專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用形態(tài)結(jié)構(gòu)的電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種利用形態(tài)結(jié)構(gòu)的電力 變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路識(shí)別方法。 背景駄
電力變壓器是發(fā)電廠和變電站中的主要電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行與否直接關(guān)系 到電力系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定地工作。由于變壓器本身造價(jià)昂貴， 一旦因故障而遭到破 壞，其檢修難度大，檢修時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)慘重。因此，尋求一個(gè)安全、可 靠、靈敏的變壓器保護(hù)方案， 一直是國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)學(xué)者們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。長(zhǎng)期 以來(lái)，差動(dòng)保護(hù)一直是艦器電量保護(hù)中的主做。變壓器差動(dòng)保護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題是 如何鑒別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障，大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明，變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的 根本原因是變壓器鐵心飽和。三相變壓器空載合閘時(shí)，三相纟^^且都會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌f鬼。
其數(shù)值可以達(dá)到額定電流的6 8倍以上。目前，變壓器的主保護(hù)多采用基于二次諧 波制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)，由于二次諧波制動(dòng)原理存在著缺陷，有些情況下可能無(wú)法 鑒別，器的內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流，從而導(dǎo)致變壓器的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作或MiS動(dòng) 作，因此必須研究新的勵(lì)磁涌流識(shí)別方法。 參考文獻(xiàn)孫虎，高麗杰.兩臺(tái)三繞組變壓器并列運(yùn)行的差動(dòng)保護(hù)[J].科技情報(bào)開(kāi) 發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2003， 13 (4) ;127-128李德佳.微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因分析與對(duì)策[J].繼電器， 2004 ，32 (5) :56-59.HAYWARD C D. Prolonged inrush current with parallel transformers affect differential re laying[J]. A IEET ransactions， 1991，60(3): 1096—1101.[4]王廣延，呂繼紹.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行分析[M].北京水利電力 出版社，1995.王維儉.發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)應(yīng)用[M].北京中國(guó)電力出版社， 2004 .PUENT H R， BURGESS M L， LA SEN E V， et al. Energization of large shunt reactors near static var compensators and HVDC converters [J]. IEEE Trans on Power Delivery, 1989,4(1): 629 -636W ANG X， IRAVANI M R. Energization transients of shunt reactors [J]. IEEE Trans on Power Systems, 1997， 12(4):1626—1631.李貴存，劉萬(wàn)順，騰林等.基于波形相關(guān)性分析的變壓器勵(lì)磁涌流識(shí)別. 算法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001， 25 (9) : 25-28王國(guó)興，張傳利，曾益莊.ME器勵(lì)磁涌流判別方法的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 中國(guó)電力，1998， 31(10) :19-2
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服，現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明一種利用形態(tài)結(jié)構(gòu)的電力變壓
器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路識(shí)別方法。
本發(fā)明一種利用形態(tài)結(jié)構(gòu)的電力OT器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路識(shí)別方法，其特征
在于釆用，器一個(gè)工頻周期數(shù)據(jù)的最大值和最小值來(lái)構(gòu)造幅值為A頻率為50Hz
的正弦半波離i[^列，并將其縮小10%后作為正弦半波結(jié)構(gòu)元?dú)饫谜野氩ńY(jié)
構(gòu)元素分別對(duì)變壓器三相差皿行形態(tài)學(xué)分析；求取原始信號(hào)與形態(tài)學(xué)分析結(jié)果波
形的一致性系數(shù)，其本質(zhì)為反應(yīng)原始信號(hào)與正弦波的相{1^呈度；通過(guò)比較波形一致
性系數(shù)的大小實(shí)現(xiàn)電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路的識(shí)別。
本發(fā)明識(shí)別方法是l)采用5kHz采樣頻率采集記錄M器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障
三相差流i07)，選取時(shí)窗長(zhǎng)25ms的采樣數(shù)據(jù)，構(gòu)造幅值為A頻率為50Hz的正弦
半波離t^列，幅值^為可由下式求出；'爿=會(huì)[max(/) - min(/)]
式中，i即為變壓器三相差流i(/7)， max(/)與min(0分別為差動(dòng)電流采樣數(shù)據(jù) 中的最大值最小值。
2)按比例P縮小步驟l)中構(gòu)造的幅值為A頻率為50Hz的正弦半波離， 列，根據(jù)下式得到正弦半波結(jié)構(gòu)元素s(/7); 計(jì)算結(jié)構(gòu)元素的長(zhǎng)度W
仏
則結(jié)構(gòu)元素s(w)為:
式中，p為縮小比例系數(shù)，本發(fā)明中/>=0.9; ^為工頻；X為采樣頻率；
3) 利用步驟2)中構(gòu)造的正弦半波結(jié)構(gòu)元素s")，根據(jù)下式分別對(duì)變壓器三相 差流i")進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，得到變壓器三相差流i(")關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素s(/2)的 形態(tài)學(xué)分析結(jié)果i ' ; '
JX(") U。(")M"")1 '(")1c(") K(")M"")I
式中，。為形態(tài)開(kāi)運(yùn)算，.為形態(tài)閉運(yùn)算，J'。(/7)為三相差流i(")關(guān)于正弦半波結(jié)
構(gòu)元素S(/7)的開(kāi)運(yùn)算結(jié)果；i (")為三相差流/(/7)關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素S(/7)的 閉運(yùn)算結(jié)果；i '(")為三相差流關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素s(/7)的形態(tài)學(xué)分析結(jié) 果； *
4) 定義波形一致性系數(shù)￡,波形一致性系數(shù)疋的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)波形與正弦波形相 比的相t(f呈度，由于對(duì)于故障電流疋"l，而對(duì)于勵(lì)磁涌流^C〈1;式中，^為采樣點(diǎn)數(shù)；
5)變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的識(shí)別判據(jù)根據(jù)步驟l)到步驟4)分別計(jì)算 變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的三相差流，得到一致性系數(shù)《，對(duì)于故障電流^"， 而對(duì)于勵(lì)磁涌流^ <<1;由此可得變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障識(shí)別判據(jù)如下式所 不；
式中，L為變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障識(shí)別的波形一致性系數(shù)《的整定值，本
發(fā)明&et整定值取0.7，
當(dāng)變壓器三相差流中有兩相及以上滿足疋2L時(shí)，判別為變壓器發(fā)生內(nèi)部故障； 否則判別為變壓器勵(lì)磁涌流。 、
本發(fā)明依據(jù)原理變壓器勵(lì)磁涌流具有間斷角；而發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，變壓器三 相差流的非周期分量相對(duì)較低，在每個(gè)工頻周期存在著正負(fù)交替，且近似于正弦波。 以此原理區(qū)分電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路，實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別。-
具體步驟如下
1、，器勵(lì)磁涌流電磁暫態(tài)分析
仿真模型如圖1所示，系統(tǒng)中的試驗(yàn)變壓器為三個(gè)單相變壓器，采用Y/d-11 接線，額定容量360MVA;低壓側(cè)額定電壓18V;高壓側(cè)額定電壓525V;空載電流為 0.1%;空載損耗為0.06%;短路電壓為16%;短路損耗為0.3%。
當(dāng)變壓器空載投入嫩卜部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)， 一旦鐵心飽和后，相對(duì)導(dǎo)磁 率接近于1，勵(lì)磁I K減小，則將出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流即勵(lì)磁涌流，并且將反 映到每相的差動(dòng)做電流上。圖1所示系統(tǒng)試驗(yàn)變壓器空載合閘產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，三 相變壓器的勵(lì)磁涌流波形如圖2所示。
由圖2中可見(jiàn)，變壓器三相的勵(lì)磁涌流不相同，且具有間斷角；某相勵(lì)磁涌流 可能不偏離時(shí)間軸的一側(cè)，變成了對(duì)稱(chēng)性涌流，其它兩相仍為偏離時(shí)間軸一側(cè)的非對(duì)稱(chēng)性涌流。
2、 變壓器內(nèi)部故障電磁暫態(tài)分析
變壓器內(nèi)部故障，如內(nèi)部單相接地故障、相間短路、匝間短路和變壓器帶故障
空投，都會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)較大的故障電流。圖1所示系統(tǒng)試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)A相繞組 距首端18%處發(fā)生接地故障的三相電流波形如圖3所示。圖1所示系統(tǒng)試驗(yàn)變壓器 A、 B相發(fā)生相間短路時(shí)的三相差流波形如圖4所示。圖1所示系統(tǒng)試驗(yàn)變壓器高壓 側(cè)A相繞組距首端30%處與繞組首端發(fā)生匝間短路時(shí)的三相差流波形如圖5所示。 圖1所示系統(tǒng)試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)A相繞組距首端23%處接地時(shí)空投的三相差流波形 如圖6所示。
由圖3-圖6可見(jiàn)，變壓器內(nèi)部故障電流中的非周期分量相對(duì)較低，故障電流在 每個(gè)周波內(nèi)存在著正負(fù)交替，與正弦波很接近，而不會(huì)完全偏向時(shí)間軸的一側(cè)。
3、 暫態(tài)信號(hào)的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析
數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是圖象分析中形狀表示的重要方法，是形狀的定量描述，利用數(shù)學(xué) 形態(tài)學(xué)能夠有效的識(shí)別時(shí)域波形的差異。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在信號(hào)處理中的應(yīng)用主要是灰 值形態(tài)學(xué)，其兩種基本的形態(tài)函數(shù)是灰 脹和灰值腐蝕。假設(shè)待處理信號(hào)*)是 采樣得到的一維信號(hào)，其定義域?yàn)镈戶其中，"為采樣點(diǎn)，『0， 1， 2， ... ， 7V; W為/w)的序列長(zhǎng)度。g^)為一維結(jié)構(gòu)元素序列，其定義域?yàn)锳， A:為采樣點(diǎn)，t=0， 1， 2，...，尸；其中，戶為g^)的序列長(zhǎng)度，尸和iV都是整數(shù)，A^P。X")在以下公 式中記為/, g^)在以下公式中均記為g。則X")灰tS0脹(/^gX")和腐蝕OgX")分別 定義為
(/ ) ^max{/(/7i)+g0r) | 0 —x) E姐(1) (i ^ (/ ) ain{/(/7+i) —I ( e^且(2) 式(1)和式(2)中，十表示膨腿算，0表示腐1:蜒算，max表示集合(/("i)+^x)l(" ^x:)eZ)/5jcei^中的最大元素，min表^^合(/("+x)—g(x)l("+;c)EZ),JjcEZ^中的最小元素，X為平移變量。灰,蝕和膨脹是不可逆運(yùn)算，先腐蝕后膨脹稱(chēng)為灰
值開(kāi)運(yùn)算，先膨脹后腐蝕稱(chēng)為灰值閉運(yùn)算。序歹^/(w)關(guān)于g^)的開(kāi)運(yùn)算/。g和閉運(yùn)
算/，g分別定義為
/。g二禽十g (3) / g = / g g (4)
式(3)和式(4)中，。為形態(tài)開(kāi)運(yùn)算，*為形態(tài)閉運(yùn)算。
勵(lì)磁涌流具有間斷角，且有兩相偏向時(shí)間軸一側(cè)，而故障電流與正弦波很相4以，
因此二者在時(shí)域波形上具有明顯的差異，利用形態(tài)學(xué)能夠有效的對(duì)勵(lì)磁涌流和內(nèi)部
故障電 行區(qū)分。按波形的最大幅值構(gòu)造工頻正弦半波結(jié)構(gòu)元素，對(duì)于勵(lì)磁涌流，
結(jié)構(gòu)元素形狀較為扁平；而對(duì)于故障電流，結(jié)構(gòu)元素形狀與電流波形基本相似。若
使結(jié)構(gòu)元素滾過(guò)波形的內(nèi)部，勵(lì)磁涌流與故障電流的計(jì)算結(jié)果將呈現(xiàn)明顯的差異。 根據(jù)上述分析，為構(gòu)造一正弦半波結(jié)構(gòu)元素分別對(duì)變壓器三相差流i(/2)進(jìn)行形
態(tài)學(xué)分析，需要先構(gòu)造一組幅值為^的50Hz正弦半波離散序列，正弦半波離,
列的幅值^為
爿=會(huì)[max(/) — min(/)] (5)
式(5)中，i即為變壓器三相差流"/7) ， max(0與min(0分別為差動(dòng)電流采樣數(shù)據(jù) 中的最大值最小值，這種幅值計(jì)算方法可以減小非周期分量的影響。為保留裕度， 將幅值為^的50Hz正弦半波離散序列按10%的比例縮小后作為結(jié)構(gòu)元素s(/7)。 首先，計(jì)算結(jié)構(gòu)元素的長(zhǎng)度^
2/w
(6a)
則結(jié)構(gòu)元素^0為
;y(")"爿sinC (" = l，2...,iV) (6b)
式(6)中，p為縮小比例系數(shù)；厶為工頻；y;為采樣頻率。利用正弦半波結(jié)構(gòu)元素S(/7)分別對(duì)變壓器三相差流i(/7)進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，根據(jù) 公式(3)、 (4)和(6)可得
"")=《")"(") (7a) "")=/(")"(") (7b) v 、 f"") k(")l〈K(")1 、
式(7)中，i(/7)為三相差流J'(/7)關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素的開(kāi)運(yùn)算結(jié)果；ic 為三相差流關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素S(/ )的閉運(yùn)算結(jié)果;i '(")為三相差流A") 關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素S(T7)的形態(tài)學(xué)分析結(jié)果。 '
圖2-圖6所示的變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障，采用5kHz采樣頻率記錄變壓器
三相差流，選取差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)前5ms及啟動(dòng)后20ms的采樣數(shù)據(jù)按照公式(5) -公
式(7)進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，得到變壓器勵(lì)磁涌流和各種內(nèi)部故障的差流及其形態(tài)學(xué)
分析結(jié)果如圖7-圖ll所示(圖7-圖11中，實(shí)線為采樣數(shù)據(jù)，虛線為采樣數(shù)據(jù)的
形態(tài)學(xué)分析結(jié)果)。圖7-圖ll中厶表示變壓器^相差流，厶表示變壓器萬(wàn)相差流，
ic表示變壓器C相差流，本發(fā)明采用上述方法分別對(duì)變壓器」相差流、S相差流和C
相差流，即三相進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析。
由圖7-圖11可見(jiàn)，變壓器勵(lì)磁涌流按戰(zhàn)方法進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析的結(jié)果與原始
信號(hào)相比較為扁平，且明顯貼近時(shí)間軸。 器單相接地時(shí)，A、 C相差動(dòng)電流的形 態(tài)學(xué)分析結(jié)果與原始信號(hào)基本重合。，器相間故障時(shí)，三相差動(dòng)電流信號(hào)的形態(tài) 學(xué)分析結(jié)果與原始信號(hào)基本重合。變壓器高壓側(cè)A相繞組距首端3(m處與纟克組首端 發(fā)生匝間短路時(shí)，A、 C相差流幅值明顯增大，B相出現(xiàn)了涌流。，器高壓惻A相 繞組距首端23%處接地時(shí)帶故障空投，A相故障反映到A、 C相差流上，B相出, 大幅值差流是由于合閘過(guò)程中的涌流弓l起的。
4、 識(shí)別判據(jù)
基于上述分析，定義原始信號(hào)與形態(tài)學(xué)分析結(jié)果波形一致性系數(shù)疋如式(8)所示，其實(shí)質(zhì)反應(yīng)的是波形與正弦波形相比的相tlf呈度。
=1 W=l
式(8)中，A為采樣點(diǎn)數(shù)。
對(duì)于故障電流&"，而對(duì)于勵(lì)磁涌流^《1。由此可得變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi) 部故障識(shí)別判據(jù)如式(9)所示。
VL (9) 式(9)中，L為變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障識(shí)別的整定值。 當(dāng)變壓器三相差流中有兩相及以上滿足式(9)時(shí)，判別為變壓器發(fā)生內(nèi)部故 障；否則判別為變壓器勵(lì)磁涌流。本文采用EMDC電磁暫態(tài)仿真軟件做了大量仿真, 根據(jù)仿真結(jié)果，L整定值取0. 7。由于EMTDC電磁暫態(tài)仿真軟件中，變壓M通 特性采用折線進(jìn)fi^似，鐵心飽和時(shí)的勵(lì)磁電感與實(shí)際值相比較大，因此實(shí)際勵(lì)磁 涌流的波形外凸更加明顯，保護(hù)判據(jù)的靈敏性更高。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1. 本發(fā)明從勵(lì)磁涌流與內(nèi)部故障電流在時(shí)域波形上的本質(zhì)差異出發(fā)，禾擁形
態(tài)結(jié)構(gòu)檢測(cè)差動(dòng)電流波形與正弦波形整體上的相{鵬呈度，因而其識(shí)別結(jié)果不易受到 噪聲干擾，具有較高的可靠性。
2. 本發(fā)明采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理分析，其所需運(yùn)算量小，信號(hào)采樣 率低，因而本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)具有對(duì)硬件要求較低，計(jì)算速度較快的優(yōu)點(diǎn)。
3. 本發(fā)明對(duì)于不同類(lèi)型的勵(lì)磁涌流與內(nèi)部故障電流的識(shí)別具有較好的通用性。


圖l本發(fā)明系統(tǒng)仿真接線圖。
圖2本發(fā)明三相變壓器勵(lì)磁涌流波形。
圖3本發(fā)明變壓器單相接地時(shí)三相差流波形。
圖4本發(fā)明變壓器相間短路時(shí)三相差流波形。圖5本發(fā)明變壓器匝間短路時(shí)三相差流波形。
圖6本發(fā)明變壓器空投于故障時(shí)三相差流波形。 圖7本發(fā)明變壓器空載合閘時(shí)三相差流及其形態(tài)學(xué)分析結(jié)果。 圖8本發(fā)明變壓器單相接地時(shí)三相差流及其形態(tài)學(xué)分析結(jié)果。 圖9本發(fā)明變壓器相間故障時(shí)三相差流及其形態(tài)學(xué)分析結(jié)果。 圖10本發(fā)明變壓器匝間短路時(shí)三相差流及其形態(tài)學(xué)分析結(jié)果。 圖11本發(fā)明變JE器帶故障空投時(shí)三相差流及其形態(tài)學(xué)分析結(jié)果。 圖12本發(fā)明變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流波形。 圖13本發(fā)明A相結(jié)構(gòu)元素。
圖14本發(fā)明變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流波形及其形態(tài)學(xué)分析結(jié)果。 圖中1^^電機(jī)；2—電流互感器；3^驗(yàn)變壓器；4電流互感器；5—電壓互 感器；6"^E器；71關(guān)。
具體實(shí)駄式
本發(fā)明具體技術(shù)方案如下
1) 采用5kHz采樣頻率采集記錄變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障差流，選取差動(dòng)保 護(hù)啟動(dòng)前5ms及啟動(dòng)后20ms的采#數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(5)構(gòu)造幅值為A頻率為50Hz 的正弦半波離旨列；
2) 按比例P縮小步驟l)中構(gòu)造的幅值為A頻率為50Hz的正弦半波離散序 列，根據(jù)公式(6)得至U正弦半波結(jié)構(gòu)元素s(/7);
3) 利用步驟2)中構(gòu)造的正弦半波結(jié)構(gòu)元素s(")，根據(jù)公式(7)分別對(duì)變壓
器三相差流2進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，得到，器三相差流"/2)關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素"/7)
的形態(tài)學(xué)分析結(jié)果i ' (/7);
4) ffi器勵(lì)磁涌流的原始信號(hào)與形態(tài)學(xué)分析結(jié)果差異較大，而變壓器內(nèi)部故障 的原始信號(hào)與形態(tài)學(xué)分析結(jié)果至少有兩相基本重合，由此根據(jù)公式(8)定義波形 一致性系數(shù)《， 一致性系數(shù)疋的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)波形與正弦波形相比的相4跟呈度，由于 對(duì)于故障電流& 1，而對(duì)于勵(lì)磁涌流& 1，本發(fā)明i^整定值取0.7;5)變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的識(shí)別判據(jù)根據(jù)步驟1)到步驟4)分別計(jì)算 變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的三相差流，得到一致性系數(shù)iL當(dāng)變壓器三相差流中
有兩相及以上滿足&2i^時(shí)，判別為變壓器發(fā)生內(nèi)部故障；否則判別為變壓器勵(lì)
磁涌流。
實(shí)施例
以圖12所示變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流波形為例，按以下步 其進(jìn)行識(shí)別。
1. 數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度取變壓器差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)前5ms及啟動(dòng)后20ms。按照公式(5)分別對(duì) 變壓器」相差流厶、萬(wàn)相差流A和C相差流力，即三相差流求取其正弦半波結(jié)構(gòu) 元素的幅值，其結(jié)果分別為10. 30、 9. 08、 13. 09;
2. 取p4).9，采樣頻率《為5kHz，按照公式(6)求取結(jié)構(gòu)元素長(zhǎng)度，得#45;
3. 以變壓器^相差流為例，按照公式(6)構(gòu)造三相差流結(jié)構(gòu)元素s(/7)， A相結(jié)構(gòu) 元素如圖13所示；
4. 分別對(duì)三相差流信號(hào)按式(7)進(jìn)行開(kāi)、閉運(yùn)算后，求取它們的V(/7)，結(jié)果如 圖14所示。
5. 按公式(8)分別求取三相差流與正弦波相比的一致性系數(shù)，得A、 B、 C三相^ 值分別為0.26、 0.26、 0.58。
6. 三相&值均大于整定值，根據(jù)公式(9)的識(shí)別判據(jù)，判別該差流為勵(lì)磁涌流。
權(quán)利要求
1、一種利用形態(tài)結(jié)構(gòu)的電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路識(shí)別方法，其特征在于采用變壓器一個(gè)工頻周期數(shù)據(jù)的最大值和最小值來(lái)構(gòu)造幅值為A、頻率為50Hz的正弦半波離散序列，并將其縮小10％后作為正弦半波結(jié)構(gòu)元素；利用正弦半波結(jié)構(gòu)元素分別對(duì)變壓器三相差流進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析；求取原始信號(hào)與形態(tài)學(xué)分析結(jié)果波形的一致性系數(shù)，其本質(zhì)為反應(yīng)原始信號(hào)與正弦波的相似程度；通過(guò)比較波形一致性系數(shù)的大小實(shí)現(xiàn)電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路的識(shí)別。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用形態(tài)結(jié)構(gòu)的電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短 路識(shí)別方法，其特征在于識(shí)別方法的具體步驟如下1) 采用5kHz釆樣頻率采集記錄變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障三相差流，選 取時(shí)窗長(zhǎng)25ms的采樣數(shù)據(jù)，構(gòu)造幅值為A頻率為50Hz的正弦半波離散序列，幅 值^為可由下式求出；J 二會(huì)[max(/) — min(/)]式中，i即為變壓器三相差流i(")， max(0與min(/)分別為差動(dòng)電流采樣數(shù)據(jù) 中的最大值最小值。2) 按比例P縮小步驟l)中構(gòu)造的幅值為A頻率為50Hz的正弦半波離散序 列，根據(jù)下式得到正弦半波結(jié)構(gòu)元素s(");計(jì)算結(jié)構(gòu)元素的長(zhǎng)度"L2A則結(jié)構(gòu)元素^ )為:式中，戶為縮小比例系數(shù)，本發(fā)明中/7=0.9; A為工頻；,為采樣頻率； 3)利用步驟2)中構(gòu)造的正弦半波結(jié)構(gòu)元素s(/7)，根據(jù)下式分別對(duì)變壓器三相差流2'(/7)進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，得到變壓器三相差流i(/7)關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素S(/7)的形態(tài)學(xué)分析結(jié)果i'");"")"(")"(") /C(W) = /(")"(").v 、 f"") k(")H"")iU:(") Uc(")l〈k(")1式中，。為形態(tài)開(kāi)運(yùn)算，，為形態(tài)閉運(yùn)算，厶(/7)為三相差流i(")關(guān)于正弦半波結(jié) 構(gòu)元素的開(kāi)運(yùn)算結(jié)果；i (/7)為三相差流i(T7)關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素S(/7)的 閉運(yùn)算結(jié)果；i' (/7)為三相差流i(77)關(guān)于正弦半波結(jié)構(gòu)元素S(77)的形態(tài)學(xué)分析結(jié)果；4)定義波形一致性系數(shù)《，波形一致性系數(shù)疋的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)波形與正弦波形相 比的相似程度，由于對(duì)于故障電流《"1，而對(duì)于勵(lì)磁涌流疋《1;"=1 "=i式中，^為采樣點(diǎn)數(shù)；5)變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的識(shí)別判據(jù)根據(jù)步驟l)到步驟4)分別計(jì)算 fflE器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的三相差流，得到一致性系數(shù)《，對(duì)于故障電流&*1， 而對(duì)于勵(lì)磁涌流iC <<1;由此可得變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障識(shí)別判據(jù)如下式所 不；式中，^為變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障識(shí)別的波形一致性系數(shù)《的整定值，本發(fā)明i^整定值取0.7，當(dāng)頓器三相差流中有兩相及以上滿足《2 )Lt時(shí)，判別為艦器發(fā)生內(nèi)部故障; 否則判別為ME器勵(lì)磁涌流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用形態(tài)結(jié)構(gòu)的電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路識(shí)別方法。本發(fā)明利用一個(gè)工頻周期的采樣數(shù)據(jù)的最大值和最小值，構(gòu)造幅值為A、頻率為50Hz的正弦半波離散序列，并將其縮小10％后作為結(jié)構(gòu)元素；利用正弦半波結(jié)構(gòu)元素分別對(duì)變壓器三相差流進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析；求取原始信號(hào)與形態(tài)學(xué)分析結(jié)果波形一致性系數(shù)，其實(shí)質(zhì)是反應(yīng)原始信號(hào)與正弦波相比的相似程度；通過(guò)比較波形一致性系數(shù)的大小實(shí)現(xiàn)電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路的識(shí)別。本發(fā)明理論分析和仿真驗(yàn)證結(jié)果表明，有效。
文檔編號(hào)H02H7/04GK101567552SQ20091009453
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者何兆林, 劉鳳龍, 琦 夏, 宋慶林, 張廣斌, 張曉輝, 彭仕欣, 朱子釗, 朱盛強(qiáng), 束洪春, 棟 楊, 豪 陳, 暉 高 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)