專利名稱：：變壓器涌流的畸變度檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，適用于變壓器差動(dòng)保護(hù)，用于變壓器故障電流與勵(lì)磁涌流的判別，為一種變壓器涌流的畸變度檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
：由于導(dǎo)引線比較短,差動(dòng)保護(hù)比較適用于作為變壓器的主保護(hù)，且具有良好的性能。但是當(dāng)變壓器空投合閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，此勵(lì)磁涌流即為差流，會(huì)使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。因此，必須采取措施防止變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流造成的差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。目前已采用的方法有檢測(cè)涌流的二次諧波的含量；檢測(cè)涌流的間斷角的大小；檢測(cè)涌流的正負(fù)半波的對(duì)稱度。這些方法都是檢測(cè)涌流發(fā)生畸變時(shí)的某一特征量，以此判斷差動(dòng)電流是勵(lì)磁涌流還是故障電流，從而決定差動(dòng)保護(hù)是否動(dòng)作。變壓器勵(lì)磁涌流的畸變程度與許多因素有關(guān)，例如變壓器鐵芯材料及特性、鐵芯的工作磁密、飽和磁密、剩磁、空投時(shí)的合閘角等等，其中剩磁與合閘角是隨機(jī)的。因此，涌流的畸變程度就不是唯一的，我們需要檢測(cè)的特征量也是不確定的。勵(lì)磁涌流有一明顯的特征，就是它含有大量的二次諧波，在主變壓器主保護(hù)中就利用這個(gè)特性，來(lái)防止勵(lì)磁涌流引起保護(hù)誤動(dòng)作，但是勵(lì)磁涌流中二次諧波所占基波比例雖然相對(duì)其他諧波所占比例比較大，卻不是一個(gè)確定的值，而是在一定范圍內(nèi)隨有關(guān)因素的變化而變化，目前只能得出這樣的結(jié)論三相涌流中總有一相大于20%。根據(jù)這一結(jié)論，差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)方式只能采用"或"門制動(dòng)，這正是二次諧波制動(dòng)方法的缺陷之一。間斷角的制動(dòng)方法也有類似問(wèn)題，間斷角的定值一般取65度，這只能保證飽和磁密與工作磁密之比為1.2，剩磁為0.5時(shí)可靠制動(dòng)。波形對(duì)稱，即偶次諧波制動(dòng)的制動(dòng)方法在對(duì)稱涌流的情況下，效果就不能令人滿意了。另外，變壓器在過(guò)激磁時(shí)，其勵(lì)磁電流波形就是對(duì)稱的，此時(shí)就無(wú)法正常判斷勵(lì)磁電流?？傊壳暗母鞣N方法僅僅從電流畸變程度的某一個(gè)方面反映涌流的畸變，沒有全面的反映涌流的畸變情況，不可避免地具有這樣或那樣的局限性，差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)判據(jù)的冗余度相對(duì)較低，容易出現(xiàn)誤動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有的變壓器涌流畸變程度的檢測(cè)方法都只能反應(yīng)畸變程度的一個(gè)方面，存在局限性，需要一種全面反映涌流的畸變程度，從而更可靠地保證差動(dòng)保護(hù)在空載合閘與過(guò)激磁時(shí)不誤動(dòng)的檢測(cè)方法，并且更嚴(yán)格地區(qū)分勵(lì)磁電流和故障電流，以提高差動(dòng)保護(hù)的正確動(dòng)作率。本發(fā)明的技術(shù)方案為變壓器涌流的畸變度檢測(cè)方法，利用涌流中造成涌流畸變的豐富的高次諧波，全面地反映涌流的畸變程度，高次諧波的數(shù)值越大，畸變程度越高，根據(jù)畸變程度判斷變壓器電流發(fā)生異常時(shí)是故障電流還是勵(lì)磁涌流。變壓器勵(lì)磁涌流的嚴(yán)重畸變產(chǎn)生了豐富的高次諧波，換句話說(shuō)，是這些高次諧波造成了涌流的畸變；而故障電流就不含有這樣豐富的高次諧波。因此，如果能利用這些高次諧波來(lái)檢測(cè)勵(lì)磁涌流，就能夠全面反映涌流的畸變程度。定義畸變度2:力4-；|式中/4為某一時(shí)刻濾除直流分量的檢測(cè)電流的信號(hào)值；^為該時(shí)刻的基波數(shù)值；為基波的有效值；W為采樣點(diǎn)數(shù)；對(duì)檢測(cè)時(shí)刻的電流濾去直流分量，得到包含各高次諧波的電流數(shù)值序列，再濾出基波數(shù)值序列，與所述濾去直流分量的電流數(shù)值序列進(jìn)行比較，當(dāng)異常電流為故障電流時(shí)兩序列基本一致，當(dāng)為勵(lì)磁涌流時(shí)，兩序列相差很大，根據(jù)畸變度2的大小區(qū)分變壓器電流發(fā)生異常時(shí)是故障電流還是勵(lì)磁涌流。為了計(jì)算出g值，首先對(duì)被檢測(cè)電流/用差分算法濾去其中的直流分量，得到4序列，再用數(shù)字余弦濾波器濾出基波分量的^序列，本發(fā)明特別采用數(shù)字余弦濾波器，濾波前后沒有相位移，可以準(zhǔn)確和原序列進(jìn)行比較，然后用常規(guī)的傅立葉變換計(jì)算出A，就可根據(jù)^值的計(jì)算公式計(jì)算出0值。對(duì)于故障電流來(lái)說(shuō)，濾去直流分量后基本為一個(gè)正弦波，再經(jīng)余弦濾波依然是一個(gè)正弦波，而數(shù)字余弦濾波器濾波前后沒有相位移，也就是說(shuō)，故障電流的^序列與^序列是基本相同的，故計(jì)算出的0值很小。而對(duì)于勵(lì)磁涌流來(lái)說(shuō)，經(jīng)差分算法濾去直流分量以后，各高次諧波得以保留，也就是說(shuō)，4序列中包含基波和各高次諧波，再經(jīng)余弦濾波濾出基波的^序列。顯然，此時(shí)的4與^兩序列相差甚遠(yuǎn)，故計(jì)算出的^值很大。本發(fā)明定義的畸變度g值，全面地反映了變壓器涌流的畸變程度，因此能夠更可靠地保證差動(dòng)保護(hù)在變壓器空載合閘時(shí)不誤動(dòng)，并且能夠更嚴(yán)格區(qū)分勵(lì)磁電流與故障電流，且區(qū)分判據(jù)具有較高的冗余度，判斷精確度高。因此，可以采用"與"門制動(dòng)方式進(jìn)行變壓器三相的差動(dòng)保護(hù)，這樣就保證了在空投于有故障的變壓器時(shí)差動(dòng)保護(hù)不會(huì)延時(shí)動(dòng)作。本發(fā)明可以改善變壓器差動(dòng)保護(hù)長(zhǎng)期正確動(dòng)作率不高的狀況。具體實(shí)施方式下面具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。采用高性能的微處理器，經(jīng)模數(shù)變換得到各側(cè)各相的實(shí)時(shí)電流的采樣值，當(dāng)相電流突變量大于0.5Icd，或者當(dāng)差流大于0.8Icd，則判斷變壓器出現(xiàn)異常。運(yùn)用本發(fā)明方法進(jìn)行檢測(cè)判斷，求取畸變度0，式中4為檢測(cè)的某一時(shí)刻濾除直流分量的信號(hào)值；^為該時(shí)刻的基波數(shù)值；/,為基波的有效值；w為采樣點(diǎn)數(shù)。首先采用差分算法濾除直流分量，得到^序列；然后數(shù)字余弦濾波器濾出基波的數(shù)字量，即可得到^序列；再用常規(guī)算法計(jì)算出基波的有效值。這樣就可計(jì)算出2的值。經(jīng)大量的仿真和試驗(yàn)，當(dāng)采樣點(diǎn)為20點(diǎn)時(shí)，可以得出變壓器差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)判據(jù)為&5也可以得出變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為-Ic〉Icd式中Ic為差流，Icd為差動(dòng)定值。也就是當(dāng)計(jì)算的2值大于5時(shí)，認(rèn)為是是勵(lì)磁涌流，小于5時(shí)為故障電流，變壓器差動(dòng)保護(hù)據(jù)此動(dòng)作。采樣點(diǎn)越多，2值計(jì)算越精確，一般取20點(diǎn)足夠進(jìn)行故障電流和勵(lì)磁涌流的區(qū)分。為了防止變壓器區(qū)外穿越性故障，仍需采用常規(guī)的比例制動(dòng)方法。下面以兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)具體的錄波數(shù)據(jù)為例，分別計(jì)算出0值。一個(gè)是含有較大非周期分量的故障電流；一個(gè)是典型的對(duì)稱性勵(lì)磁涌流。以便對(duì)故障電流和勵(lì)磁涌流兩種電流的Q值的數(shù)值的不同，有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。(一)首先以銀川新城變壓器一次故障的A相電流的錄波數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別計(jì)算出4，/h的數(shù)據(jù)如表1，其中/為原始錄波數(shù)據(jù)，即檢測(cè)電流表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>A可用常規(guī)的傅里葉變換計(jì)算出來(lái)，約為31.8。有了這些數(shù)據(jù)就可計(jì)算此電流的2值約為1.85。(二)以茬平變壓器一次空投的A相勵(lì)磁電流的錄波數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同樣分別計(jì)算出4，/41的數(shù)據(jù)，如表2，其中/為原始錄波數(shù)據(jù)，及檢測(cè)電流表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>/,可用常規(guī)的傅里葉變換計(jì)算出來(lái)，約為9.0。有了這些數(shù)據(jù)就可計(jì)算此電流的g值約為25.7。通過(guò)以上兩個(gè)典型的具體例子，可以看到故障電流時(shí)，g值僅為1.85,遠(yuǎn)小于設(shè)定的定值5;而空投時(shí)g值為25.7，遠(yuǎn)大于定值，判據(jù)的冗余度很高，判斷結(jié)果精確度高。此時(shí)變壓器的差動(dòng)保護(hù)可以采用"與"門制動(dòng)方式，準(zhǔn)確度高。權(quán)利要求1、變壓器涌流的畸變度檢測(cè)方法，其特征是利用涌流中造成涌流畸變的豐富的高次諧波，全面地反映涌流的畸變程度，諧波的總數(shù)值越大，畸變程度越高，根據(jù)畸變程度判斷變壓器電流發(fā)生異常時(shí)是故障電流還是勵(lì)磁涌流。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器涌流的畸變度檢測(cè)方法，其特征是定義畸變度&<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中^為某一時(shí)刻濾除直流分量的檢測(cè)電流的信號(hào)值；^為該時(shí)刻的基波數(shù)值；^為基波的有效值；n為采樣點(diǎn)數(shù)；對(duì)檢測(cè)時(shí)刻的電流濾去直流分量，得到包含各高次諧波的電流數(shù)值序列，再濾出基波數(shù)值序列，與所述濾去直流分量的電流數(shù)值序列進(jìn)行比較，當(dāng)異常電流為故障電流時(shí)兩序列基本一致，當(dāng)為勵(lì)磁涌流時(shí)，兩序列相差很大，根據(jù)畸變度g的大小區(qū)分變壓器電流發(fā)生異常時(shí)是故障電流還是勵(lì)磁涌流。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器涌流的畸變度檢測(cè)方法，其特征是用差分算法對(duì)檢測(cè)電流濾去直流分量，用數(shù)字余弦濾波器濾出基波數(shù)值。全文摘要變壓器涌流的畸變度檢測(cè)方法，利用涌流中造成涌流畸變的豐富的高次諧波，全面地反映涌流的畸變程度，根據(jù)畸變程度判斷變壓器電流發(fā)生異常時(shí)是故障電流還是勵(lì)磁涌流。為此定義了畸變度Q，并說(shuō)明了Q的計(jì)算方法先用差分算法濾去直流分量，然后用余弦濾波器濾出基波分量；當(dāng)為故障電流時(shí)，余弦濾波前后的兩序列數(shù)值基本一致，故Q值很??；當(dāng)為勵(lì)磁涌流時(shí)，余弦濾波前后的兩序列數(shù)值相差很大，故Q值較大。適當(dāng)選取一閾值，可以嚴(yán)格區(qū)分故障電流與勵(lì)磁涌流。本發(fā)明方法在判據(jù)上具有較高的冗余度，可以采用“與”門制動(dòng)，因此，當(dāng)空投于有故障的變壓器時(shí)差動(dòng)保護(hù)不會(huì)延時(shí)動(dòng)作。本發(fā)明可改善變壓器差動(dòng)保護(hù)長(zhǎng)期正確動(dòng)作率不高的狀況。文檔編號(hào)G01R31/00GK101666840SQ200910183569公開日2010年3月10日申請(qǐng)日期2009年9月23日優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日發(fā)明者資仇,常旭東申請(qǐng)人:南京南電繼保自動(dòng)化有限公司;仇資