電力變壓器勵磁湧流識別方法與流程
2023-06-29 08:19:41 3
本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，具體涉及一種電力變壓器勵磁湧流識別方法。
背景技術：
電力變壓器承擔著電能的變換與分配，是電力系統中至關重要的電力設備。然而，目前變壓器保護的動作正確率遠低於母線保護和線路保護。其原因之一是保護裝置不能準確識別變壓器勵磁湧流，造成縱聯差動保護錯誤動作或閉鎖。有效識別勵磁湧流對提高變壓器保護的動作正確率有重大意義。
勵磁湧流是變壓器空載投入或外部故障切除後電壓恢復時差動迴路中出現的數值很大甚至可與故障電流相比擬的勵磁電流。勵磁湧流會逐漸衰減，並不屬於故障電流，發生勵磁湧流情況時不需要變壓器保護動作。但是，勵磁電流從變壓器的某一側流入，卻並未從另一側流出，基於基爾霍夫定律的縱聯差動保護可能會將此電流判定為故障電流，導致保護誤動作。因此，變壓器保護中裝有勵磁電流識別模塊，一旦發現勵磁湧流就閉鎖差動保護。但是，準確識別勵磁湧流是一個亟待解決的難題。
工程中較為成熟的方法是利用二次諧波判據或間斷角方法來識別勵磁湧流。隨著電力系統快速發展，二次諧波判據和間斷角方法識別勵磁湧流的準確性已大大降低，不能滿足現代電網繼電保護動作正確率的高要求。針對勵磁湧流的識別問題，近年來國內外研究人員已提出了許多新方法。但是，這些方法或對硬體要求高導致在工程中實現困難，或需獲取電壓量造成接線複雜，或在實際工程中識別準確率不高，或者存在其它原因，終究未能徹底解決勵磁湧流的識別問題。目前，依然需要不斷革新技術來有效識別勵磁湧流，提高變壓器保護的動作正確率。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的缺點與不足，提供一種鑑別準確率高、易於現場裝置實現的電力變壓器勵磁湧流識別方法。
本發明所採用的技術方案是，一種電力變壓器勵磁湧流識別方法，包括以下步驟：
步驟1：變壓器差動保護被觸發後，對變壓器差動電流信號進行採樣，獲得一個工頻周期的採樣數據，構成採樣數據序列{i1,i2,…,iN}，N為一個工頻周期內的總採樣點數；
步驟2：根據式(1)求取序列{A1,A2,…,AN}：
式(1)中，δ為採樣數據序列{i1,i2,…,iN}中各元素取絕對值後的中位數；
步驟3：根據式(2)求取序列{B1,B2,…,BN}：
步驟4：將序列{B1,B2,…,BN}中最大的元素的序號賦值給y，將y-By+1的值賦值給x，將序列{i1,i2,…,iN}中絕對值最大的元素的序號賦值給p；
步驟5：根據式(3)求取序列{E1,E2,…,Ey-x+1}和序列{F1,F2,…,Fy-x+1}：
式(3)中，ip為序列{i1,i2,…,iN}中序號為p的元素，ix+k-1為序列{i1,i2,…,iN}中序號為x+k-1的元素；
步驟6：以序列{E1,E2,…,Ey-x+1}為自變量，以序列{F1,F2,…,Fy-x+1}為因變量，構建一元線性回歸方程，求取回歸係數r，並根據式(4)求取R的值：
步驟7：如果R>Rset(Rset為設定的閾值)，則判定當前電流為勵磁湧流，閉鎖差動保護；否則，判定當前電流為內部故障電流，開放差動保護。
優選的，所述步驟6中的回歸係數r根據最小二乘法求得，具體根據式(5)求得：
式(5)中，為序列{E1,E2,…,Ey-x+1}中元素的平均值，為序列{F1,F2,…,Fy-x+1}中元素的平均值。
優選的，所述步驟7中的Rset的取值範圍為3～6。
本發明的原理是：
造成勵磁湧流波形有別於正弦電流波形的根源在於勵磁曲線的非線性。這種非線性體現在，膝點前勵磁曲線的斜率非常大，而膝點後勵磁曲線的斜率非常小。如附圖中圖1所示，正弦磁通波形經非線性的勵磁曲線「折射」後形成了勵磁湧流波形：正弦磁通的波峰經膝點後斜率很小的勵磁曲線「折射」，形成了勵磁湧流的尖頂波；正弦磁通的其它區域的波形經膝點前斜率很大的勵磁曲線「折射」，形成了勵磁湧流的非飽和區波形。通過勵磁湧流的尖頂波，如步驟5中式(3)所示，虛擬出一個正弦波，{E1,E2,…,Ey-x+1}為此虛擬正弦波的採樣值。這個虛擬正弦波在非飽和區的波形將與勵磁湧流的非飽和區波形在數值上存在很大差異，如附圖中圖2所示。這種現象可以看作是，對虛擬正弦波在非飽和區的波形進行了顯著壓縮而形成了勵磁湧流的非飽和區波形。將虛擬正弦波在非飽和區波形的採樣數據視為自變量，再將勵磁湧流非飽和區波形的採樣數據視為因變量，構建線性回歸方程，所計算的回歸係數將會非常小。令R為所計算的回歸係數的倒數，仿真發現，R的值始終很大，始終存在R>10。
利用內部故障電流波形的波峰，按同樣方法虛擬出一條正弦曲線。在任何時間段內，以虛擬正弦波採樣數據為自變量，以故障電流波形的採樣數據為因變量，構建線性回歸方程所計算的回歸係數始終約等於1。同樣令R為所計算的回歸係數的倒數，仿真發現，始終存在RRset(Rset的取值範圍為3～6)，則判定當前電流為勵磁湧流，閉鎖差動保護；否則，判定當前電流為內部故障電流，開放差動保護；結果如下：
根據勵磁湧流仿真數據所計算的R＝59.1772>Rset，表明本發明能夠正確識別勵磁湧流，閉鎖差動保護；根據內部故障仿真數據所計算的R＝1.1723<Rset，表明本發明能夠正確識別內部故障電流，開放差動保護。
以上所述僅為本發明的優選實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於上述實施例。應當指出，在本技術領域範圍內，不脫離本發明技術思路的情況下，對本發明所做的簡單潤飾、改進、替代、簡化和組合，都應包含在本發明的保護範圍之內。