CN103633622B - 一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法及系统，首先获取差动电流，根据差动电流构造虚拟电压，再利用虚拟电压和差动电流求取虚拟等效电感，对虚拟电感进行归一化处理后，构造出涌流故障识别系数，当涌流故障识别系数小于涌流故障识别系数阈值时，则判断该单相变压器为励磁涌流，否则，判断该单相变压器为故障电流。本发明无需引入电压量，根据虚拟等效电感在励磁涌流和故障电流时表现出的不同变化规律，反映实际调压变压器励磁支路的励磁电感变化规律，从而实现励磁涌流的判别，有效避免了电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对励磁涌流判别带来的不利影响，解决了现有技术中的难题。

Description

一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，更具体地说，涉及一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法及系统。

背景技术

特高压调压变压器的励磁支路具有非线性特性，因此在空载合闸或外部故障切除电压恢复过程中会产生很大的励磁涌流，使差动保护误动作。目前，工程上为避免这种情况的发生，普遍采用基于二次谐波制动原理的差动保护原理对特高压调压变压器进行保护。由于故障电流中的二次谐波含量也可能大于15%，导致基于二次谐波制动原理的差动保护误动作，因此，为克服二次谐波制动原理的不足，就需要对励磁涌流和故障电流进行区分。目前普遍采用的一种方法是引入电压量，利用等效励磁电感大小和变化规律来识别励磁涌流和故障电流，方法具有一定的先进性。

但是由于该方法需要引入电压量，电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对该方法带来不利的影响，而且在电压互感器断线的情况下，只能依据纯电流量进行判别，此时，从励磁电感变化的角度来实现对励磁涌流的判别可能就会存在误差。因此，如何对特高压调压变压器励磁涌流准确识别，突破特高压调压变压器差动保护时存在的障碍，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法及系统，以实现对特高压调压变压器励磁涌流准确识别，避免电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对励磁涌流判别带来的不利影响。

一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法，应用于特高压调压变压器，所述特高压调压变压器采用Y-△接线方式，且所述特高压调压变压器副边侧安装的电流互感器接于△侧绕组内，所述特高压调压变压器包括三个独立的单相变压器，所述方法包括步骤：

获取差动电流i_d；

根据所述差动电流i_d构造虚拟电压u_v；

由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v；

对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D；

比较所述涌流故障识别系数C_D与涌流故障识别系数阈值C_2D的大小，若所述涌流故障识别系数C_D小于涌流故障识别系统阈值C_2D，则判断所述单相变压器为励磁涌流，否则，则判断所述单相变压器为故障电流。

优选的，所述由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v，具体包括：

当所述虚拟电压u_v的峰值超前所述差动电流i_d的峰值1/4个周波，且与励磁支路端口电压u_L有相同变化规律的正弦波信号时，利用公式计算得到虚拟等效电感L_v，所述虚拟等效电感L_v与所述励磁支路端口电压u_L公式中等效瞬时电感L_k具有相同变化规律，其中，k表示第k个采样点的值，T_s表示采样间隔，u_v（k）表示第k个采样点的虚拟电压值，i_d（k+1）表示第k+1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，i_d（k-1）表示第k-1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，k为正整数。

优选的，所述对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D，具体包括：

对虚拟等效电感L_v进行归一化处理，得到第一公式：

${\stackrel{\‾}{L}}_i=\left\{\begin{array}{ccc}2,& \mathrm{if}& L_i/L_{\mathrm{ave}}>2\\ L_i/L_{\mathrm{ave}},& \mathrm{else}& ,L_{\mathrm{ave}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\left(i\right)}\end{array}\right.;$

其中，表示归一化后的虚拟等效电感，L_i表示第_i个采样点对应的虚拟等效电感值，L_ave表示一个周波内N个虚拟等效电感的平均值，N表示一个周波内的采样点数；

以所述归一化后的虚拟等效电感为论域，引入故障隶属函数和涌流隶属函数

定义故障分布系数及涌流分布系数分别参见第二公式和第三公式：

$C_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μf}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

$C_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μinr}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

其中，表示一个周波内处于某一区段的归一化虚拟等效电感的个数，的步长为0.2，N表示一个周波内的采样点数；

对所述故障分布系数求和，得到故障系数C_F，参见第四公式：

$C_F=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{\mathrm{inr}}=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)$

依据所述故障系数C_F和所述涌流系数C_inr的特点，构造出涌流故障识别系数C_D，参见第六公式：

C_D=C_F/C_inr。

优选的，所述对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{\mathrm{inr}}=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)$

之后，还包括：判断所述涌流系数C_inr是否大于e，如果是，则C_inr大小不变，否则，则C_inr=e。

优选的，所述对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D前，还包括：

利用形态学开闭运算对所述虚拟等效电感L_v进行优化处理，得到符合预设条件的所述虚拟等效电感L_v。

一种特高压调压变压器励磁涌流识别的系统，应用于特高压调压变压器，所述特高压调压变压器采用Y-△接线方式，且所述特高压调压变压器副边侧安装的电流互感器接于△侧绕组内，所述特高压调压变压器包括三个独立的单相变压器，所述系统包括：获取单元、构造单元、计算单元、处理单元和判断单元；

所述获取单元，用于获取差动电流i_d；

所述构造单元，用于根据所述差动电流i_d构造虚拟电压u_v；

所述计算单元，用于由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v；

所述处理单元，用于对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D；

所述判断单元，用于比较所述涌流故障识别系数C_D与涌流故障识别系数阈值C_2D的大小，若所述涌流故障识别系数C_D小于涌流故障识别系统阈值C_2D，则判断所述单相变压器为励磁涌流，否则，则判断所述单相变压器为故障电流。

优选的，所述计算单元具体包括：

当所述虚拟电压u_v的峰值超前所述差动电流i_d的峰值1/4个周波，且与励磁支路端口电压u_L有相同变化规律的正弦波信号时，利用公式计算得到虚拟等效电感L_v，所述虚拟等效电感L_v与所述励磁支路端口电压u_L公式中等效瞬时电感L_k具有相同变化规律，其中，k表示第k个采样点的值，T_s表示采样间隔，u_v（k）表示第k个采样点的虚拟电压值，i_d（k+1）表示第k+1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，i_d（k-1）表示第k-1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，k为正整数。

优选的，所述处理单元具体包括：第一处理子单元、函数引入子单元，第二处理子单元，第三处理子单元，第四处理子单元和第五处理子单元；

所述第一处理子单元，用于对虚拟等效电感L_v进行归一化处理，得到第一公式：

${\stackrel{\‾}{L}}_i=\left\{\begin{array}{ccc}2,& \mathrm{if}& L_i/L_{\mathrm{ave}}>2\\ L_i/L_{\mathrm{ave}},& \mathrm{else}& ,L_{\mathrm{ave}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\left(i\right)}\end{array}\right.;$

其中，表示归一化后的虚拟等效电感，L_i表示第i个采样点对应的虚拟等效电感值，L_ave表示一个周波内N个虚拟等效电感的平均值，N表示一个周波内的采样点数；

所述函数引入子单元，用于以所述归一化后的虚拟等效电感为论域，引入故障隶属函数和涌流隶属函数

所述第二处理子单元，用于定义故障分布系数及涌流分布系数分别参见第二公式和第三公式：

$C_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μf}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

$C_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μinr}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

其中，表示一个周波内处于某一区段的归一化虚拟等效电感的个数，的步长为0.2，N表示一个周波内的采样点数；

所述第三处理子单元，用于对所述故障分布系数求和，得到故障系数C_F，参见第四公式：

$C_F=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

所述第四处理子单元，用于对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{\mathrm{inr}}=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

所述第五处理子单元，用于依据所述故障系数C_F和所述涌流系数C_inr的特点，构造出涌流故障识别系数C_D，参见第六公式：

C_D=C_F/C_inr。

优选的，还包括：判断子单元；

所述判断子单元，用于在所述第四处理子单元对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{\mathrm{inr}}=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)$

之后，判断所述涌流系数C_inr是否大于e，如果是，则C_inr大小不变，否则，则C_inr=e。

优选的，还包括：优化单元；

所述优化单元，用于在所述处理单元对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D前，利用形态学开闭运算对所述虚拟等效电感L_v进行优化处理，得到符合预设条件的所述虚拟等效电感L_v。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法及系统，首先获取差动电流，根据差动电流构造虚拟电压，再利用虚拟电压和差动电流求取虚拟等效电感，对虚拟电感进行归一化处理后，构造出涌流故障识别系数，当涌流故障识别系数小于涌流故障识别系数阈值时，则判断该单相变压器为励磁涌流，否则，判断该单相变压器为故障电流。本发明无需引入电压量，根据虚拟等效电感在励磁涌流和故障电流时表现出的不同变化规律，反映实际调压变压器励磁支路的励磁电感变化规律，从而实现励磁涌流的判别，有效避免了电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对励磁涌流判别带来的不利影响，解决了现有技术中的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法的流程图；

图2为本发明实施例公开的一种特高压调压变压器的单相结构图；

图3为本发明实施例公开的一种单相变压器T型等值电路的电路图；

图4（a）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的差流波形图；

图4（b）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的电压波形图；

图4（c）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的虚拟等效电感的波形图；

图4（d）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的经形态滤波后的虚拟等效电感的波形图；

图5（a）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的差流波形图；

图5（b）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的电压波形图；

图5（c）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的虚拟等效电感的波形图；

图5（d）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的经形态滤波后的虚拟等效电感的波形图；

图6为本发明实施例公开的一种特高压调压变压器励磁涌流识别的系统的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的一种处理单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例公开了一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法的流程图，所述方法应用于特高压调压变压器，特高压调压变压器包括三个独立的单相变压器，采用Y-△接线方式，且特高压调压变压器副边侧安装的电流互感器接于△侧绕组内，由此所测得的原副边电流不存在相位差，可以直接求取准确的差动电流。

参见图2，本发明实施例公开的一种特高压调压变压器的单相结构图，单相变压器中包括有七个电流互感器，分别为：第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4、第五电流互感器TA5、第六电流互感器TA6和第七电流互感器TA7。其中，第一电流互感器TA1的一端连接1000kV侧母线，另一端连接主变压器；第二电流互感器TA2的一端连接500kV侧母线，另一端连接主变压器；第七电流互感器TA7的一端连接110kV侧母线，另一端连接主变压器。

所述方法包括步骤：

S11、获取差动电流i_d；

S12、根据所述差动电流i_d构造虚拟电压u_v；

S13、由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v；

S14、对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D；

S15、比较所述涌流故障识别系数C_D与涌流故障识别系数阈值C_2D的大小，判断所述涌流故障识别系数C_D是否小于涌流故障识别系统阈值C_2D；如果是，则执行步骤S16，否则，则执行步骤S17；

S16、所述单相变压器为励磁涌流，判断结束。

S17、所述单相变压器为故障电流，判断结束。

综上可以看出，本发明无需引入电压量，根据虚拟等效电感L_v在励磁涌流和故障电流时表现出的不同变化规律，反映实际调压变压器励磁支路的励磁电感变化规律，从而实现励磁涌流的判别，有效避免了电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对励磁涌流判别带来的不利影响，解决了现有技术中的难题。

参见图3，本发明实施例公开了一种单相变压器T型等值电路的电路图，其中，原边电流i₁、副边电流i'₂、励磁电流i_m、各支路阻抗：原边电阻r₁、原边电感L_1σ、副边电阻r′₂、副边电感L'_2σ、励磁电阻r_m、励磁电感L_m，原边电压u₁、副边电压u'₂。

由图3可知，当变压器空载合闸产生励磁涌流时，伴随变压器铁芯发生饱和，励磁电感L_m将经历一个剧烈变化的过程；当变压器绕组内部发生匝数短路时，励磁支路的等效励磁电感为励磁电感L_m与短路绕组漏感并联。所以励磁电感L_m的不同变化反映了励磁涌流和故障电流的区别。

计及变压器绕组电阻，磁滞及涡流损耗，根据KVL列写原边绕组的回路方程，变压器发生励磁涌流与内部匝间故障时将具有如下的统一方程式，参见公式（1）：

$u_1=r_k{i}_d+L_k\frac{{\mathrm{di}}_d}{\mathrm{dt}}---\left(1\right)$

式中u₁为变压器原边绕组的端口电压，r_k为等效电阻，L_k为等效瞬时电感，i_d为差动电流。

令励磁支路端口电压u_L，参见公式（2）：

$u_L=L_k\frac{{\mathrm{di}}_d}{\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

则公式（1）可以表示为，参见公式（3）：

u₁=r_ki_d+u_L （3）

因此，步骤S13具体包括：

当所述虚拟电压u_v的峰值超前所述差动电流i_d的峰值1/4个周波，且与励磁支路端口电压u_L有相同变化规律的正弦波信号时，利用公式计算得到虚拟等效电感L_v；所述虚拟等效电感L_v与所述励磁支路端口电压u_L公式中等效瞬时电感L_k具有相同变化规律，其中，k表示第k个采样点的值，T_s表示采样间隔，u_v（k）表示第k个采样点的虚拟电压值，i_d（k+1）表示第k+1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，i_d（k-1）表示第k-1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，k为正整数。

特高压调压变压器励磁涌流时，虚拟等效电感Lv是剧烈变化的，具体参见图4（a）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的差流波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电流I，单位A；图4（b）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的电压波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电压U，单位V；图4（c）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的虚拟等效电感的波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电感L，单位H；图4（d）为本发明实施例公开的一种励磁涌流下的经形态滤波后的虚拟等效电感的波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电感L，单位H。

特高压调压变压器在内部故障时虚拟等效电感Lv基本不变，具体参见图5（a）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的差流波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电流I，单位A；图5（b）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的电压波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电压U，单位V；图5（c）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的虚拟等效电感的波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电感L，单位H；图5（d）为本发明实施例公开的一种匝间故障情况下的经形态滤波后的虚拟等效电感的波形图，横坐标为时间T，单位s，纵坐标为电感L，单位H。

所以基于虚拟等效电感Lv变化剧烈的程度，即可判别励磁涌流和故障电流。

具体的，步骤S14包括：

S141、对虚拟等效电感L_v进行归一化处理，得到公式（4）：

${\stackrel{\‾}{L}}_i=\left\{\begin{array}{ccc}2,& \mathrm{if}& L_i/L_{\mathrm{ave}}>2\\ L_i/L_{\mathrm{ave}},& \mathrm{else}& ,L_{\mathrm{ave}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\left(i\right)}\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中，表示归一化后的虚拟等效电感，L_i表示第i个采样点对应的虚拟等效电感值，L_ave表示一个周波内N个虚拟等效电感的平均值，N表示一个周波内的采样点数；

S142、以所述归一化后的虚拟等效电感为论域，引入故障隶属函数和涌流隶属函数

S143、定义故障分布系数及涌流分布系数分别参见公式（5）和公式（6）：

$C_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μf}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(5\right)$

$C_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μinr}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(6\right)$

其中，表示一个周波内处于某一区段的归一化虚拟等效电感的个数，的步长为0.2，如K_(1.0)表示一周波内处于0.8～1.0之间的归一化虚拟等效电感个数，N表示一个周波内的采样点数；

S144、对所述故障分布系数求和，得到故障系数C_F，参见公式（7）：

$C_F=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(7\right)$

S145、对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见公式（8）：

$C_{\mathrm{inr}}=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(8\right)$

S146、依据所述故障系数C_F和所述涌流系数C_inr的特点，构造出涌流故障识别系数C_D，参见公式（9）：

C_D=C_F/C_inr（9）

在本实施例中，最终计算得到的故障系数C_F为0.056，涌流系数C_inr为0.944，因而涌流故障识别系数C_D为0.059，远小于涌流故障识别系统阈值C_ZD（C_ZD=2），所以单相变压器为励磁涌流。

为避免除零的运算，本实施例中，步骤S145之后，还可以包括：

判断所述涌流系数C_inr是否大于e，如果是，则C_inr大小不变，否则，则C_inr=e。

在步骤S14前，还可以包括：

利用形态学开闭运算对所述虚拟等效电感L_v进行优化处理，得到符合预设条件的所述虚拟等效电感L_v。

综上可以看出，本发明无需引入电压量，根据虚拟等效电感L_v在励磁涌流和故障电流时表现出的不同变化规律，反映实际调压变压器励磁支路的励磁电感变化规律，从而实现励磁涌流的判别，有效避免了电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对励磁涌流判别带来的不利影响，解决了现有技术中的难题。

并且，利用形态学开闭运算对所求的虚拟等效电感L_v进行处理，有效抑制了衰减非周期分量等因素的影响，避免了励磁涌流导致的特高压调压变差动保护误动作。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种特高压调压变压器励磁涌流识别的系统。

参见图6，本发明实施例公开的一种特高压调压变压器励磁涌流识别的系统的结构示意图，所述系统应用于特高压调压变压器，特高压调压变压器包括三个独立的单相变压器，采用Y-△接线方式，且特高压调压变压器副边侧安装的电流互感器接于△侧绕组内，由此所测得的原副边电流不存在相位差，可以直接求取准确的差动电流。

特高压调压变压器的单相结构图具体参见图2，此处不再赘述。

所述系统包括：获取单元61、构造单元62、计算单元63、处理单元64和判断单元65；

获取单元61，用于获取差动电流i_d；

构造单元62，用于根据所述差动电流i_d构造虚拟电压u_v；

计算单元63，用于由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v；

处理单元64，用于对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D；

判断单元65，用于比较所述涌流故障识别系数C_D与涌流故障识别系数阈值C_2D的大小，若所述涌流故障识别系数C_D小于涌流故障识别系统阈值C_2D，则判断所述单相变压器为励磁涌流，否则，则判断所述单相变压器为故障电流。

综上可以看出，本发明无需引入电压量，根据虚拟等效电感L_v在励磁涌流和故障电流时表现出的不同变化规律，反映实际调压变压器励磁支路的励磁电感变化规律，从而实现励磁涌流的判别，有效避免了电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对励磁涌流判别带来的不利影响，解决了现有技术中的难题。

具体的，

计算单元63具体包括：

当所述虚拟电压u_v的峰值超前所述差动电流i_d的峰值1/4个周波，且与励磁支路端口电压u_L有相同变化规律的正弦波信号时，利用公式计算得到虚拟等效电感L_v，所述虚拟等效电感L_v与所述励磁支路端口电压u_L公式中等效瞬时电感L_k具有相同变化规律，其中，k表示第k个采样点的值，T_s表示采样间隔，u_v（k）表示第k个采样点的虚拟电压值，i_d（k+1）表示第k+1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，i_d（k-1）表示第k-1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，k为正整数。

参见图7，本发明实施例公开的一种处理单元的结构示意图。

处理单元64包括：第一处理子单元641、函数引入子单元642，第二处理子单元643，第三处理子单元644，第四处理子单元645和第五处理子单元646；

第一处理子单元641，用于对虚拟等效电感L_v进行归一化处理，得到公式（4）：

${\stackrel{\‾}{L}}_i=\left\{\begin{array}{ccc}2,& \mathrm{if}& L_i/L_{\mathrm{ave}}>2\\ L_i/L_{\mathrm{ave}},& \mathrm{else}& ,L_{\mathrm{ave}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\left(i\right)}\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中，表示归一化后的虚拟等效电感，L_i表示第i个采样点对应的虚拟等效电感值，L_ave表示一个周波内N个虚拟等效电感的平均值，N表示一个周波内的采样点数；

函数引入子单元642，用于以所述归一化后的虚拟等效电感为论域，引入故障隶属函数和涌流隶属函数

第二处理子单元643，用于定义故障分布系数及涌流分布系数分别参见公式（5）和公式（6）：

$C_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μf}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(5\right)$

$C_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}\right)}}{N}*\mathrm{\μinr}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(6\right)$

其中，表示一个周波内处于某一区段的归一化虚拟等效电感的个数，N表示一个周波内的采样点数；

第三处理子单元644，用于对所述故障分布系数求和，得到故障系数C_F，参见公式（7）：

$C_F=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{FD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(7\right)$

第四处理子单元645，用于对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见公式（8）：

$C_{\mathrm{inr}}=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(8\right)$

第五处理子单元646，用于依据所述故障系数C_F和所述涌流系数C_inr的特点，构造出涌流故障识别系数C_D，参见公式（9）：

C_D=C_F/C_inr（9）

在本实施例中，最终计算得到的故障系数C_F为0.056，涌流系数C_inr为0.944，因而涌流故障识别系数C_D为0.059，远小于涌流故障识别系统阈值C_ZD（C_ZD=2），所以单相变压器为励磁涌流。

为避免除零的运算，本实施例中，还可以包括：判断子单元647；

判断子单元647，用于在所述第四处理子单元645对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见公式（8）：

$C_{\mathrm{inr}}=\underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{Li}}=0.2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{inrD}}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)---\left(8\right)$

之后，判断所述涌流系数C_inr是否大于e，如果是，则C_inr大小不变，否则，则C_inr=e。

为进一步优化上述实施例，还可以包括：优化单元（图中未示出）；

优化单元，用于在处理单元64对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D前，利用形态学开闭运算对所述虚拟等效电感L_v进行优化处理，得到符合预设条件的所述虚拟等效电感L_v。

综上可以看出，本发明无需引入电压量，根据虚拟等效电感L_v在励磁涌流和故障电流时表现出的不同变化规律，反映实际调压变压器励磁支路的励磁电感变化规律，从而实现励磁涌流的判别，有效避免了电压互感器暂态响应以及电压互感器断线均会对励磁涌流判别带来的不利影响，解决了现有技术中的难题。

并且，利用形态学开闭运算对所求的虚拟等效电感L_v进行处理，有效抑制了衰减非周期分量等因素的影响，避免了励磁涌流导致的特高压调压变差动保护误动作。

需要说明的一点是，系统实施例中各部分的工作原理参见方法实施例，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种特高压调压变压器励磁涌流识别的方法，应用于特高压调压变压器，其特征在于，所述特高压调压变压器采用Y-△接线方式，且所述特高压调压变压器副边侧安装的电流互感器接于△侧绕组内，所述特高压调压变压器包括三个独立的单相变压器，所述方法包括步骤：

获取差动电流i_d；

根据所述差动电流i_d构造虚拟电压u_v；

由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v；

对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D；

比较所述涌流故障识别系数C_D与涌流故障识别系数阈值C_2D的大小，若所述涌流故障识别系数C_D小于涌流故障识别系统阈值C_2D，则判断所述单相变压器为励磁涌流，否则，则判断所述单相变压器为故障电流；

所述由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v，具体包括：

当所述虚拟电压u_v的峰值超前所述差动电流i_d的峰值1/4个周波，且与励磁支路端口电压u_L有相同变化规律的正弦波信号时，利用公式计算得到虚拟等效电感L_v，所述虚拟等效电感L_v与所述励磁支路端口电压u_L公式中等效瞬时电感L_k具有相同变化规律，其中，k表示第k个采样点的值，T_s表示采样间隔，u_v(k)表示第k个采样点的虚拟电压值，i_d(k+1)表示第k+1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，i_d(k-1)表示第k-1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，k为正整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D，具体包括：

对虚拟等效电感L_v进行归一化处理，得到第一公式：

${\stackrel{\‾}{L}}_i=\{\begin{array}{cc}2,& \begin{array}{cc}if& L_i/L_{ave}>2\end{array}\\ L_i/L_{ave},& else\end{array},L_{ave}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{L}_{\left(i\right)};$

其中，表示归一化后的虚拟等效电感，L_i表示第i个采样点对应的虚拟等效电感值，L_ave表示一个周波内N个虚拟等效电感的平均值，N表示一个周波内的采样点数；

以所述归一化后的虚拟等效电感为论域，引入故障隶属函数和涌流隶属函数

定义故障分布系数及涌流分布系数分别参见第二公式和第三公式：

$C_{FD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{Li}\right)}}{N}*\mathrm{\μ}f\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

$C_{inrD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{Li}\right)}}{N}*\mathrm{\μ}inr\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

其中，表示一个周波内处于某一区段的归一化虚拟等效电感的个数，的步长为0.2，N表示一个周波内的采样点数；

对所述故障分布系数求和，得到故障系数C_F，参见第四公式：

$C_F=\underset{\stackrel{\‾}{Li}=0.2}{\overset{2}{\Σ}}{C}_{FD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{inr}=\underset{\stackrel{\‾}{Li}=0.2}{\overset{2}{\Σ}}{C}_{inrD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

依据所述故障系数C_F和所述涌流系数C_inr的特点，构造出涌流故障识别系数C_D，参见第六公式：

C_D＝C_F/C_inr。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{inr}=\underset{\stackrel{\‾}{Li}=0.2}{\overset{2}{\Σ}}{C}_{inrD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)$

之后，还包括：判断所述涌流系数C_inr是否大于e，如果是，则C_inr大小不变，否则，则C_inr＝e；

所述e用于避免C_inr＝0。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D前，还包括：

利用形态学开闭运算对所述虚拟等效电感L_v进行优化处理，得到符合预设条件的所述虚拟等效电感L_v。

5.一种特高压调压变压器励磁涌流识别的系统，应用于特高压调压变压器，其特征在于，所述特高压调压变压器采用Y-△接线方式，且所述特高压调压变压器副边侧安装的电流互感器接于△侧绕组内，所述特高压调压变压器包括三个独立的单相变压器，所述系统包括：获取单元、构造单元、计算单元、处理单元和判断单元；

所述获取单元，用于获取差动电流i_d；

所述构造单元，用于根据所述差动电流i_d构造虚拟电压u_v；

所述计算单元，用于由所述差动电流i_d和所述虚拟电压u_v计算得到虚拟等效电感L_v；

所述处理单元，用于对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D；

所述判断单元，用于比较所述涌流故障识别系数C_D与涌流故障识别系数阈值C_2D的大小，若所述涌流故障识别系数C_D小于涌流故障识别系统阈值C_2D，则判断所述单相变压器为励磁涌流，否则，则判断所述单相变压器为故障电流；

所述计算单元具体包括：

当所述虚拟电压u_v的峰值超前所述差动电流i_d的峰值1/4个周波，且与励磁支路端口电压u_L有相同变化规律的正弦波信号时，利用公式计算得到虚拟等效电感L_v，所述虚拟等效电感L_v与所述励磁支路端口电压u_L公式中等效瞬时电感L_k具有相同变化规律，其中，k表示第k个采样点的值，T_s表示采样间隔，u_v(k)表示第k个采样点的虚拟电压值，i_d(k+1)表示第k+1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，i_d(k-1)表示第k-1个采样点的变压器原副边绕组电流差值，k为正整数。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述处理单元具体包括：第一处理子单元、函数引入子单元，第二处理子单元，第三处理子单元，第四处理子单元和第五处理子单元；

所述第一处理子单元，用于对虚拟等效电感L_v进行归一化处理，得到第一公式：

${\stackrel{\‾}{L}}_i=\{\begin{array}{cc}2,& \begin{array}{cc}if& L_i/L_{ave}>2\end{array}\\ L_i/L_{ave},& else\end{array},L_{ave}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{L}_{\left(i\right)};$

其中，表示归一化后的虚拟等效电感，L_i表示第i个采样点对应的虚拟等效电感值，L_ave表示一个周波内N个虚拟等效电感的平均值，N表示一个周波内的采样点数；

所述函数引入子单元，用于以所述归一化后的虚拟等效电感为论域，引入故障隶属函数和涌流隶属函数

所述第二处理子单元，用于定义故障分布系数及涌流分布系数分别参见第二公式和第三公式：

$C_{FD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{Li}\right)}}{N}*\mathrm{\μ}f\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

$C_{inrD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)=\frac{K_{\left(\stackrel{\‾}{Li}\right)}}{N}*\mathrm{\μ}inr\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

其中，表示一个周波内处于某一区段的归一化虚拟等效电感的个数，的步长为0.2，N表示一个周波内的采样点数；

所述第三处理子单元，用于对所述故障分布系数求和，得到故障系数C_F，参见第四公式：

$C_F=\underset{\stackrel{\‾}{Li}=0.2}{\overset{2}{\Σ}}{C}_{FD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

所述第四处理子单元，用于对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{inr}=\underset{\stackrel{\‾}{Li}=0.2}{\overset{2}{\Σ}}{C}_{inrD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right);$

所述第五处理子单元，用于依据所述故障系数C_F和所述涌流系数C_inr的特点，构造出涌流故障识别系数C_D，参见第六公式：

C_D＝C_F/C_inr。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：判断子单元；

所述判断子单元，用于在所述第四处理子单元对所述涌流分布系数求和得到涌流系数C_inr，参见第五公式：

$C_{inr}=\underset{\stackrel{\‾}{Li}=0.2}{\overset{2}{\Σ}}{C}_{inrD}\left({\stackrel{\‾}{L}}_i\right)$

之后，判断所述涌流系数C_inr是否大于e，如果是，则C_inr大小不变，否则，则C_inr＝e；

所述e用于避免C_inr＝0。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：优化单元；

所述优化单元，用于在所述处理单元对所述虚拟等效电感L_v进行归一化处理，并依据归一化处理得到的所述虚拟等效电感L_v，构造出涌流故障识别系数C_D前，利用形态学开闭运算对所述虚拟等效电感L_v进行优化处理，得到符合预设条件的所述虚拟等效电感L_v。