一種電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法，具體地說(shuō)是一種基于勵(lì)磁特性定 義的電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 勵(lì)磁特性測(cè)量對(duì)于含鐵芯設(shè)備比如電磁式電壓互感器等有著重要意義。通過(guò)勵(lì)磁 特性曲線與歷史數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ瓤蓹z查電壓互感器等設(shè)備是否存在匝間短路，因此有關(guān)試 驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)將勵(lì)磁特性測(cè)量列為電壓互感器的型式試驗(yàn)和例行試驗(yàn)項(xiàng)目。另一方面，在對(duì)上述 含非線性鐵心電感設(shè)備進(jìn)行鐵磁諧振分析、涌流計(jì)算等分析時(shí)，先要取得其勵(lì)磁特性曲線。
[0003] 目前勵(lì)磁特性測(cè)試應(yīng)用最廣泛、測(cè)量電路最簡(jiǎn)單的是工頻伏安特性法，當(dāng)前電壓 互感器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)建議使用電流有效值獲取勵(lì)磁特性數(shù)據(jù)，隨著電流增大，鐵芯發(fā)生飽和后 電流波形發(fā)生畸變。勵(lì)磁特性實(shí)際是一系列電壓磁滯回線頂點(diǎn)的連線，對(duì)應(yīng)著工頻周期內(nèi) 電流峰值和磁鏈數(shù)值，電流波形畸變后，電流有效值與電流峰值之間對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生變化，此 時(shí)使用電流有效值求取勵(lì)磁特性將產(chǎn)生較大誤差。電壓互感器諧振過(guò)電壓計(jì)算等理論計(jì) 算、故障分析需要使用完整的勵(lì)磁特性曲線，當(dāng)勵(lì)磁特性曲線飽和段出現(xiàn)較大誤差時(shí)，分析 計(jì)算產(chǎn)生困難，因此使用電流有效值法獲取電壓互感器勵(lì)磁特性存在缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于勵(lì)磁 特性定義的電壓互感器勵(lì)磁特性求取方法，通過(guò)分析電壓互感器電壓平均值和電流波形諧 波特性得到電壓互感器包含飽和段的勵(lì)磁特性，可用于故障診斷、諧振分析計(jì)算。
[0005] 為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法，其包 括如下步驟：
[0006] a)設(shè)定一系列測(cè)試電壓，如……Ui等；
[0007] b)在某一測(cè)試電壓(如Ui)下，獲取電壓互感器繞組兩端電壓和電流工頻穩(wěn)態(tài)實(shí)時(shí) 波形數(shù)據(jù)，其余繞組開(kāi)路；
[0008] c)應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波分析以獲取該繞組電流波形峰值； [0009] d)應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)電壓波形數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值分析以獲取該繞組磁鏈數(shù)值；
[0010] e)根據(jù)電流波形峰值和磁鏈數(shù)值在勵(lì)磁特性圖上作出該測(cè)試電壓下的點(diǎn)；
[0011] f)重復(fù)步驟b)_e)，完成所有測(cè)試電壓下勵(lì)磁特性點(diǎn)測(cè)試；
[0012] g)對(duì)所有點(diǎn)用折線連接，得到完整勵(lì)磁特性曲線。
[0013] 本發(fā)明通過(guò)分析電壓互感器電壓平均值和電流波形諧波特性，利用電壓波形數(shù)據(jù) 平均值得到電壓互感器兩端磁鏈數(shù)值，利用電流諧波分析獲取工頻周期內(nèi)電流波形峰值， 得到包含電壓互感器飽和段的勵(lì)磁特性。
[0014] 進(jìn)一步，步驟c)中，采用MATLAB計(jì)算軟件對(duì)電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波分析，得到電流 波形峰值與各奇次諧波電流峰值的關(guān)系式為：
[0015] '
[0016]式中，imax為電流波形峰值，i2k+i為第2k+l次諧波電流峰值，2m+l為計(jì)算時(shí)所用最 大諧波次數(shù)(可取29)。
[0017] 進(jìn)一步，步驟d)中，采用MATLAB計(jì)算軟件對(duì)電壓波形數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值分析，得到繞 組磁鏈數(shù)值與各次電壓平均值的關(guān)系式為：
[0018]
[0019] 式中，IW為電壓波形從過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始1/4周期的平均值，一個(gè)周期為0.02s，!lwx為該 繞組磁鏈數(shù)值。
[0020] 進(jìn)一步，所述的Uave與電壓波形離散點(diǎn)構(gòu)成的數(shù)組Ul的關(guān)系式為：
[0021]
[0022]式中，J為采集得到的電壓波形數(shù)組UL的數(shù)組長(zhǎng)度。
[0023]與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明考慮了電流波形畸變對(duì)電壓互感器勵(lì)磁特性求取的影 響，能夠更為準(zhǔn)確地獲取包含飽和段的電壓互感器勵(lì)磁特性曲線。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0025]圖2為本發(fā)明應(yīng)用于10kV電壓互感器發(fā)生飽和時(shí)電壓、電流波形圖（其勵(lì)磁電壓為 1.2倍額定電壓）。
[0026]圖3為本發(fā)明應(yīng)用于10kV電壓互感器求取的勵(lì)磁特性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]以某10kV電壓互感器為例，下面運(yùn)用本發(fā)明所述的求取方法對(duì)電壓互感器勵(lì)磁特 性進(jìn)行求取，具體步驟如下：
[0029] ①設(shè)定一系列測(cè)試電壓。測(cè)試電壓包含0.2、0.5、0.8、1.0、1.2倍額定電壓。
[0030] ②獲取每個(gè)電壓下電壓互感器兩端電壓、電流波形數(shù)據(jù)。以1.2倍額定電壓測(cè)試為 例，所得電壓、電流波形如圖2所示。
[0031 ]③應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)電流波形進(jìn)行諧波分析，獲得各次諧波峰值如表1:
[0032] 表1 1.2倍額定電壓勵(lì)磁下電流諧波結(jié)果
[0033]
L〇〇34」由表2各次諧波電流峰值，通過(guò)式（1)
計(jì)算得到電流波形峰值，為0.179A。
[0035] :
.⑴
[0036] 式中，imax為電流波形峰值，i2k+1為第2k+l次諧波電流峰值，2k+l值最大可取14。 [0037]④應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)電壓波形進(jìn)行平均值分析，通過(guò)式（2)獲取磁鏈數(shù)值，結(jié)果 為：37.72Wb。
[0038]
(2)
[0039] 式中，為電壓波形從過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始1/4周期的平均值，一個(gè)周期為0.02s，!lwx為該 繞組磁鏈數(shù)值。
[0040] 其中Uave與電壓波形離散點(diǎn)構(gòu)成的數(shù)組Ul的關(guān)系為公式(3):
[0041]
(3:):
[0042]式中，J為采集得到的電壓波形數(shù)組UL的數(shù)組長(zhǎng)度。
[0043] ⑤重復(fù)步驟②-步驟④，對(duì)步驟①中所有電壓下的測(cè)試波形求取電流峰值imax磁鏈 數(shù)值iwx，結(jié)果如表2所示。使用折線連接上述點(diǎn)，獲取電壓互感器勵(lì)磁特性曲線，如圖3所 不。
[0044] 表2勵(lì)磁曲線測(cè)試結(jié)果
[0045]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法，其包括如下步驟： a) 設(shè)定一系列測(cè)試電壓； b) 在某一測(cè)試電壓下，獲取電壓互感器繞組兩端電壓和電流工頻穩(wěn)態(tài)實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)， 其余繞組開(kāi)路； c) 應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波分析以獲取該繞組電流波形峰值； d) 應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)電壓波形數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值分析以獲取該繞組磁鏈數(shù)值； e) 根據(jù)電流波形峰值和磁鏈數(shù)值在勵(lì)磁特性圖上作出該測(cè)試電壓下的點(diǎn)； f) 重復(fù)步驟b)-e)，完成所有測(cè)試電壓下勵(lì)磁特性點(diǎn)測(cè)試； g) 對(duì)所有點(diǎn)用折線連接，得到完整勵(lì)磁特性曲線。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法，其特征在于，步驟c)中， 采用MATLAB計(jì)算軟件對(duì)電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波分析，得到電流波形峰值與各奇次諧波電流 峰值的關(guān)系式為： .m . Z：max· ^ k=〇. 式中，imax為電流波形峰值，i2k+i為第2k+l次諧波電流峰值，2m+l為計(jì)算時(shí)所用最大諧波 次數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法，其特征在于，步驟d)中， 采用MATLAB計(jì)算軟件對(duì)電壓波形數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值分析，得到繞組磁鏈數(shù)值與各次電壓平均 值的關(guān)系式為： U '皿 200 式中，Uave為電壓波形從過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始1/4周期的平均值，一個(gè)周期為0.02s，!lwx為該繞組 磁鏈數(shù)值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法，其特征在于，所述的Uave 與電壓波形離散點(diǎn)構(gòu)成的數(shù)組Ul的關(guān)系式為： Σ!^Ι = :， 式中，J為采集得到的電壓波形數(shù)組UL的數(shù)組長(zhǎng)度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電壓互感器勵(lì)磁特性曲線求取方法。目前，大部分試驗(yàn)單位采用利用電壓平均值和電流有效值求取獲取勵(lì)磁特性的方法，該方法存在一定的局限性。本發(fā)明通過(guò)分析電壓互感器電壓平均值和電流波形諧波特性，利用電壓波形數(shù)據(jù)平均值得到電壓互感器兩端磁鏈數(shù)值，利用電流諧波分析獲取工頻周期內(nèi)電流峰值，得到包含電壓互感器飽和段勵(lì)磁特性。本發(fā)明考慮了電壓互感器飽和后電壓、電流波形畸變對(duì)勵(lì)磁特性數(shù)據(jù)求取的影響，能夠更為準(zhǔn)確地獲取包含飽和段的電壓互感器勵(lì)磁特性。
【IPC分類(lèi)】G01R35/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105467347
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510789937
【發(fā)明人】李特, 周?chē)?guó)良, 胡文堂, 金涌濤, 金宇波, 馮宇哲
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月17日