CN108872675A - 一种基于复小波变换的励磁涌流识别方法 - Google Patents

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童凯颖
罗平
董雨轩
王坚
陈巧勇
李家栓
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    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means

Abstract

本发明公开了一种基于复小波变换的励磁涌流识别方法，本发明利用一阶复高斯子波对电力系统中主变压器电源侧的空投电流进行处理，得到对应复小波变换的实部和虚部。在此基础上，计算得到复小波变换的相位。利用一阶复高斯变换得到的虚部和相位的乘积作为励磁涌流的识别判据，当该判据乘积的前两个波峰的比值大于1.2时，可判定此时的电流为励磁涌流，反之则可判定为内部故障电流。本发明综合利用复小波变换幅值和相位信息，在不同剩磁及合闸角的情况下，该判据均能有效的区分出励磁涌流与故障电流，而且该判据简单，使用起来方便可靠。

Description

一种基于复小波变换的励磁涌流识别方法
技术领域
本发明涉及一种基于复小波变换的励磁涌流识别方法，属于电力系统继电保护领域。
背景技术
电力变压器作为电能变换与传输的重要元件，被广泛应用于发电厂和变电站。差动保护作为变压器的主保护，在正常运行和外部短路时，流入差动继电器的电流应为零，保护装置可靠不动作。但实际上当变压器空载合闸产生励磁涌流时，励磁涌流的大小将达到变压器额定电流的几倍甚至几十倍；此外，励磁涌流只流过变压器的电源侧，而负荷侧因开路并没有电流，励磁涌流将完全流入纵差保护的差动回路，使差动继电器中产生了一个非常大的不平衡电流，所以，鉴别励磁涌流与内部故障电流成为增强保护可靠性的关键问题。
目前，对励磁涌流识别的研究主要从两个方面出发，一是从波形特征出发，在实际应用较多的是利用间断角原理或二次谐波原理进行励磁涌流的鉴别，但这两种方法都有各自的不足之处。由于电流互感器饱和，变压器励磁涌流传到二次侧会出现间断角过小甚至消失的现象，此外现代变压器铁芯多用高导磁冷轧晶粒硅钢材料制成，其饱和点较低且剩磁较大，这会造成变压器励磁涌流中某相或某两相的二次谐波分量小，这些都会影响保护的可靠动作。另一种是从励磁涌流的形成机理出发，推导励磁涌流的计算公式，从而来鉴别励磁涌流，但是由于变压器材料的各向异性，导致推导起来很复杂，而且实际应用起来也不方便。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于复小波变换的励磁涌流识别方法，识别更加可靠，能够更加有效防止变压器空投时差动保护的误动。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种基于复小波的励磁涌流识别方法，包括如下步骤：
步骤1、通过电流互感器从主变电源侧采集空投电流i(t)。
步骤2、对i(t)利用一阶复高斯小波进行处理，得到对应复小波变换的实部 WTR和虚部WTI。
步骤3、计算得到复小波变换的相位
步骤4、利用复小波变换虚部与相位的乘积，获得WTI·WTPH的复合信息波形。
步骤5、通过比较得到复合信息波形中的前两个峰值，分别命名为H1和 H2。
步骤6、计算H1/H2的比值，如果该比值大于阈值1.2，则可判定此时的电流为励磁涌流，如果H1/H2的比值小于该阈值，则可判定为内部故障电流。
本发明方法具有的优点及有益结果为：
1、小波变换的幅值谱在相空间中大的取值，易于鉴别特征尺度及其在时间轴上的位置，可以利用幅值进行电力系统故障信号奇异点的检测，考虑到小波变换相位变化能敏感地反映信号的实变信息，可用于对过程的奇异点定位，能更清晰地表现出信号的畸变，将之与小波幅值一起可用于电力系统故障奇异信号的检测与定位，因此,若选用复值小波对故障信号进行分析,在小波变换幅值不太明显的情况下,可借助于相位信息敏感地捕捉故障信号奇异点。
2、在不同剩磁及合闸角的情况下，该判据均能有效的区分出励磁涌流与故障电流，而且该判据简单，使用起来方便可靠。
附图说明
图1是本发明的一个具体实例三相变压器励磁涌流的仿真电路图。
图2是本发明的一个具体实例三相变压器内部短路的仿真电路图。
图3是本发明的一个具体实例励磁涌流电流基于一阶复高斯小波得到的幅值虚部与相位乘积的波形。
图4是本发明的一个具体实例内部短路电流基于一阶复高斯小波得到的幅值虚部与相位乘积的波形。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种基于复小波变换的励磁涌流识别方法，包括如下步骤：
步骤1、通过电流互感器从主变电源侧采集空投电流i(t)；
步骤2、对i(t)利用一阶复高斯小波进行处理，采样频率为f＝2000Hz，采样持续时间为0.5秒，得到对应复小波变换的实部WTR和虚部WTI。
步骤3、计算得到复小波变换的相位
步骤4、利用复小波变换虚部与相位的乘积，获得WTI·WTPH的复合信息波形。
步骤5、通过比较得到复合信息波形中的前两个峰值，分别命名为H1和 H2。
步骤6、计算H1/H2的比值，如果该比值大于阈值1.2，则可判定此时的电流为励磁涌流，如果H1/H2的比值小于该阈值，则可判定为内部故障电流。
以上仅作为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
实施例
本实施例以图1和图2所示仿真系统为例，其中变压器为三相变压器每相容量为40MVA，采用Yn-Δ联结形式，变压器高低压侧电压变比为220/11kV，三相断路器在t＝0s合闸。为得到变压器匝间短路模型，可以将对其中的一个变压器进行处理，将它变成一个三绕组的变压器，二个绕组接入线路中，而另外一个绕组短接，可通过调整2个次级变压器中的额定电压、标么电阻和电感的比值就可以获得不同情况下的匝间短路波形。
对合闸相角为90°，剩磁设置为φrA＝0.9,φrB＝-0.9,φrC＝-0.9的励磁涌流和50％匝间短路的故障电流分别采用一阶高斯复小波进行小波变换，采样频率为 f＝2000Hz，采样持续时间为0.5秒。得到对应复小波变换的实部WTR和虚部 WTI，计算得到复小波变换的相位进一步计算得到复小波变换虚部与相位的乘积WTI·WTPH波形如图3和图4所示。
将涌流和故障电流的前两个峰值分别命名为H1和H2，将H1/H2的比值作为识别励磁涌流和内部故障电流的依据。如果H1/H2比值大于阈值p＝1.2时可判定为励磁涌流，反之可判定为内部故障电流。为了验证本发明所提判据的准确性，对不同合闸角和不同剩磁情况下的励磁涌流情况进行了判定分析，并与文献中基于普通小波分析的模极大值法进行了对比，对比结果如表1所示。
表1不同情况下不同励磁涌流判据的鉴别结果
由表1的验证结果可知，与同样是基于小波分析的模极大值法进行比较，本判据均能准确的判断出励磁涌流，而模极大值法会出现错误的判断结果，尤其是在合闸角小、剩磁较高的情况下。

Claims (1)

1.一种基于复小波变换的励磁涌流识别方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1、通过电流互感器从主变电源侧采集空投电流i(t)；
步骤2、对i(t)利用一阶复高斯小波进行处理，得到对应复小波变换的实部WTR和虚部WTI；
步骤3、计算得到复小波变换的相位
步骤4、利用复小波变换虚部与相位的乘积，获得WTI·WTPH的复合信息波形；
步骤5、通过比较得到复合信息波形中的前两个峰值，分别命名为H1和H2；
步骤6、计算H1/H2的比值，如果该比值大于阈值1.2，则判定此时的电流为励磁涌流，如果H1/H2的比值小于该阈值，则判定为内部故障电流。
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