WO2014201808A1 - 一种变压器中性点电流直流分量的检测方法 - Google Patents

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张红跃
熊章学
张振华
柳明
燕刚
宋红涛
胡晓静
路振宇
徐玉洁
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国家电网公司
许继集团有限公司
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    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a DC component of a neutral point current of a transformer.
  • the waveform correlation coefficient method is used to judge whether the transformer is saturated.
  • the beneficial effects of the invention are: in the case that the transformer neutral point is not equipped with a DC current transformer, the third harmonic is obtained by the AC current transformer measurement and analysis, and is indirectly obtained by the value of the third harmonic of the secondary side of the current transformer.
  • the neutral point DC current component which in turn gives the degree of bias of the transformer.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an implementation of an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a graph showing the relationship between the DC current component of the neutral point and the third harmonic of the secondary side of the transformer under the state of unsaturation of the current transformer;
  • Figure 3 is a graph showing the relationship between the DC current component of the neutral point and the third harmonic of the transformer on the secondary side of the current transformer saturation state;
  • Figure 4 is a schematic diagram of one-cycle data processing obtained by sampling.
  • the relationship between the third-order harmonic value of the secondary neutral current transformer and the DC component of the neutral point current in the saturation state is established by experiments. In this experiment, 10 sets of data are taken to obtain the third harmonic component under different DC components.
  • the numerical value establishes an unsaturation state correspondence relation library, and the correspondence relationship library includes a correspondence table of the correspondence table and the fitting curve, and the corresponding relationship is as shown in Table 2:
  • FIG. 1 is a flowchart of an embodiment of the present invention, and the specific sampling and analysis process is:
  • the neutral point of the transformer is used to acquire a third harmonic current waveform data at a fixed sampling frequency (4800 Hz in the sampling frequency of this embodiment); the third harmonic content of the neutral point current of the transformer is calculated and calculated.
  • x k is an array consisting of sampling points left and right after the waveform of the left side of the maximum point is inverted, and the sampling point is from left to right, and the sampling point is x 2 ...
  • Y k is the sampling point of the right side of the original maximum point.
  • the array, from left to right, is the sampling point, the sampling point..., is the average of all the sampling points of the series X, ⁇ is the average of all the sampling points of the series Y, judging the waveform correlation coefficient and the preset correlation coefficient standard

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Abstract

一种变压器中性点电流直流分量的检测方法，包括如下步骤：1）通过实验确定：在变压器中性点交流电流互感器饱和时，组建饱和状态直流分量与三次谐波的对应关系库，在所述互感器不饱和时，组建不饱和状态直流分量与三次谐波的对应关系库；2）实际运行中，通过测量计算得到所述互感器二次侧三次谐波的数值；3）判断所述互感器是否饱和，分别查询饱和状态对应关系库与不饱和状态对应关系库，确定电流直流分量数值。本方法在变压器中性点没有装设直流电流互感器时，利用交流电流互感器测量三次谐波并间接得到中性点直流电流分量。

Description

一种变压器中性点电流直流分量的检测方法 技术领域
本发明涉及一种变压器中性点电流直流分量的检测方法。
背景技术
近年来， 特高压直流输电系统在我国发展迅猛。 随着高压直流输电系统的 相继建成投产， 随之而来也产生了不少问题。 直流输电线路通常在运行初期会 先建成单极投入运行， 之后才会完成双极运行， 而且在出现故障时， 为防止线 路停运而造成较大影响， 也会采用单极运行的方式继续输送电能。 当直流输电 系统以单极大地方式运行时，将有很大的直流电流通过直流接地极注入到大地 中， 这一部分入地电流将会对接地点附近的变压器产生很大影响， 由于直流接 地极一般位于换流站附近， 所以换流变压器所受影响尤其值得关注。一般情况 下土壤存在较高的电阻率， 巨大的入地电流会在直流接地极附近随着距离的不 同产生不同的直流电位， 这一直流电位会在变压器中性点产生一个直流电流分 量入侵到交流系统， 直流电流将通过交流线路形成回路。 同时直流电流还会造 成变压器的直流偏磁， 励磁电流波形畸变， 从而产生大量的谐波入侵到交流系 统， 造成一系列的不良影响， 导致变压器不能正常运行， 严重时甚至会损坏变 压器。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器中性点电流直流分量的检测方法，用以解 决变压器由于自身结构的限制， 没有在变压器中性点装设直流电流互感器而无 法测量中性点电流直流分量的问题。
为实现上述目的， 本发明的方案是： 一种变压器中性点电流直流分量的检 测方法， 包括如下歩骤：
1 )通过实验确定： 在变压器中性点交流电流互感器饱和时， 中性点电流直 流分量与所述互感器二次侧电流三次谐波的对应关系， 组建饱和状态对应关系 库， 在所述互感器不饱和时， 中性点电流直流分量与所述互感器二次侧电流三 次谐波的对应关系， 组建不饱和状态对应关系库；
2) 实际运行中， 通过测量计算得到所述互感器二次侧三次谐波数值；
3)判断所述互感器是否饱和， 当饱和时， 在饱和状态对应关系库中查询歩 骤 2) 中所述的三次谐波数值所对应的电流直流分量数值， 当不饱和时， 在不 饱和状态对应关系库中查询歩骤 2) 中所述的三次谐波数值所对应的电流直流 分量数值。
采用波形相关系数法判断所述互感器是否饱和。
本发明的有益效果是：在变压器中性点没有装设直流电流互感器的情况下， 利用交流电流互感器测量分析得到三次谐波， 并通过电流互感器二次侧三次谐 波的数值间接得到中性点直流电流分量， 进而得到变压器的偏磁程度。
附图说明
图 1是本发明一种实施例实现流程框图；
图 2是电流互感器不饱和状态下中性点直流电流分量与互感器二次侧三次 谐波数值关系图；
图 3是电流互感器饱和状态下中性点直流电流分量与互感器二次侧三次谐 波数值关系图；
图 4是采样所得一周期数据处理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一歩详细的说明。
通过实验建立变压器中性点电流互感器在不饱和状态下二次侧三次谐波 数值与中性点电流直流分量的对应关系， 本实验共取 10组数据， 得到三次谐 波分量在不同直流分量下的数值组建饱和状态对应关系库， 该对应关系库包括 对应表与拟合曲线关系图， 对应关系如表 1所示：
表 1 变压器中性点直流 互感器副边 3次谐波 /A
/A
11. 47 1. 59
21. 11 2. 72
31. 16 3. 64
40. 90 4. 34
50. 86 4. 89
60. 89 5. 31
70. 97 5. 60
80. 72 5. 79
90. 47 5. 89
100. 23 5. 91
由表 1可以看出随着变压器中性点电流的直流分量的增加， 三次谐波的含 量 （绝对值） 是逐渐增加的。 利用表 1所示的数据， 描点拟合绘制出 '中性点 直流电流分量一互感器二次侧三次谐波' 关系图如图 2所示。 由图 2发现在中 性点直流分量小于 80A (变压器在直流偏磁情况下， 直流电流不会大于 80A) 时， 三次谐波含量与中性点直流分量存在一一对应关系。 因此只需测量得到交 流互感器二次侧的三次谐波数值，便可按照图 2的关系对应得出互感器不饱和 状态下中性点直流分量， 从而得到变压器的偏磁程度。
通过实验建立变压器中性点电流互感器在饱和状态下二次侧三次谐波数 值与中性点电流直流分量的关系， 本实验共取 10组数据， 得到三次谐波分量 在不同直流分量下的数值组建不饱和状态对应关系库， 该对应关系库包括对应 表与拟合曲线关系图， 对应关系如表 2所示：
表 2
Figure imgf000005_0001
由表 2可以看出随着变压器中性点电流的直流分量的增加， 三次谐波的含 量 （绝对值） 是逐渐增加的。 利用表 2所示的数据， 描点拟合绘制出 '中性点 直流电流分量一互感器二次侧三次谐波' 关系图如图 3所示。 由图 3发现在中 性点直流分量小于 80A (变压器在直流偏磁情况下， 直流电流不会大于 80A) 时， 三次谐波含量与中性点直流分量存在一一对应关系。 因此只需测量得到交 流互感器二次侧的三次谐波数值， 便可按照图 3的关系对应得出互感器饱和状 态下中性点直流分量， 从而得到变压器的偏磁程度。
如图 1所示为本发明一种实施例流程图， 具体采样分析流程为：
变压器中性点以固定的采样频率（本实施例采样频率采用 4800Hz )采集一 周期三次谐波电流波形数据； 分析计算出变压器中性点电流的三次谐波含量
(即计算互感器二次侧三次谐波数值）； 找出三次谐波最大值点； 以最大值点 为分界点，将最大值点左侧数据进行左右翻转，记为数列 X，将最大值点原右侧 数据记为数列 Y， 处理方法如图 4所示； 以波形相关系数法判断互感器是否饱 和： 利用下列公式， 求相关系数 ^，
Figure imgf000006_0001
式中， xk是最大值点左侧波形左右翻转后由采样点组成的数组， 从左至 右依次为采样点 ， 采样点 x2……， Yk是原最大值点右侧采样点组成的数组， 从左至右依次为采样点 ，采样点 ……， 是数列 X所有采样点平均值， Ϋ是 数列 Y所有采样点平均值， 判断波形相关系数 与预设相关系数标准
( 0. 9 ^ ^ 0. 98 ) 大小， 若 〉ε， 则变压器中性点交流电流互感器未达到饱 和， 若1^ ε， 则变压器中性点交流电流互感器达到饱和； 针对互感器不饱和 状态查询图 2曲线或相应表格，针对互感器饱和状态查询图 3曲线或相应表格， 找出互感器副边三次谐波数值对应的中性点电流直流分量大小。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种变压器中性点电流直流分量的检测方法， 其特征在于， 包括如下歩骤:
1 )通过实验确定： 在变压器中性点交流电流互感器饱和时， 中性点电流直 流分量与所述互感器二次侧电流三次谐波的对应关系， 组建饱和状态对应关系 库， 在所述互感器不饱和时， 中性点电流直流分量与所述互感器二次侧电流三 次谐波的对应关系， 组建不饱和状态对应关系库；
2) 实际运行中， 通过测量计算得到所述互感器二次侧三次谐波数值；
3)判断所述互感器是否饱和， 当饱和时， 在饱和状态对应关系库中查询歩 骤 2) 中所述的三次谐波数值所对应的电流直流分量数值， 当不饱和时， 在不 饱和状态对应关系库中查询歩骤 2) 中所述的三次谐波数值所对应的电流直流 分量数值。
2. 根据权利要求 1所述的变压器中性点电流直流分量的检测方法， 其特征在 于， 采用波形相关系数法判断所述互感器是否饱和。
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