基于物元分析的变压器励磁涌流识别新方法
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变压器励磁涌流识别方法研究摘要:电力变压器作为联系不同电压等级网络的设备,是电力系统中非常重要的元件。
长期以来电力变压器一直只采用差动保护作为内部故障的主保护,但差动保护受励磁涌流影响严重,励磁涌流的识别一直是研究的热点,由于变压器励磁涌流受变压器铁心剩磁、饱和磁密、系统阻抗、接线方式、铁心结构、合闸初相角等因素影响,使用单一的方法都不能保证百分之百的可靠性,鉴别励磁涌流的问题成为制约变压器差动保护能否正确和灵敏动作的瓶颈。
在此研究了变压器产生励磁涌流的机理与特点,分析了励磁涌流的影响。
关键词:变压器;差动保护;励磁涌流变压器是电力系统中的一种重要设备,分布于系统各不同电压阶层。
在电力系统中广泛使用变压器来升压或降压。
变压器是电力系统中不可缺少的重要电器设备。
变压器的主要保护一般为差动保护,差动保护本是一种原理简单、动作可靠的保护,但在变压器上应用时存在了一些问题,一方面是变压器属于电磁耦合设备,除电路以外还存在磁路,另一方面是励磁涌流的存在,可能导致差动保护误动。
变压器差动保护的故障将会给电力系统的正常供电和安全运行带来严重的后果,目前用于识别励磁涌流的方法不十分准确。
现在使用的微机变压器保护中识别励磁涌流的方法也主要是:二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原理等。
在此重点研究励磁涌流的特性,分析其对差动保护的影响。
1 变压器励磁涌流简介变压器差动保护的设计和整定,都与变压器励磁电流有关。
变压器的励磁电流是只流入变压器接通电源一侧绕组的,对差动保护回路来说励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流。
因此,它必然给差动保护的正确动作带来影响。
从变压器原边看进去,变压器的励磁回路相当于一个非线性电感。
当变压器及所在系统正常运行时,铁芯未饱和,相对导磁率较大,从原边看进去变压器的励磁回路相当于一个带铁芯的电感线圈,变压器绕组的电感也很大,因此励磁电流很小,通常只有变压器额定电流3%~6%或更小,可忽略不计。
变压器励磁涌流鉴别方法在变压器的差动保护中,励磁涌流的识别是关键性问题。
许多学者提出了许多判别励磁涌流的新方法新原理。
1二次谐波制动原理二次谐波制动原理简单明了,但是在应用时也有较大的局限性。
缺点之一是很难适当选择制动比。
其二是励磁涌流是暂态电流,不适合用傅氏级数的谐波分析方法。
因为对于暂态信号而言,傅氏级数的周期延拓将导致错误的判断。
其三是大型变压器励磁涌流衰减较慢,导致差动保护被长时间闭锁,内部故障时暂态电流中含有较大的二次谐波,保护不易识别,并且动作延时。
在剩磁较多时涌流中二次谐波含量变的很低,很容易导致差动保护误动。
2电压谐波制动原理该原理能可靠鉴别涌流,闭锁保护。
对LC振荡对不敏感,使二次谐波制动的某些不足得以某种程度的改善。
由于只用半个周期的数据,动作速度快。
缺点是门槛值的整定比较复杂,应用与系统阻抗密切相关,在整定时需要精确的了解系统的阻抗。
而当阻抗很小的时候,保护特性将要受到破坏,到极端情况(系统联系阻抗为O),该原理拒动,所以运用该原理的保护必须对系统阻抗有比较精确的了解。
3间断角原理间断角闭锁原理是利用励磁涌流波形具有较大的间断而短路电流波形连续变化不间断的特征作为鉴别判据,简单直接。
但它是以精确测量间断角为基础,如遇到暂态饱和传变会使涌流二次侧间断角发生畸变,有时会消失,必须采取某些措施来恢复间断角,这样就增加了保护硬件的复杂性。
同时间断角原理还要受到采样率、采样精度的影响及硬件的限制,它面临着因TA传变引起的间断角变形问题。
它需要较高的采样率以准确地测量间断角,这对CPU的计算速度提出了更高的要求。
此外,用微机实现间断角原理时硬件成本高。
4波形对称原理波形对称原理原理是利用差电流导数的前半波与后半波进行对称比较,根据比较的结果判断是否发生了励磁涌流。
该原理是间断角原理的推广,比间断角原理容易实现,克服了间断角原理对微机硬件要求太高的缺点,可实现快速出口和可靠闭锁于涌流。
但是该原理的应用的问题有:比较阈值K如何确定?对称范围(对称角度)应当取多大?这两个问题很难通过严格的理论分析解决,应用中只能根据实际情况,通过试验的方式设定或修正,结果潜伏了误判的隐患。
变压器励磁涌流制动新判别法研究盛海华朱炳铨(浙江电力调度通信中心继保科)摘要 我省主变差动保护目前普遍使用微机型保护,国内不同厂家对变压器空载合闸或外部故障切除引起的励磁涌流制动方式各不相同,主要有二种方法:“或”门制动即任一相二次谐波含量超过15%制动三相和“按相”制动即一相二次谐波含量超过15%仅制动本相。
近年连续几次“按相”制动方式差动保护在空投于变压器发生误动。
本文分析了差动保护发生误动的原因,并对变压器差动保护励磁涌流制动方式进行了分析比较,首次提出了一种新的判别法来克服上述缺陷。
关键词 主变保护 原理 研究1变压器差动保护需要考虑的特殊问题目前变压器差动保护为了躲过CT误差等因素造成的不平衡电流一般采用比例制动式差动保护,与其他差动保护类似,但对变压器还需考虑在空载合闸或外部故障切除引起的励磁涌流,在这样大的不平衡电流下差动保护不能误动,又必须在发生内部各种故障情况下要求快速动作,这是一个比较复杂困难的问题。
关键在于对变压器电磁暂态过程正确的数字仿真难度很大,并且与初始的各种工况有关。
当前很多涌流的理论文献,大多作了很多简化假设,与变压器空载合闸实际电磁暂态过程非线性状态难免过于简化、失真,同时所采用的具体参数和原始条件也较难确定。
因此国际国内一般考虑二次谐波制动,定值15%~20%。
从各种仿真计算和实际的涌流录波分析的确励磁涌流含有较大的二次谐波,但三相含量各不相同,这与合闸角、剩磁等诸多因素有关。
在采用“或”门制动即任一相二次谐波含量超过15%制动三相还是“按相”制动即一相二次谐波含量超过15%仅制动本相,国内还存在不同的观点,国内有的保护采用“按相”制动,有的保护采用“或”门制动。
“或”门制动方式存在空投于变压器各种内部故障包括匝间故障健全相制动问题,需等涌流衰减后才能动作,一般为秒级,大容量变压器可能几秒钟,这时只能靠瓦斯保护。
若采用“按相”制动空投于变压器各种内部故障包括匝间、相间故障可做到较快动作,一般100MS内,但可能存在空投于变压器某一相二次谐波含量达不到15%定值而误动的问题。
变压器励磁涌流鉴别方法
首先是基于电压波形的方法。
当变压器初级线圈接通电源时,会在次级线圈产生电压波形,如果波形幅值较大并且持续时间较短,则可能是励磁涌流造成的。
可以使用示波器或电压记录仪来采集波形,观察波形的幅值、频率和持续时间,从而判断是否存在励磁涌流。
其次是基于电流波形的方法。
变压器励磁涌流会导致次级线圈的电流产生波动,如果电流波形出现高峰或突变,则可能是励磁涌流引起的。
可以使用电流记录仪来采集波形,观察波形的幅值、频率和变化趋势,进而判断是否存在励磁涌流。
第三种方法是基于音频频谱分析的方法。
变压器励磁涌流会产生较高频率的声音,可以使用声音记录仪或谱仪来采集声音信号,通过对信号进行频谱分析,可以找到励磁涌流的频率分布,从而准确判断是否存在励磁涌流。
最后一种方法是利用变压器油中溶解气体分析的方法。
变压器励磁涌流会导致油中溶解气体的产生和积累,可以通过对油样进行采样,并使用气体色谱仪来分析油中气体的种类、含量和变化趋势,从而判断是否存在励磁涌流。
综上所述,变压器励磁涌流鉴别方法有基于电压波形、电流波形、音频频谱和变压器油中溶解气体分析等。
可以根据实际情况选择适合的方法进行鉴别,并及时采取相应的措施来解决励磁涌流问题,保证电力系统的安全稳定运行。
变压器励磁涌流识别方法分析发表时间:2019-02-22T10:30:32.020Z 来源:《防护工程》2018年第32期作者:徐文玮[导读] 需要将多种识别方法结合起来使用,取长补短。
保证在变压器保护中,能正确识别励磁涌流,减少保护误动,提高保护正确动作率。
广东电网有限责任公司惠州供电局 516001摘要:电力变压器是电力系统中重要的主设备之一,它遭受破坏时不仅会造巨大的经济损失,而且还会造成大面积的系统停电。
励磁涌流一直都是造成变压器差动保护误动的重要因素,所以研究更灵敏更准确的变压器励磁涌流识别方法具有十分重要意义。
本文对变压器励磁涌流特点和产生机理作了简单的总结。
对励磁涌流的识别方法作了有条理的分类和对比分析。
关键词:电力变压器;励磁涌流识别;等效瞬时电感;内部故障1 变压器励磁涌流的国内外研究现状变压器励磁涌流一直是变压器保护问题研究的重点方向,如何防止变压器励磁涌流引起电流纵联差动保护误动,以及区分励磁涌流与内部故障是一个固有的,不可回避的难题。
通常采用的励磁涌流鉴别原理中较为成熟且应用广泛的有二次谐波原理,间断角原理,波形对称原理等。
根据用于辨识励磁涌流所使用变量的差异,可简单地分为下面这三大类:⑴基于电流量,⑵基于电压量,⑶基于电流和电压量的识别方法等。
同时,随着人们研究领域的逐步扩大,研究的层面的程度不断深入,许多现当代的比较智能的方法也积极地运用到识别励磁涌流上面来,其中具有典型性的是小波理论,神经网络和模糊理论等[1]。
2 励磁涌流产生的物理过程及其特点和影响因素图2–1是一个单相变压器参数换算到一次侧后得到的等效模型。
L1、r1、i1、u1分别为一次侧漏感、电阻、电流和端电压:Lm、rm、im分别为励磁电感、励磁电阻与励磁电流,Ψ为原副边的互感磁链。
图2-1单相变压器等值电路如图2-1,根据变压器的磁化特性曲线,涌流产生的差流的大小和励磁支路的参数有关,也和铁芯的饱和程度有关。
变压器励磁涌流及鉴别方法变压器励磁涌流是指在变压器接通电源时,励磁电流瞬时增大的现象。
励磁涌流的存在会给变压器的运行带来一些问题,如变压器铁心和线圈的温升增加、损耗增加、噪声增大等。
因此,对变压器励磁涌流的鉴别和控制非常重要。
首先,需要理解变压器励磁涌流的原因。
当变压器首次通电或重新通电时,因为铁心和线圈都处于剩磁状态,当励磁电流突然通过时,会产生涌流现象。
这是因为当励磁电流突变时,铁心和线圈的电磁场需要时间来建立,而在这个过程中,电流会增大。
对于励磁涌流的鉴别,可以采取以下几种方法:1.观察电流波形:励磁涌流一般为短暂的高幅值电流,如果在接通电源后出现电流突变、尖顶或波形不规则的情况,说明存在励磁涌流现象。
2.测量涌流电流:利用电流互感器等装置测量接通电源后的涌流电流幅值和时间,如果幅值较大且持续时间较长,也可鉴别励磁涌流的存在和大小。
3.算法鉴别:通过计算和分析接通电源后的电流波形和幅值,可以采用一些算法来鉴别励磁涌流。
例如,可以通过监测电流的突变率、上升时间、频率谱等特征参数,利用滤波、积分等算法进行判定。
对于变压器励磁涌流的控制,可以采取以下几种方法:1.采用预磁饱和变压器:预磁饱和变压器是一种特殊的变压器,其次级绕组先与直流电源接通,产生饱和磁通,然后再从精确整流变压器中加入正弦交流电源,使得饱和磁通随着交流电源的加入逐步减小。
这样可以有效降低励磁涌流的大小和影响。
2.增加限流电阻:可以在变压器绕组电路中增加限流电阻,通过限制励磁电流的上升速度来控制涌流。
3.采用细分启动方式:将变压器的绕组分成多个段,逐段启动。
通过控制每段绕组的接通时间和顺序,可以有效地控制励磁涌流。
4.使用变压器励磁控制装置:现代变压器通常配备励磁控制装置,通过监测和调整电流波形和幅值等参数,自动控制励磁涌流的大小和时间。
需要注意的是,励磁涌流的存在是正常的,只要涌流电流不超过变压器的额定值,并且持续时间不过长,一般不会对变压器的安全和稳定运行产生太大的影响。
变压器励磁涌流和内部故障识别新判据李艺文【摘要】研究变压器差动保护中的关键问题:励磁涌流和内部故障的识别.根据Prony算法能够精确、快速地分析暂态信号的原理,利用Prony算法求取的原信号中基波和二次谐波的幅值和衰减因数,建立了变压器励磁涌流和内部故障识别的新判据,并基于PSCAD/EMTDC建立了变压器发生励磁涌流和内部故障时的仿真图.分析仿真数据,励磁涌流时的Id2/Id1=0617>0.15,a2/a1=1.67<2;变压器内部故障时的Id2/Id1=0<0.15,a2/a1=∞>2.由此可见,在变压器励磁涌流时,通过二次谐波与基波幅值之比构成的判据,灵敏度更高;而在变压器发生内部故障时,通过衰减系数构成的判据来判别,灵敏度更高.【期刊名称】《广西电力》【年(卷),期】2010(033)005【总页数】3页(P47-49)【关键词】励磁涌流;内部故障;Prony算法【作者】李艺文【作者单位】广西兴安供电公司,广西兴安,541300【正文语种】中文【中图分类】TM401.10 引言变压器是电力系统电能传输中的重要元件之一,而差动保护是其主保护之一,长久以来影响变压器差动保护的就是变压器的励磁涌流[1],很多学者对如何精确识别变压器的内部故障和励磁涌流进行了研究[2],提出了利用二次谐波、间断角、波形对称[3]、磁通特性[4]、变压器回路方程及一些智能理论[5]来进行识别的方法。
目前,国内外的变压器微机保护中普遍应用的是二次谐波制动的方法。
传统的二次谐波制动方法,在对电流进行分析中采用的是傅里叶级数的谐波分析方法,然而励磁涌流和内部故障时的电流皆是暂态电流,对暂态信号进行分析时,傅里叶级数的周期延拓将导致错误的结果。
Prony于1795年提出了适合暂态量分析的方法,其基本原理是使用指数函数的线性组合来描述等间隔采样数据的数学模型。
文献[6]提出了利用Prony方法计算电流中的二次谐波分量和基波分量的衰减特征来识别励磁涌流的方法;然而当变压器发生轻微内部故障时,其外部电气量变化非常小,这就大大降低了此种方法的灵敏度;而此时,二次谐波和基波幅值判别方法的灵敏度却很高。
变压器励磁涌流鉴别方法
一般来说,变压器励磁涌流鉴别方法包括以下几个方面:
1、直读法:它是一种安全、可靠的变压器励磁涌流鉴别方法,通过
设置三相安全接地电阻(为了防止安全接地电阻的过载),三相安全接地电
阻的接入方式如下:在变压器的空载低压侧的三相电压分别采用变化电压
测量方法,将电压测量的到三相的基波值最大值和最小值分别接到三相安
全接地电阻的两端。
2、电压波形观测法:在低压侧的三相电压电流采用电压波形观测法,动态观察变压器在励磁涌流时是否会出现波形异常变化,如峰值出现变化等,从而对变压器是否伴随励磁涌流进行快速检测。
3、电流波形观测法:此方法与电压波形观测法类似,不同的是,采
用电流波形观测法,对变压器的涌流进行观察时,需要将变压器的低压侧
安全接地电阻引入到原点,以及将变压器的三相电流用采样器进行采样,
根据波形的变化判断变压器是否伴随励磁涌流。