CN107565516A - 一种基于波形调制的变压器涌流识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于波形调制的变压器涌流识别方法，包括：步骤1：计算变压器的差动电流和制动电流；步骤2：对差动电流进行调制；步骤3：识别变压器涌流。本发明通过计算调制后差流的脉冲周期，区分变压器励磁涌流和内部故障电流，可用于变压器差动保护技术研究；可以快速对各类变压器纵差电流进行采集计算，当差流超过预设定值时进行涌流识别；通过计算调制后差流的脉冲周期，区分变压器励磁涌流和内部故障电流，必要时加速变压器差动保护动作，给输变电系统带来有利的影响。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种基于波形调制的变压器涌流识别方法。
背景技术
对变压器短路电流和励磁涌流进行识别是变压器差动保护正确动作的关键，目前典型的励磁涌流识别方法有二次谐波原理、间断角原理以及基于波形对称原理。由于变压器剩磁较高或合闸角满足一定条件时二次谐波含量可能较少，传统的二次谐波制动原理受到了挑战。间断角原理判据，利用了涌流的间断特征，其实质是利用数学形态学梯度变换、小波奇异性检测来对间断角进行奇异点检测，但在空投下发生电流互感器饱和时，波形会发生畸变，间断角计算困难，影响判据的可靠性。基于波形对称原理，利用了故障波形正负半波对称的特征，采用正负半波采样值和的积分或比值的积分等相关算法，其本质上反映了各偶次谐波含量的和，空投下按相制动的可靠性也存在问题。另外还有磁通特性法、等效瞬时励磁电感法等，这些方法对变压器参数进行人工设置，且计算过程比较复杂，影响了实际应用。如何在可靠的前提下，可靠识别变压器励磁涌流一直是研究的关注点。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于波形调制的变压器涌流识别方法，利用了励磁涌流和故障电流的波形差异，结合信号调制技术，构建调制信号，对变压器采样的差动电流进行调制，计算分析调制后差流波形脉冲特性，取得区分励磁涌流的方法。理论分析及大量动模实验表明据此构成的变压器保护在各种运行条件下，能快速地判别励磁涌流和内部故障电流。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种基于波形调制的变压器涌流识别方法，所述方法包括：
步骤1：计算变压器的差动电流和制动电流；
步骤2：对差动电流进行调制；
步骤3：识别变压器涌流。
所述步骤1包括：
步骤1-1：采集变压器各分支电流；
步骤1-2：根据采集的变压器各分支电流计算变压器的差动电流和制动电流：
变压器t时刻的差动电流和制动电流分别用i1(t)和i2(t)表示，有：
其中，Ii为变压器第i分支电流，i＝1,2,...,M，M为变压器的分支数。
所述步骤2包括：
步骤2-1：比较差动电流和制动电流的幅值，当差动电流的幅值|i1(t)|＞Iqd时，选取调制信号h(t)＝i1(t)，其中Iqd为启动电流阈值，由用户设定；
步骤2-2：对差动电流进行调制，t时刻的调制电流s(t)＝i1(t)×h(t)。
所述步骤3包括：
步骤3-1：识别单个周波内调制电流s(t)的波峰，如果调制电流s(t)的波峰开始加速下跌，即s(t+2)-s(t+1)＜s(t+1)-s(t)且s(t)＞Aset，则M(t)＝1，否则M(t)＝0；其中，Aset表示波峰判别的动态门槛值，s(t+2)表示t+2时刻的调制电流，s(t+1)表示t+1时刻的调制电流，M(t)为中间变量；
步骤3-2：统计单个周波内调制电流s(t)满足M(t)＝1的波峰段数N，为防止高频信号干扰，调制电流s(t)的波峰相距超过5ms有效；
步骤3-3：比较波峰段数N，如果N＞Bset，确认差动电流非变压器涌流，开放差动保护；如果N＜Bset，确认差动电流为变压器涌流，闭锁差动保护；其中Bset为波峰段数判别的动作门槛值。
波峰判别的动态门槛值Aset取当前周波内极大值点的20％。
波峰段数判别的动作门槛值Bset的选取包括：
1)对于故障引起的差动电流，虚拟的调制电流一周内出现两次极大值点，两次极小值点；
2)对于变压器严重涌流引起的差动电流，虚拟的调制电流一周内出现一次极大值点，或者一次极小值点。
变压器严重涌流指差动电流幅值|i1(t)|超过启动电流阈值Iqd。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、利用现有变压器保护采集电流进行分析计算，不增加额外电气量，方便现有变压器保护改造；
2、调制信号选取h(t)＝i1(t)，计算设计简单，实现快捷；
3、本发明采用对差动电流进行调制，保留励磁涌流为20ms间断脉冲特征，加快故障电流到10ms周期波动特征；
4、通过计算调制后差流的脉冲周期，区分变压器励磁涌流和内部故障电流，可用于变压器差动保护技术研究；
5、本发明可以快速对各类变压器纵差电流进行采集计算，当差流超过预设定值时进行涌流识别；
6、本发明通过计算调制后差流的脉冲周期，区分变压器励磁涌流和内部故障电流，必要时加速变压器差动保护动作，给输变电系统带来有利的影响。
附图说明
图1是本发明实施例中基于波形调制的变压器涌流识别方法流程图；
图2是本发明实施例中变压器内部故障差流调制波形图；
图3是本发明实施例中变压器励磁涌流调制波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明针对变压器励磁涌流波形畸变严重，会出现间断脉冲，而故障电流基本保持基频正弦波，提出基于波形调制的变压器涌流识别方法。通过放大涌流间断脉冲特征，可用于辨识变压器励磁涌流和内部故障电流，提高变压器差动保护动作的可靠性。本发明利用励磁涌流和故障电流的波形差异，结合信号调制技术，构建调制信号，对变压器采样的差动电流进行调制，计算分析调制后差流波形脉冲特性，取得区分励磁涌流的方法。理论分析及大量动模实验表明据此构成的变压器保护在各种运行条件下，能快速地判别励磁涌流和内部故障电流。
本发明提供一种基于波形调制的变压器涌流识别方法，所述方法包括：
步骤1：计算变压器的差动电流和制动电流；
步骤2：对差动电流进行调制；
步骤3：识别变压器涌流。
所述步骤1包括：
步骤1-1：采集变压器各分支电流；
步骤1-2：根据采集的变压器各分支电流计算变压器的差动电流和制动电流：
变压器t时刻的差动电流和制动电流分别用i1(t)和i2(t)表示，有：
其中，Ii为变压器第i分支电流，i＝1,2,...,M，M为变压器的分支数。
所述步骤2包括：
步骤2-1：比较差动电流和制动电流的幅值，当差动电流的幅值|i1(t)|＞Iqd时，选取调制信号h(t)＝i1(t)，其中Iqd为启动电流阈值，由用户设定；
步骤2-2：对差动电流进行调制，t时刻的调制电流s(t)＝i1(t)×h(t)。
所述步骤3包括：
步骤3-1：识别单个周波内调制电流s(t)的波峰，如果调制电流s(t)的波峰开始加速下跌，即s(t+2)-s(t+1)＜s(t+1)-s(t)且s(t)＞Aset，则M(t)＝1，否则M(t)＝0；其中，Aset表示波峰判别的动态门槛值，s(t+2)表示t+2时刻的调制电流，s(t+1)表示t+1时刻的调制电流，M(t)为中间变量；
步骤3-2：统计单个周波内调制电流s(t)满足M(t)＝1的波峰段数N，为防止高频信号干扰，调制电流s(t)的波峰相距超过5ms有效；
步骤3-3：比较波峰段数N，如果N＞Bset，确认差动电流非变压器涌流，开放差动保护；如果N＜Bset，确认差动电流为变压器涌流，闭锁差动保护；其中Bset为波峰段数判别的动作门槛值。
波峰判别的动态门槛值Aset取当前周波内极大值点的20％。
波峰段数判别的动作门槛值Bset的选取包括：
1)对于故障引起的差动电流，虚拟的调制电流一周内出现两次极大值点，两次极小值点；
2)对于变压器严重涌流引起的差动电流，虚拟的调制电流一周内出现一次极大值点，或者一次极小值点。
变压器严重涌流指差动电流幅值|i1(t)|超过启动电流阈值Iqd。
本发明利用现有变压器保护采集电流进行分析计算，不增加额外电气量，方便现有变压器保护改造；调制信号选取h(t)＝i1(t)，计算设计简单，实现快捷；采用对差动电流进行调制，保留励磁涌流为20ms间断脉冲特征，加快故障电流到10ms周期波动特征；可以快速对各类变压器纵差电流进行采集计算，当差流超过预设定值时进行涌流识别；通过计算调制后差流的脉冲周期，区分变压器励磁涌流和内部故障电流，必要时加速变压器差动保护动作，给输变电系统带来有利的影响。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于波形调制的变压器涌流识别方法，其特征在于：所述方法包括：
步骤1：计算变压器的差动电流和制动电流；
步骤2：对差动电流进行调制；
步骤3：识别变压器涌流。
2.根据权利要求1所述的基于波形调制的变压器涌流识别方法，其特征在于：所述步骤1包括：
步骤1-1：采集变压器各分支电流；
步骤1-2：根据采集的变压器各分支电流计算变压器的差动电流和制动电流：
变压器t时刻的差动电流和制动电流分别用i1(t)和i2(t)表示，有：
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</mrow>
其中，Ii为变压器第i分支电流，i＝1，2，...，M，M为变压器的分支数。
3.根据权利要求2所述的基于波形调制的变压器涌流识别方法，其特征在于：所述步骤2包括：
步骤2-1：比较差动电流和制动电流的幅值，当差动电流的幅值|i1(t)|＞Iqd时，选取调制信号h(t)＝i1(t)，其中Iqd为启动电流阈值，由用户设定；
步骤2-2：对差动电流进行调制，t时刻的调制电流s(t)＝i1(t)×h(t)。
4.根据权利要求3所述的基于波形调制的变压器涌流识别方法，其特征在于：所述步骤3包括：
步骤3-1：识别单个周波内调制电流s(t)的波峰，如果调制电流s(t)的波峰开始加速下跌，即s(t+2)-s(t+1)＜s(t+1)-s(t)且s(t)＞Aset，则M(t)＝1，否则M(t)＝0；其中，Aset表示波峰判别的动态门槛值，s(t+2)表示t+2时刻的调制电流，s(t+1)表示t+1时刻的调制电流，M(t)为中间变量；
步骤3-2：统计单个周波内调制电流s(t)满足M(t)＝1的波峰段数N，为防止高频信号干扰，调制电流s(t)的波峰相距超过5ms有效；
步骤3-3：比较波峰段数N，如果N＞Bset，确认差动电流非变压器涌流，开放差动保护；如果N＜Bset，确认差动电流为变压器涌流，闭锁差动保护；其中Bset为波峰段数判别的动作门槛值。
5.根据权利要求4所述的基于波形调制的变压器涌流识别方法，其特征在于：所述波峰判别的动态门槛值Aset取当前周波内极大值点的20％。
6.根据权利要求4所述的基于波形调制的变压器涌流识别方法，其特征在于：所述波峰段数判别的动作门槛值Bset的选取包括：
1)对于故障引起的差动电流，虚拟的调制电流一周内出现两次极大值点，两次极小值点；
2)对于变压器严重涌流引起的差动电流，虚拟的调制电流一周内出现一次极大值点，或者一次极小值点。
7.根据权利要求6所述的基于波形调制的变压器涌流识别方法，其特征在于：变压器严重涌流指差动电流幅值|i1(t)|超过启动电流阈值Iqd。
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| CN102156216A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-08-17 | 清华大学 | 一种直流输电换流变压器励磁涌流的鉴别方法 |
| CN105262051A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-20 | 湖南大学 | 基于采样序列绝对值偏态分布的变压器励磁涌流鉴别方法 |
| CN105529688A (zh) * | 2016-02-25 | 2016-04-27 | 三峡大学 | 基于Hausdorff距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法 |
| CN105653882A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-08 | 西安工程大学 | 一种利用电流波形特征识别励磁涌流的方法 |
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