自等多家保护研究型企业，且多家高校例如东南大学、河海大学等存在电力的优势学科，具有一定的科研能力和科研环境；浙江和北京与江苏情况类似，从专利申请量也能反映出该三个省市区域在全国范围内均属于电力保护领域发展的排头兵。

四、总结

在变压器差动保护实际工作过程中，经过数据统计，引发差动保护误动或拒动的原因有很多，其中，励磁涌流是容易导致变压器继电保护装置误动的原因之一。所以，除了在保护原理上进行改进外，通过识别励磁涌流并闭锁差动保护同样是避免变压器差动保护误动的重要保护方法。现有技术中针对励磁涌流的识别有间断角、二次谐波制动、波形对称等原理，该方法在一定程度上还是具有一定的局限性，所以，通过改进励磁涌流识别方法也是H02H7/045分类号下重要的申请方向。交叉学科的出现，给差动保护带来了进一步完善、发展和创新的机遇。结合通讯技术，实现每个变压器的差动保护装置的信息共享和利用中心站实现故障信息的综合处理，真正做到统筹兼顾以适应不同工况下的故障情况。

参考文献

[1]黄少锋.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2015年4月.

[2]黄新波. 智能变电站原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2013年5月.