[發(fā)明專(zhuān)利]一種變壓器鐵芯飽和的判別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611260758.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106711946A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭玉平;潘書(shū)燕;何大瑞;候喆;龍鋒;王中浪;劉小寶;趙瑞辰;余姿雨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)電南瑞科技股份有限公司;國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02H7/045
• 分類(lèi)號(hào): H02H7/045
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變壓器鐵芯飽和的判別方法。

背景技術(shù)

眾所周知，變壓器空載合閘時(shí)因端電壓突增會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，故障切除后電壓恢復(fù)會(huì)產(chǎn)生恢復(fù)性涌流，一臺(tái)變壓器空載合閘可能導(dǎo)致另一臺(tái)正常運(yùn)行的變壓器產(chǎn)生和應(yīng)涌流。那么在變壓器正常運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致變壓器端電壓幅值降低的工況下，變壓器是否會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流？或者系統(tǒng)發(fā)生某些操作，變壓器端電壓幅值短時(shí)降低，變壓器是否會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流？

勵(lì)磁涌流與故障電流的識(shí)別一直是變壓器差動(dòng)保護(hù)能否快速切除區(qū)內(nèi)故障的難點(diǎn)，變壓器差動(dòng)保護(hù)受勵(lì)磁涌流判據(jù)的閉鎖而不能快速動(dòng)作。目前工程上常用的勵(lì)磁涌流識(shí)別方法有二次諧波原理、間斷角原理及波形對(duì)稱(chēng)原理等，它們本質(zhì)上都是利用電流量的特征，無(wú)論變壓器是正常運(yùn)行，還是發(fā)生區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障、空載合閘等操作，勵(lì)磁涌流識(shí)別判據(jù)始終伴隨差動(dòng)保護(hù)存在；另外，基于電流量的勵(lì)磁涌流識(shí)別算法本身也需要一個(gè)周波的數(shù)據(jù)，因而當(dāng)變壓器發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間均在20ms以上。若能快速判斷出變壓器不會(huì)發(fā)生鐵芯飽和而產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，則變壓器差動(dòng)保護(hù)可不經(jīng)勵(lì)磁涌流識(shí)別判據(jù)閉鎖，從而內(nèi)部故障時(shí)可以快速動(dòng)作

變壓器空載合閘引起的勵(lì)磁涌流、故障切除電壓恢復(fù)引起的勵(lì)磁涌流、相鄰變壓器空載合閘引起的和應(yīng)涌流、正常運(yùn)行變壓器在系統(tǒng)故障或一些操作工況下引起的勵(lì)磁涌流等，歸根到底皆是因?yàn)樽儔浩靼l(fā)生了鐵芯飽和，現(xiàn)有技術(shù)依據(jù)變壓器的不同運(yùn)行工況，分別定性分析了變壓器鐵芯飽和產(chǎn)生的原因，對(duì)于由鐵芯飽和而引起的勵(lì)磁涌流，采用了二次諧波含量、波形間斷、波形對(duì)稱(chēng)等基于波形特征的勵(lì)磁涌流識(shí)別方法。如何從變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的根源入手，研究變壓器端電壓(包括電壓幅值和相角)變化與變壓器鐵芯飽和的關(guān)系，建立變壓器鐵芯飽和的統(tǒng)一模型，提出變壓器鐵芯飽和與變壓器端電壓變化的定量表達(dá)式，從而在發(fā)生故障時(shí)快速判別變壓器鐵芯是否飽和，為不經(jīng)涌流閉鎖的差動(dòng)保護(hù)提供理論依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種變壓器鐵芯飽和的判別方法，能夠在發(fā)生故障時(shí)快速判別變壓器鐵芯是否飽和。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種變壓器鐵芯飽和的判別方法，包括如下步驟：

步驟一：建立變壓器電壓突變工況下電壓突變前后的鐵芯磁鏈表達(dá)式；

步驟二：提出鐵芯磁鏈最大值與電壓突變時(shí)刻、突變前后的相角差及突變后的電壓幅值大小的定量關(guān)系；

步驟三：建立變壓器鐵芯磁鏈和電壓突變的關(guān)系式，求取電壓突變時(shí)鐵芯磁鏈的穩(wěn)態(tài)分量和非周期分量；

步驟四：根據(jù)鐵芯磁鏈的穩(wěn)態(tài)分量和非周期分量，判斷變壓器鐵芯是否發(fā)生飽和。

步驟一的具體步驟如下：

構(gòu)建變壓器運(yùn)行工況的等效電路，求取突變前后電壓：

其中：

式中：u₁(t)為突變前電壓，u₂(t)為突變后電壓，k₁、k₂分別是電壓突變前后電壓幅值倍數(shù)，k₁＝[0,1]，k₂∈[0,1]，U_m為電壓峰值；ω為電壓角頻率；t為時(shí)間；為電壓突變前初相位，θ為電壓突變前后的相位差，θ∈[0,2π)；

建立電壓突變工況下鐵芯磁鏈的表達(dá)式：

式中：ψ₁(t)、ψ₂(t)分別表示電壓突變前后鐵芯磁鏈，ψ_m＝U_m/ω，ψ_r為剩磁；

當(dāng)k₁＝0、k₂＝1時(shí)，表示變壓器空載合閘；

當(dāng)k₁∈(0,1)、k₂＝1時(shí)，表示故障切除后電壓恢復(fù)，ψ_r＝0；

當(dāng)k₁＝1、k₂∈[0,1]時(shí)，表示運(yùn)行變壓器發(fā)生故障或進(jìn)行操作，ψ_r＝0。

步驟二的具體步驟如下：

當(dāng)k₁∈(0,1)、k₂＝1時(shí)，在時(shí)發(fā)生電壓突變，可以得到鐵芯磁鏈最大值ψ_2max與k₁、θ的關(guān)系：