一種電壓互感器勵磁特性曲線求取方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電壓互感器勵磁特性曲線求取方法，具體地說是一種基于勵磁特性定 義的電壓互感器勵磁特性曲線求取方法。
【背景技術】
[0002] 勵磁特性測量對于含鐵芯設備比如電磁式電壓互感器等有著重要意義。通過勵磁 特性曲線與歷史數據的縱向對比可檢查電壓互感器等設備是否存在匝間短路，因此有關試 驗標準將勵磁特性測量列為電壓互感器的型式試驗和例行試驗項目。另一方面，在對上述 含非線性鐵心電感設備進行鐵磁諧振分析、涌流計算等分析時，先要取得其勵磁特性曲線。
[0003] 目前勵磁特性測試應用最廣泛、測量電路最簡單的是工頻伏安特性法，當前電壓 互感器試驗標準建議使用電流有效值獲取勵磁特性數據，隨著電流增大，鐵芯發(fā)生飽和后 電流波形發(fā)生畸變。勵磁特性實際是一系列電壓磁滯回線頂點的連線，對應著工頻周期內 電流峰值和磁鏈數值，電流波形畸變后，電流有效值與電流峰值之間對應關系發(fā)生變化，此 時使用電流有效值求取勵磁特性將產生較大誤差。電壓互感器諧振過電壓計算等理論計 算、故障分析需要使用完整的勵磁特性曲線，當勵磁特性曲線飽和段出現較大誤差時，分析 計算產生困難，因此使用電流有效值法獲取電壓互感器勵磁特性存在缺陷。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種基于勵磁 特性定義的電壓互感器勵磁特性求取方法，通過分析電壓互感器電壓平均值和電流波形諧 波特性得到電壓互感器包含飽和段的勵磁特性，可用于故障診斷、諧振分析計算。
[0005] 為此，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種電壓互感器勵磁特性曲線求取方法，其包 括如下步驟：
[0006] a)設定一系列測試電壓，如……Ui等；
[0007] b)在某一測試電壓(如Ui)下，獲取電壓互感器繞組兩端電壓和電流工頻穩(wěn)態(tài)實時 波形數據，其余繞組開路；
[0008] c)應用MATLAB軟件對電流波形數據進行諧波分析以獲取該繞組電流波形峰值； [0009] d)應用MATLAB軟件對電壓波形數據進行平均值分析以獲取該繞組磁鏈數值；
[0010] e)根據電流波形峰值和磁鏈數值在勵磁特性圖上作出該測試電壓下的點；
[0011] f)重復步驟b)_e)，完成所有測試電壓下勵磁特性點測試；
[0012] g)對所有點用折線連接，得到完整勵磁特性曲線。
[0013] 本發(fā)明通過分析電壓互感器電壓平均值和電流波形諧波特性，利用電壓波形數據 平均值得到電壓互感器兩端磁鏈數值，利用電流諧波分析獲取工頻周期內電流波形峰值， 得到包含電壓互感器飽和段的勵磁特性。
[0014] 進一步，步驟c)中，采用MATLAB計算軟件對電流波形數據進行諧波分析，得到電流 波形峰值與各奇次諧波電流峰值的關系式為：
[0015] '
[0016]式中，imax為電流波形峰值，i2k+i為第2k+l次諧波電流峰值，2m+l為計算時所用最 大諧波次數(可取29)。
[0017] 進一步，步驟d)中，采用MATLAB計算軟件對電壓波形數據進行平均值分析，得到繞 組磁鏈數值與各次電壓平均值的關系式為：
[0018]
[0019] 式中，IW為電壓波形從過零點開始1/4周期的平均值，一個周期為0.02s，!lwx為該 繞組磁鏈數值。
[0020] 進一步，所述的Uave與電壓波形離散點構成的數組Ul的關系式為：
[0021]
[0022]式中，J為采集得到的電壓波形數組UL的數組長度。
[0023]與傳統(tǒng)技術相比，本發(fā)明考慮了電流波形畸變對電壓互感器勵磁特性求取的影 響，能夠更為準確地獲取包含飽和段的電壓互感器勵磁特性曲線。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0025]圖2為本發(fā)明應用于10kV電壓互感器發(fā)生飽和時電壓、電流波形圖（其勵磁電壓為 1.2倍額定電壓）。
[0026]圖3為本發(fā)明應用于10kV電壓互感器求取的勵磁特性曲線。
【具體實施方式】
[0027]下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0028]以某10kV電壓互感器為例，下面運用本發(fā)明所述的求取方法對電壓互感器勵磁特 性進行求取，具體步驟如下：
[0029] ①設定一系列測試電壓。測試電壓包含0.2、0.5、0.8、1.0、1.2倍額定電壓。
[0030] ②獲取每個電壓下電壓互感器兩端電壓、電流波形數據。以1.2倍額定電壓測試為 例，所得電壓、電流波形如圖2所示。
[0031 ]③應用MATLAB軟件對電流波形進行諧波分析，獲得各次諧波峰值如表1:
[0032] 表1 1.2倍額定電壓勵磁下電流諧波結果
[0033]
L〇〇34」由表2各次諧波電流峰值，通過式（1)
計算得到電流波形峰值，為0.179A。
[0035] :
.⑴
[0036] 式中，imax為電流波形峰值，i2k+1為第2k+l次諧波電流峰值，2k+l值最大可取14。 [0037]④應用MATLAB軟件對電壓波形進行平均值分析，通過式（2)獲取磁鏈數值，結果 為：37.72Wb。
[0038]
(2)
[0039] 式中，為電壓波形從過零點開始1/4周期的平均值，一個周期為0.02s，!lwx為該 繞組磁鏈數值。
[0040] 其中Uave與電壓波形離散點構成的數組Ul的關系為公式(3):
[0041]
(3:):
[0042]式中，J為采集得到的電壓波形數組UL的數組長度。
[0043] ⑤重復步驟②-步驟④，對步驟①中所有電壓下的測試波形求取電流峰值imax磁鏈 數值iwx，結果如表2所示。使用折線連接上述點，獲取電壓互感器勵磁特性曲線，如圖3所 不。
[0044] 表2勵磁曲線測試結果
[0045]
【主權項】
1. 一種電壓互感器勵磁特性曲線求取方法，其包括如下步驟： a) 設定一系列測試電壓； b) 在某一測試電壓下，獲取電壓互感器繞組兩端電壓和電流工頻穩(wěn)態(tài)實時波形數據， 其余繞組開路； c) 應用MATLAB軟件對電流波形數據進行諧波分析以獲取該繞組電流波形峰值； d) 應用MATLAB軟件對電壓波形數據進行平均值分析以獲取該繞組磁鏈數值； e) 根據電流波形峰值和磁鏈數值在勵磁特性圖上作出該測試電壓下的點； f) 重復步驟b)-e)，完成所有測試電壓下勵磁特性點測試； g) 對所有點用折線連接，得到完整勵磁特性曲線。2. 根據權利要求1所述的電壓互感器勵磁特性曲線求取方法，其特征在于，步驟c)中， 采用MATLAB計算軟件對電流波形數據進行諧波分析，得到電流波形峰值與各奇次諧波電流 峰值的關系式為： .m . Z：max· ^ k=〇. 式中，imax為電流波形峰值，i2k+i為第2k+l次諧波電流峰值，2m+l為計算時所用最大諧波 次數。3. 根據權利要求1所述的電壓互感器勵磁特性曲線求取方法，其特征在于，步驟d)中， 采用MATLAB計算軟件對電壓波形數據進行平均值分析，得到繞組磁鏈數值與各次電壓平均 值的關系式為： U '皿 200 式中，Uave為電壓波形從過零點開始1/4周期的平均值，一個周期為0.02s，!lwx為該繞組 磁鏈數值。4. 根據權利要求3所述的電壓互感器勵磁特性曲線求取方法，其特征在于，所述的Uave 與電壓波形離散點構成的數組Ul的關系式為： Σ!^Ι = :， 式中，J為采集得到的電壓波形數組UL的數組長度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電壓互感器勵磁特性曲線求取方法。目前，大部分試驗單位采用利用電壓平均值和電流有效值求取獲取勵磁特性的方法，該方法存在一定的局限性。本發(fā)明通過分析電壓互感器電壓平均值和電流波形諧波特性，利用電壓波形數據平均值得到電壓互感器兩端磁鏈數值，利用電流諧波分析獲取工頻周期內電流峰值，得到包含電壓互感器飽和段勵磁特性。本發(fā)明考慮了電壓互感器飽和后電壓、電流波形畸變對勵磁特性數據求取的影響，能夠更為準確地獲取包含飽和段的電壓互感器勵磁特性。
【IPC分類】G01R35/02
【公開號】CN105467347
【申請?zhí)枴緾N201510789937
【發(fā)明人】李特, 周國良, 胡文堂, 金涌濤, 金宇波, 馮宇哲
【申請人】國網浙江省電力公司電力科學研究院, 國家電網公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月17日