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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。
128一种励磁涌流识别新方法陈 俊，严 伟，陈佳胜，沈全荣（南京南瑞继保电气有限公司，江苏南京 211100）摘要：本文在对半波傅里叶算法的滤波特性进行深入研究的基础上，结合变压器励磁涌流和内部故障电流的波形特征，提出了一种基于半波傅里叶算法的励磁涌流识别新方法。
由于半波傅里叶算法不能滤除偶次谐波分量，因此该方法能够反映所有偶次谐波分量对励磁涌流的制动作用，故其制动效果要优于二次谐波制动原理。
为了验证新方法的可行性，用MATLAB 软件对大量的变压器空投和内部故障的动模试验数据进行了分析，计算结果表明：该方法能够有效地区分励磁涌流和变压器内部故障电流，并对对称性励磁涌流有较好的识别效果。
关键词：变压器差动保护；半波傅里叶算法；励磁涌流；内部故障0 概述纵差动保护作为变压器的主保护有着悠久的历史，长期的运行经验表明纵差动保护是能够灵敏地区分变压器区内和区外故障的，但在变压器空投和外部故障切除后电压恢复时，则可能会出现数值可与内部故障电流相比拟的励磁涌流，导致差动保护误动。
当前变压器差动保护的关键问题仍然是如何准确鉴别励磁涌流和内部故障电流。
目前，变压器差动保护广泛采用二次谐波制动原理。
但是，随着现代变压器铁芯材料的变化，使得励磁涌流中的二次谐波含量降低，保护容易误动；而远距离长线路输电，使得内部故障时暂态电流内的谐波含量增加，延长了差动保护的动作时间[1]。
因此，有必要进一步研究新的励磁涌流识别判据。
由于变压器保护的重要性和励磁涌流的复杂性，促使了对励磁涌流问题的不断研究[2～8]。
目前已有多种励磁涌流识别方法，其中基于波形特征识别的方法以其运算量小且能够反映差流波形的多种特征信息而备受关注。
本文以半波傅里叶算法为基础，从励磁涌流和变压器内部故障电流的波形特征入手，引入了非参数相似系数的数学方法，提出了一种新的励磁涌流识别方法，并通过大量动模试验数据验证了本文提出新方法的可行性。
1 理论基础理论分析和大量动模试验表明，变压器内部故障电流具有类似于标准正弦波的波形；而励磁涌流波形则畸变严重，在波形上以间断角和波形不对称出现，含有大量的谐波分量，尤其以偶次谐波为主。
变压器差动保护及励磁涌流识别摘要：变压器是电网中的核心元件之一，并且在电网中起到关键作用。
当变压器在运行中发生故障或出现不正常运行状态时，应该及时将其从电力系统中切除，以保证电力系统的正常运行和供电可靠性。
根据相关规范，变压器在投运前应装设多种不同类型的继电保护装置，本文的大致内容如下：首先，介绍与研究了变压器纵差保护的背景和意义，对纵差保护中的重难点作了理论分析；其次，研究分析了变压器纵差保护的基本原理、励磁涌流的特点以及几种在实际中经常用到的辨识励磁涌流的判据。
关键词：变压器差动保护；励磁涌流识别1变压器纵差保护原理变压器是电网中的核心元件之一，并且在电网中起到关键作用。
当变压器在运行中发生故障或出现不正常运行状态时，应该及时将其从电力系统中切除，以保证电力系统的正常运行和供电可靠性。
根据相关规范，变压器在投运前应装设多种不同类型的继电保护装置，本文主要研究变压器的纵差保护。
由基尔霍夫提出的第一定律是变压器纵联差动保护的理论基础，与传输线路的纵差保护相比，变压器的差动保护有其自身的特点。
下图是变压器纵差保护的原理图。
用两个电流互感器分别串入变压器的一二次侧，并将串在一次侧和二次侧的电流互感器的同极性相联，同时各引出一条线与差动电流继电器KD相连，把流经变压器的电流方向规定为正方向，即图中的I1和I2的流向。
流入差动电流继电器的不平衡电流是变压器差动保护中重要的特征参数之一，导致变压器两侧出现不平衡电流的因素有很多，比如:变压器各侧绕组联结方式、电流互感器的电流计算比与实际比、两侧电流互感器的励磁特性等的不同以及运行中变压器调压分接头位置的改变、励磁涌流等。
其中，由励磁涌流造成的不平衡电流对变压器差动保护的影响最严重，因此，要了解励磁涌流的特征。
2变压器微机继电保护2.1微机保护判据变压器纵差保护要符合下面的三个基本条件：若变压器发生内部短路故障，应快速跳闸。
如果变压器发生外部故障时，应保证不误动。
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。
128一种励磁涌流识别新方法陈 俊，严 伟，陈佳胜，沈全荣（南京南瑞继保电气有限公司，江苏南京 211100）摘要：本文在对半波傅里叶算法的滤波特性进行深入研究的基础上，结合变压器励磁涌流和内部故障电流的波形特征，提出了一种基于半波傅里叶算法的励磁涌流识别新方法。
由于半波傅里叶算法不能滤除偶次谐波分量，因此该方法能够反映所有偶次谐波分量对励磁涌流的制动作用，故其制动效果要优于二次谐波制动原理。
为了验证新方法的可行性，用MATLAB 软件对大量的变压器空投和内部故障的动模试验数据进行了分析，计算结果表明：该方法能够有效地区分励磁涌流和变压器内部故障电流，并对对称性励磁涌流有较好的识别效果。
关键词：变压器差动保护；半波傅里叶算法；励磁涌流；内部故障0 概述纵差动保护作为变压器的主保护有着悠久的历史，长期的运行经验表明纵差动保护是能够灵敏地区分变压器区内和区外故障的，但在变压器空投和外部故障切除后电压恢复时，则可能会出现数值可与内部故障电流相比拟的励磁涌流，导致差动保护误动。
当前变压器差动保护的关键问题仍然是如何准确鉴别励磁涌流和内部故障电流。
目前，变压器差动保护广泛采用二次谐波制动原理。
但是，随着现代变压器铁芯材料的变化，使得励磁涌流中的二次谐波含量降低，保护容易误动；而远距离长线路输电，使得内部故障时暂态电流内的谐波含量增加，延长了差动保护的动作时间[1]。
因此，有必要进一步研究新的励磁涌流识别判据。
由于变压器保护的重要性和励磁涌流的复杂性，促使了对励磁涌流问题的不断研究[2～8]。
目前已有多种励磁涌流识别方法，其中基于波形特征识别的方法以其运算量小且能够反映差流波形的多种特征信息而备受关注。
本文以半波傅里叶算法为基础，从励磁涌流和变压器内部故障电流的波形特征入手，引入了非参数相似系数的数学方法，提出了一种新的励磁涌流识别方法，并通过大量动模试验数据验证了本文提出新方法的可行性。
1 理论基础理论分析和大量动模试验表明，变压器内部故障电流具有类似于标准正弦波的波形；而励磁涌流波形则畸变严重，在波形上以间断角和波形不对称出现，含有大量的谐波分量，尤其以偶次谐波为主。
半波傅里叶算法以其数据窗短、响应速度快而被广泛应用，但该算法只能滤除奇次谐波分量，衰减非周期分量和偶次谐波分量是其误差源。
而全波傅里叶算法具有良好的滤波性能，不受偶次谐波的影响。
半波傅里叶算法能够反映偶次谐波分量的影响，而偶次谐波分量正是励磁涌流的一个重要特征，因此可利用半波傅里叶算法来识别励磁涌流[9]。
为了削弱衰减非周期分量对滤波算法的影响，文中在用全波和半波傅里叶算法求取幅值之前，均先对变压器差流进行一阶差分滤波，差分公式如下：Nk i k i k i d d d sin 2)1()()(--=D129其中，N 为一个周波内的采样点数，Np sin 2为一阶差分滤波基波补偿系数。
图1为动模试验获得的励磁涌流波形，图中，d i 为差流原始波形，1m I 和2m I 分别为差流采用全波傅里叶算法和半波傅里叶算法计算得到的基波幅值。
可见，用全波傅里叶算法计算得到的幅值基本上是一条比较平滑的线，无法反映励磁涌流的尖顶波和间断角特性；而用半波傅里叶算法计算得到的幅值随着励磁涌流波形的变化而剧烈变化。
其根本原因是半波傅里叶算法能够反映励磁涌流中所含有的大量偶次谐波分量，而全波傅里叶算法不受偶次谐波的影响。
图2为动模试验获得的变压器内部故障差流的波形，同样对差流分别采用全波和半波傅里叶算法进行幅值计算，由于变压器内部故障差流中的偶次谐波含量较少，全波和半波傅里叶算法的计算结果相近。
图1 励磁涌流 图2 内部故障电流根据以上的分析，比较两种算法计算结果的相似程度，即可区分励磁涌流和内部故障电流。
2 变压器励磁涌流和内部故障电流的识别三相变压器空载合闸时，由于D -Y 相位校正的关系，任一相差流实际都是两相励磁涌流之差，由此得到两种励磁涌流：一种是偏于时间轴一侧的单向励磁涌流；另一种是分布于时间轴两侧的对称性励磁涌流。
2.1 单向励磁涌流的识别单向励磁涌流是由剩磁方向相反的两相励磁涌流相减生成的电流，其波形明显偏向于时间轴的一侧，如图1所示。
为了评价全波和半波两种傅里叶算法计算结果的相似度，本文引入非参数相似系数的数学方法[10]，定义如下波形相似系数：åå==----=N j m m N j m m j k I j k Ij k I j k Ik 121121))(),(max())(),(min()(r其中：r 为波形相似系数，k 为当前采样点，1m I 和2m I 分别为差流采用全波和半波傅里叶算法计算得到的基波幅值，N 为一个周波内的采样点数。
显然，10££r ，r 越接近1表示相似程度越高。
分别对图1和图2所示的差流波形进行波形相似系数计算，计算结果如图3所示。
可见，对于变压器内部故障差流，r接近于1；而对于励磁涌流差流，r为较小值。
合理设置r的门槛值，即可构成励磁涌流识别新判据。
2.2 对称性励磁涌流的识别对称性励磁涌流是由剩磁方向相同的两相励磁涌流相减生成的电流，与单向励磁涌流不同的是，其波形分布在时间轴的两侧，且间断角的变化范围较大，这都增加了对称性励磁涌流识别的难度。
图4所示为动模试验获得的对称性励磁涌流波形，其中id为其原始波形，1m I和2m I分别为用全波和半波傅里叶算法计算的幅值。
可见，对于对称性励磁涌流，利用两种傅里叶算法求得的幅值差异同样比较大，其波形相似系数也比较低，维持在0.8以下，同样能够与内部故障电流明显区分开来，因此本文提出的方法同样能够很好地处理对称励磁涌流的判别问题。
图3 相似系数图4 对称性励磁涌流3 动模试验数据验证为了验证新方法的可行性，用MATLAB仿真软件对大量变压器空投和内部故障的动模试验数据进行分析，计算结果表明，变压器内部故障时差流的波形相似系数接近1，而励磁涌流的波形相似系数在0.8以下，其中绝大多数在0.7以下，考虑一定的可靠裕度，波形相似系数的门槛值整定为0.85，可确保变压器空投时差动保护可靠制动，而当发生内部故障时差动保护快速动作。
4 结论本文在对半波傅里叶算法的滤波特性进行深入研究的基础上，结合变压器励磁涌流和内部故障电流的波形特征，提出了一种基于半波傅里叶算法的变压器励磁涌流识别新方法，并用大量动模试验数据验证了该方法的可行性。
本文提出的新方法具有以下特点：（1）由于反映了所有的偶次谐波分量，因此对励磁涌流的制动效果要优于二次谐波制动原理；（2）对对称性励磁涌流同样具有较好的识别效果。
参考文献1 王维俭. 变压器保护运行不良的反思. 电力自动化设备，2001，21（10）：1-3.2 Yabe, K. Power Differential Method for Discrimination Between Fault and Magnetizing Inrush Current in Transformers, IEEE Transactions on Power130Delivery, 1997, 12（3）：1109-1118.3 葛宝明，王祥珩，苏鹏声，等. 电力变压器的励磁涌流判据及其发展方向. 电力系统自动化，2003，27（22）：1-6.4 孙志杰，陈云仑. 波形对称原理的变压器差动保护. 电力系统自动化，1996，20（4）：42-46.5 朱亚明，郑玉平，叶锋，等. 间断角原理的变压器差动保护的性能特点及微机实现. 电力系统自动化，1996，20（11）：36-40.6 胡玉峰，陈德树，尹项根. 采样值差动及其应用. 电力系统自动化，2000，24（10）：40-44.7 林湘宁，刘沛，程时杰. 基于小波包变换的变压器励磁涌流识别新方法. 中国电机工程学报，1999，19（8）：15-19.8 宗洪良，金华峰，朱振飞，等. 基于励磁阻抗变化的变压器励磁涌流判别方法. 中国电机工程学报，2001，21（7）：91-94.9 韩正庆，高仕斌，李群湛. 基于半波傅里叶算法的励磁涌流识别方法. 电力系统自动化，2005，29（14）：60-63.10 陈俊. 基于涌流识别新判据的变压器差动保护的研究：[硕士学位论文]. 南京：东南大学，2003.陈俊（1978-），男，江苏姜堰，硕士，主要从事电气主设备微机保护的研发工作。
严伟（1975-），男，湖南长沙，工程师，硕士，主要从事电气主设备微机保护的研发工作。
陈佳胜（1975-），男，湖北黄石，工程师，硕士，主要从事电气主设备微机保护的研发工作。
沈全荣（1965-），男，江苏吴江，高级工程师，硕士，主要从事电气主设备微机保护的研发工作。
A New Method to Identify Magnetizing Inrush CurrentCHEN Jun, YAN Wei, CHEN Jia-sheng, SHEN Quan-rong(Nari-Relays Electric Co.,Ltd., Nanjing Jiangsu 211100,china)Abstract: This paper analyzes the difference between the magnetizing inrush current and internal fault current of transformer, and proposes a new method based on half-wave Fourier algorithms to identify magnetizing inrush current. Because half-wave algorithms can’t filter out the even harmonic, the proposed method based on it has an better effect on the inrush restraint than the traditional second harmonic restraint principle. MATLAB software is used to analyze those data obtained from dynamic analog experiments to validate the feasibility of the proposed new method, the calculated results indicate that it can distinguish magnetizing inrush current, including symmetrical magnetizing inrush current, from internal fault current.Key words:transformer differential protection; half-wave Fourier algorithms;Magnetizing Inrush Current; Internal fault131。
