[發明專利]基于電壓量積分判別變壓器鐵芯飽和的方法

有效

• 申請號: 201610628138.5
• 申請日: 2016-08-03
• 公開（公告）號: CN106253225B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 鄭玉平;何大瑞;潘書燕
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: H02H7/045
• 分類號: H02H7/045
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種基于電壓量積分判別變壓器鐵芯飽和的方法，屬于變壓器技術領域。

背景技術

變壓器空載合閘或故障切除后電壓恢復時會產生勵磁涌流，空投或故障切除時電壓幅值升高，而運行變壓器在系統故障或一些操作(例如非同期合閘)時，一般電壓幅值降低，且電壓相角變化較大，也就是說在電壓相角變化較大時，電壓幅值降低也可能產生勵磁涌流，這是以往分析勵磁涌流產生的機理時沒有注意到的。

兩電力系統并列的理想條件是頻率相等、電壓幅值相等、相角差為零，實際合閘時很難達到，但只要偏差不大，并列合閘導致的沖擊電流就比較小，不會危及電氣設備，合閘后發電機組便能迅速拉入同步運行，不至于對整個系統造成不良后果。非同期合閘是指不管待合閘的斷路器兩端電力系統是否同期都進行合閘，非同期合閘可能是由于自動并列裝置故障或工作人員誤操作造成的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于電壓量積分判別變壓器鐵芯飽和的方法，既可以識別由空投或故障切除電壓恢復導致的勵磁涌流、一臺變壓器空充引起相鄰變壓器產生的和應涌流，也可以識別運行變壓器在故障或一些操作(例如非同期合閘)時導致的勵磁涌流。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：基于電壓量積分判別變壓器鐵芯飽和的方法，對于變壓器某側各相電壓，當電壓變化量超過設定的門檻值時，認為變壓器狀態突變；

從電壓狀態突變后開始計算電壓量絕對值的半波積分S₁(t)，表示狀態突變后磁鏈的穩態周期分量的峰值；

計算電壓突變時刻開始的半個周波電壓變化量的積分的絕對值S₂(t)，表示狀態突變后磁鏈的非周期分量；

令若任一相滿足S(t)＞S₀，則判定變壓器鐵芯飽和；

其中：S_e表示標幺化取的基準值；S₀為變壓器鐵芯飽和門檻值。

S₁(t)和S₂(t)的具體算法如下：

其中：Δu(t)＝u(t)-u(t-T)，u(t)表示t時刻的電壓瞬時值，T表示電壓周期；τ為積分變量，t＝0時表示變壓器狀態突變時刻。

S₀的取值范圍為1.15～1.4。

與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：

一、首次提出在電壓幅值降低的情況下，電壓相位的改變也可能使變壓器鐵芯飽和而產生勵磁涌流，例如運行變壓器在系統故障或一些操作(例如非同期合閘)時，也可能產生勵磁涌流；

二、提出的判別方法從勵磁涌流產生的根源入手，即變壓器端電壓變化導致的鐵芯磁鏈飽和，既能判別空投或故障切除電壓恢復導致的勵磁涌流、和應涌流，也能判別運行變壓器在系統故障或一些操作(例如非同期合閘)時導致的勵磁涌流；

三、在半個周波左右的時間即可判別鐵芯是否飽和，判別速度快，有利于提高變壓器差動保護的動作速度。

具體實施方式

基于電壓量積分判別變壓器鐵芯飽和的方法，該方法從勵磁涌流產生的根源著手，即變壓器端電壓(包括幅值和相角)變化所導致的磁鏈飽和，從電壓狀態突變后開始計算電壓量絕對值的半波積分S₁(t)，用來表示狀態突變后磁鏈的穩態周期分量的峰值；以電壓突變時刻開始的半個周波電壓變化量的積分的絕對值S₂(t)來表示狀態突變后磁鏈的非周期分量，以二者之和S(t)表示狀態突變后磁鏈所能達到的最大值。若S(t)大于門檻值S₀，則判為鐵芯飽和。該方法既可以識別由空投或故障切除電壓恢復導致的勵磁涌流，也可以識別運行變壓器在系統故障或一些操作(例如非同期合閘)時導致的勵磁涌流。

以單相為例，假設變壓器狀態變化前的相電壓為變壓器狀態變化后的穩態電壓為式中：U_m為電壓峰值；ω為電壓角頻率；為電壓初相角，θ為狀態突變前后電壓相角差，θ∈[0,2π)；k₁、k₂為系數，k₁＝[0,1]，k₂∈[0,1]。

當k₁∈[0,1)，k₂＝1時為空載合閘勵磁涌流或恢復性涌流問題；當k₁＝1，k₂∈(0,1]時為非同期合閘勵磁涌流問題。

根據電壓與磁鏈的關系，可得變壓器狀態突變前的磁鏈