CN105762764A - 基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法，包括：从自主变的差流或电源侧的电流中获取负序电流的基波分量和其二次谐波分量；根据三相电流采样值计算电流基波的正序分量；计算负序分量的相对含量和负序二次谐波分量的相对含量；根据负序分量的相对含量和负序二次谐波分量的相对含量判断是否为励磁涌流。

Description

基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法

技术领域

本发明涉及属于电力工程的电力系统继电保护领域，特别是指一种涉及励磁涌流的识别方法。

背景技术

励磁涌流是电力变压器差动保护的不平衡电流，若不采取措施则可能导致变压器差动保护误动。励磁涌流中含有较大的谐波分量，其中二次谐波含量最大，因此目前应用最广的励磁涌流识别方法是二次谐波制动原理，即根据差流中二次谐波含量来识别励磁涌流。

二次谐波制动原理方法简单方便，二次谐波制动原理在工程应用中有分相闭锁和三相“或”闭锁两种方案。由于励磁涌流受主变三相合闸角度、铁芯剩磁等多种因素的影响，两种方案均不能完美的兼顾空投正常变压器差动保护的可靠性和空投故障变压器时差动保护的快速性。

二次谐波制动系数一般根据经验取0.15，由于不同变压器的容量、结构、铁芯材料和饱和磁密的差异，不同变压器各相差流中二次谐波含量有很大的分散性，工程中采用二次谐波制动原理的差动保护误动、延迟动作或拒动等行为经常发生。

发明内容

针对现有技术中存在的二次谐波制动方法存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法，包括：

步骤1、从自主变的差流或电源侧的电流中获取负序电流的基波分量和其二次谐波分量i₂ ⁽²⁾；

步骤2、根据三相电流采样值计算电流基波的正序分量

步骤3、计算负序分量的相对含量，所述负序分量的相对含量为负序基波分量与正序基波分量的比值：

$C_1=\frac{\left|\stackrel{\→}{i_2}\right|}{\left|\stackrel{\→}{i_1}\right|};$

计算负序二次谐波分量的相对含量，所述负序二次谐波分量的相对含量为负序二次谐波分量与负序基波分量的比值：

$C_2=\frac{\left|\stackrel{\→}{{i_2}^{\left(2\right)}}\right|}{\left|\stackrel{\→}{i_2}\right|};$

步骤4、判断以下两个条件是否成立：

条件1：C₁>k₁

条件2：C₂>k₂

其中，k₁为预设的负序制动系数，0.15<k₁<0.3；k₂为二次谐波制动系数0.3<k₂<0.5；

如果条件1和条件2均成立则为励磁涌流，闭锁变压器差动保护；否则开放差动保护。

其中，所述步骤1具体包括：

步骤1a、根据以下公式由由三相电流瞬时采样值拟合负序分量采样值：

其中T为基波的周期，t为采样时刻，i₂为负序分量采样值，i_a、i_b、i_c分别为三相电流瞬时采样值；

步骤1b、根据负序电流采样值得到负序电流的基波分量和其二次谐波分量

其中，所述步骤1还可以具体包括：

步骤1A、根据三相电流采样值得到三相电流基波的向量值，然后通过以下的对称分量法得到电流的负序分量：

其中

步骤1B、根据三相电流采样值得到三相电流二次谐波的向量值，通过以下的对称分量法得到电流负序分量中的二次谐波：

其中

其中，所述步骤2具体为：

根据三相电流采样值得到三相电流基波的向量值，然后通过以下对称分量法获得电流基波的正序分量：

其中

本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中根据空投变压器时负序分量含量及其二次谐波含量来识别励磁涌流，区分空投正常变压器和空投故障变压器，具有可靠性高、适应性强、实时性好的优点。。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

针对现有技术中的二次谐波制动原理方法不合理导致可能出现差动保护误动、延迟动作或拒动的问题，提出了一种基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法。本发明实施例的方法是通过测量变压器差流或电源侧电流的负序分量，根据负序分量及其二次谐波特征来识别励磁涌流。

变压器的磁路饱和引起铁心磁化曲线的非线性，导致铁心磁化电流随饱和程度急剧增大且畸变为尖顶波，进而产生励磁涌流。励磁涌流涌流中含有大量的高次谐波，以二次和三次谐波为主；涌流的大小取决于铁心的饱和程度，主要受到合闸角和铁心剩磁等因素的影响。由于三相合闸角度不同，三相的涌流大小必然不同，故励磁涌流必然存在负序分量；励磁涌流的负序分量也含有大量的高次谐波且其相对含量比各相中的谐波含量大；主变的差流和电源侧的电流的负序分量均呈现出此特征。因此本发明实施例中是根据负序分量含量及其二次谐波的含量大小有效地识别励磁涌流。

本发明实施例是基于空投变压器时负序分量及其二次谐波特征来识别励磁涌流，区分空投正常变压器和空投故障变压器。具体的，本发明实施例的技术方案是测量变压器差流或电源侧电流的负序分量，根据负序分量及其二次谐波特征来识别励磁涌流。

变压器的磁路饱和引起铁心磁化曲线的非线性，导致铁心磁化电流随饱和程度急剧增大且畸变为尖顶波，进而产生励磁涌流。励磁涌流涌流中含有大量的高次谐波，以二次和三次谐波为主；涌流的大小取决于铁心的饱和程度，主要受到合闸角和铁心剩磁等因素的影响。

由于三相合闸角度不同，三相的涌流大小必然不同，故励磁涌流必然存在负序分量；励磁涌流的负序分量也含有大量的高次谐波且其相对含量比各相中的谐波含量大；主变的差流和电源侧的电流的负序分量均呈现出此特征。因此可根据负序分量含量及其二次谐波的含量大小有效地识别励磁涌流。

本发明的负序分量可取自主变的差流或电源侧的电流，其方法是一样的。在本发明实施例中，以电源侧电流的负序分量及其二次谐波特征来进行说明：

本发明的负序分量可取自主变的差流、电源侧的电流，下面以电源侧电流的负序分量及其二次谐波特征作为判别依据来说明本发明的实施步骤。

1.由三相电流采样值拟合负序电流采样值

其中，根据公式：(其中T为基波的周期，t为采样时刻)由三相电流瞬时采样值拟合负序分量采样值。

具体的，可以由负序电流采样值计算负序电流的基波分量和二次谐波分量

2.根据负序电流采样值得到负序电流的基波分量和其二次谐波分量

3.由对称分量法计算电流基波的正序分量；具体的，可以根据三相电流采样值得到三相电流基波的向量值，然后由对称分量法：(其中)得到电流基波的正序分量。

4.计算电流的负序分量相对含量和负序分量中二次谐波的相对含量：

其中，负序基波分量与正序基波分量的比值为负序分量的相对含量：

$C_1=\frac{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{i_2}\right|}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{i_1}\right|};$

负序二次谐波分量与负序基波分量的比值为负序二次谐波分量的相对含量：

$C_2=\frac{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{{i_2}^{\left(2\right)}}\right|}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{i_2}\right|}.$

5.识别励磁涌流

C₁>k₁……(1)

C₂>k₂……(2)

其中，k₁为负序制动系数，一般取0.15-0.3；k₂为二次谐波制动系数，一般取0.3-0.5。

若上面两式均满足，则识别为励磁涌流立即闭锁变压器差动保护，否则开放差动保护。

在本发明实施例中，前述的步骤1和2中还可以通过以下方法获取负序分量及负序中二次谐波分量亦可采用以下方法

1a.根据三相电流采样值得到三相电流基波的向量值，然后由对称分量法：(其中)得到电流的负序分量。

2a.根据三相电流采样值得到三相电流二次谐波的向量值，然后由对称分量法：(其中)得到电流负序分量中的二次谐波。

当手合正常变压器时，式(1)、式(2)均会满足；当手合三相故障变压器时，式(2)可能会满足但式(1)不会满足；当手合单相故障、两相故障或匝间故障变压器时，式(1)可能会满足但式(2)不会满足。可见，根据负序分量含量及其二次谐波含量能够可靠区分空投正常变压器和空投故障变压器。

合成负序电流某时刻采样值需要该时刻前后1/3个基波周期的相电流采样值，若采用全周滤波算法，测量数据窗长共为5/3个基波周期，即理论上可在5/3个基波周期内完成励磁涌流判别；当空投变压器时，合闸后5/3个基波周期(约33ms)即能够可靠闭锁或开放主变差动保护。若采用对称分量法获取负序电流和负序电流的二次谐波，则测量数据窗仅为1个基波周期，即理论上可在1个基波周期内完成励磁涌流判别；当空投变压器时，合闸后1个基波周期(20ms)即能够可靠闭锁或开放主变差动保护。可见，本发明提供的励磁涌流识别方法实时性很好。

综上所述，本发明根据空投变压器时负序分量含量及其二次谐波含量来识别励磁涌流，区分空投正常变压器和空投故障变压器，具有可靠性高、适应性强、实时性好的优点。

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。

Claims (4)

1.一种基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法，其特征在于，包括：步骤1、从自主变的差流或电源侧的电流中获取负序电流的基波分量和其二次谐波分量i₂ ⁽²⁾；

步骤2、根据三相电流采样值计算电流基波的正序分量

步骤3、计算负序分量的相对含量，所述负序分量的相对含量为负序基波分量与正序基波分量的比值：

$C_1=\frac{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{i_2}\right|}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{i_1}\right|};$

计算负序二次谐波分量的相对含量，所述负序二次谐波分量的相对含量为负序二次谐波分量与负序基波分量的比值：

$C_2=\frac{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{{i_2}^{\left(2\right)}}\right|}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{i_2}\right|};$

步骤4、判断以下两个条件是否成立：

条件1：C₁>k₁

条件2：C₂>k₂

其中，k₁为预设的负序制动系数，0.15<k₁<0.3；k₂为二次谐波制动系数0.3<k₂<0.5；

如果条件1和条件2均成立则为励磁涌流，闭锁变压器差动保护；否则开放差动保护。

2.根据权利要求1所述的基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

步骤1a、根据以下公式由由三相电流瞬时采样值拟合负序分量采样值：

其中T为基波的周期，t为采样时刻，i₂为负序分量采样值，i_a、i_b、i_c分别为三相电流瞬时采样值；

步骤1b、根据负序电流采样值得到负序电流的基波分量和其二次谐波分量

3.根据权利要求1所述的基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法，其特征在于，所述步骤1还可以具体包括：

步骤1A、根据三相电流采样值得到三相电流基波的向量值，然后通过以下的对称分量法得到电流的负序分量：

其中

步骤1B、根据三相电流采样值得到三相电流二次谐波的向量值，通过以下的对称分量法得到电流负序分量中的二次谐波：

其中

4.根据权利要求1或2或3所述的基于负序分量及其谐波特性的励磁涌流识别方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

根据三相电流采样值得到三相电流基波的向量值，然后通过以下对称分量法获得电流基波的正序分量：

其中