[發明專利]Yyn0型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法

有效

• 申請號: 201410722789.1
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104459578A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 郝治國;譚婷月;張保會;張曉靜;劉志遠;韋鵬;鄒洪森;單睿;李君宏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;國網寧夏電力公司檢修公司
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明屬于變壓器剩磁估計方法技術領域，具體涉及一種Yyn0型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法。

背景技術

Yyn0型三相組式變壓器由三臺單相變壓器組成，鐵芯主要由硅鋼片疊成，原副邊繞組星型聯結且副邊中性點接地。由于各相磁通沿各自的磁路閉合，故其磁路系統彼此無關，在電源頻率和繞組匝數一定時，各相鐵芯磁通由繞組外加電壓決定(忽略線圈電阻和漏磁通)。

由于硅鋼片屬于鐵磁材料，存在磁滯現象，在變壓器分閘后，外磁場撤銷，鐵磁質仍能保持原有的部分磁性，使變壓器鐵芯內留有部分磁通，該磁通稱為鐵芯剩磁。故可近似認為變壓器分閘后剩磁隨時間的變化并不明顯，剩磁近似等于分閘時刻鐵芯磁通。Yyn0型三相組式變壓器在三相對稱系統中正常運行時原邊三相電流大小相等，相位互差120°，由于各相斷路器在電流過零時自然分斷，故三相分閘時刻非同期，該過程將造成繞組外加電壓的改變，進而影響鐵芯剩磁。而在變壓器空載合閘時，由于鐵芯材料勵磁特性具有非線性特性，受鐵芯剩磁和斷路器合閘相角影響，可能造成鐵芯的飽和，導致變壓器在電壓突變的一側產生很大的勵磁電流，其數值最大可達額定電流的6～8倍，這種電流就稱為變壓器的勵磁涌流。由于勵磁涌流幅值很大且僅流經變壓器一側，將引起變壓器縱差動保護產生很大的差流，導致差動保護誤動作跳閘，使變壓器的投運屢次失敗；數值很大的勵磁涌流還會導致變壓器及斷路器因電動力過大而受損；勵磁涌流還可能誘發鄰近其它變電站等正在運行的變壓器產生“和應涌流”而誤跳閘,造成大面積停電；其中的大量諧波對電網電能質量也會造成嚴重的污染。

選相合閘技術是隨著開關技術的發展而提出的一種新型電力設備的關合手段，其抑制勵磁涌流的原理是根據分閘后鐵心中的剩磁選擇合適的合閘相位，控制斷路器動靜觸頭在系統電壓或電流波形的指定相位角時刻進行開關關合，使合閘時剩磁和偏磁可以近似的相互抵消，從而避免變壓器鐵心磁通的過飽和，從根本上達到削弱勵磁涌流的目的。

現有的多種關于剩磁或磁場的經典計算模型包括Product模型、Preisach模型、Stoner-Wohlfarth模型，但是以上模型計算方法都涉及部分不可直接測量的參數，而利用軟件仿真變壓器剩磁要求對系統工作行為進行比較精確的模擬，模型搭建較為復雜，故在變壓器鐵心剩磁的具體估計中實用性均不大。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種Yyn0型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法，該方法只需采樣Yyn0型三相組式變壓器運行時三相電壓電流波形，通過數據處理獲得穩態運行下的功率因數角及鐵芯穩態磁通峰值，即可據此估計鐵芯剩磁，相關參數易獲取，可以方便的用于實際工程預估中。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

Yyn0型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法，包括如下步驟：

步驟1：Yyn0型三相組式變壓器運行時，信號采集裝置通過互感器對Yyn0型三相組式變壓器的電壓電流波形進行采樣，得到電壓電流瞬時值；

步驟2：通過傅氏算法求出Yyn0型三相組式變壓器穩態三相電壓、電流復數形式，獲得功率因數角及鐵芯穩態磁通峰值φ_m，所述鐵芯穩態磁通峰值其中：U_m表示相電壓幅值，N表示繞組匝數，ω為系統角頻率；

步驟3：根據步驟1采樣獲得的三相電流波形，確定首斷相及首斷相開斷電壓相角或所述首斷相是指首先斷開的相，即當某相的電流首先降為零并保持不變，則該相為首斷相；

步驟4：估算三相鐵芯剩磁

假設首斷相為A相，且首斷相電壓相角為δ，根據式(7)可知，A相開斷時刻三相鐵芯磁通φ_a、φ_b、φ_c如式(8)所示；

A相斷開后三相繞組電壓u_A'X、u_BY、u_CZ如式(9)所示，三相電流i_A、i_B、i_C如式(10)所示，根據電磁感應定律，由該電壓產生的三相預感應磁通φ_ay、φ_by、φ_cy為式(11)；