本發(fā)明屬于牽引供電系統(tǒng)牽引變壓器繼電保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于牽引網(wǎng)變壓器的勵磁涌流識別方法。

背景技術(shù)：

牽引變壓器作為牽引供電系統(tǒng)中最重要的部分，其可靠、安全運行對整個牽引供電系統(tǒng)的安全運行有著重要意義。勵磁涌流是引起變壓器主保護差動保護誤動的主要因素之一。如何快速準確地識別變壓器勵磁涌流與內(nèi)部故障，有助于提升牽引網(wǎng)變壓器保護工作的可靠性。

近年來，國內(nèi)外學者對變壓器識別勵磁涌流問題提出很多方法，按照利用電氣量可分為：1)電流特征方法；2)電壓特征方法；3)電流電壓復合特征方法。

1、電流特征的勵磁涌流識別方法：主要包括二次諧波法、間斷角法、波形對稱法等。二次諧波法具有原理簡單易于實現(xiàn)的特點，但受暫態(tài)電流特性和變壓器磁化特性影響較大，且二次諧波制動門檻整定困難。間斷角法主要是根據(jù)牽引變壓器產(chǎn)生勵磁涌流時差動電流有明顯的間斷角特征，而故障時差動電流則無明顯的間斷角特征。波形對稱性對于閾值的選取沒有一個確定的依據(jù)，只是憑借工程經(jīng)驗進行選取。

2、電壓特征的勵磁涌流識別方法：主要包括磁通法、差有功法、變壓器等效電路法等。磁通法能較好地反映了變壓器的暫態(tài)過程，但對變壓器本身的特性及參數(shù)依賴性較強。差有功法充分利用了變壓器的電壓和電流信息對變壓器的狀態(tài)進行識別，但門檻值的整定較為困難。變壓器等效電路雖然不需要變壓器的磁化曲線，但對變壓器的繞組參數(shù)有著較高的要求。

3、電壓電流復合特征的勵磁涌流識別方法：主要包括磁通特性、功率差分原理等。由于變壓器剩磁獲取困難，勵磁涌流情況下得到的ψ-i_d曲線將偏離磁化曲線，從而導致磁通特性方法的誤判，同時存在分區(qū)困難和制動系數(shù)閾值整定復雜。功率差動法需要避開涌流時變壓器第1周期的充電過程，導致判別延時；勵磁涌流時銅損耗精確計算困難，故利用該原理識別涌流時閾值整定較為困難。

此外，也有學者結(jié)合模糊邏輯、小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能技術(shù)進行勵磁涌流識別方法，但智能算法識別涌流存在較大的不確定性且實現(xiàn)算法復雜、計算量大，短期內(nèi)難以有效應(yīng)用于實際工程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有牽引系統(tǒng)變壓器勵磁涌流識別的不足，本發(fā)明的目的是提供一種適用于牽引網(wǎng)變壓器的勵磁涌流識別方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的變壓器差動保護誤動作的問題。

本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種適用于牽引網(wǎng)變壓器的勵磁涌流識別方法，包括以下步驟：

步驟1：采集變壓器A、B、C三相電流i_φ(k)，其中，φ＝A,B,C，并對各相電流進行差分處理；

步驟2：計算一個工頻周期T內(nèi)的三相電流變化率i′_diff-φ(k)；

步驟3：任意讀取T/2周期數(shù)據(jù)窗，并逐點順次向后推移計算三相電流變化率i′_diff-φ(k)及相鄰整數(shù)倍半個周期的采樣點數(shù)所對應(yīng)的三相電流變化率分別計算變化率絕對值差值及變化率絕對值和值其中k為采樣點數(shù)、N為一個工頻計算周期的采樣點數(shù)，n＝1,2,......；

步驟4：根據(jù)三相電流變化率與其相鄰半個周期的采樣點數(shù)所計算的三相電流變化率的差值累加值Δi′_diff-φ-1與和值累加值Δi′_diff-φ-2，依據(jù)以下涌流識別判據(jù)識別涌流和內(nèi)部故障，

其中，K_res為制動門檻；n為整數(shù)值；在一個周期內(nèi)，A、B、C三相電流只要有一相滿足上述涌流識別判據(jù)，則判為涌流，變壓器差動保護閉鎖；否則判為內(nèi)部故障。

步驟1具體為：對變壓器的三相電流i_A(k)、i_B(k)、i_C(k)進行采集，計算各相差分電流i_diff-A(k)＝i_A(k)-i_A(k-1)、i_diff-B(k)＝i_B(k)-i_B(k-1)、i_diff-C(k)＝i_C(k)-i_C(k-1)，其中，k＝2,3,4…。

步驟2具體為：計算各相差分電流i_diff-A(k)、i_diff-B(k)、i_diff-C(k)在一個工頻計算周期T內(nèi)的電流變化率i′_diff-φ(k)：

電流變化率：

其中，k為采樣點數(shù)，T_s為采樣周期。

步驟3具體為：將步驟2在某個采樣點計算所得的三相電流變化率與其相鄰半個周期的采樣點數(shù)所對應(yīng)的三相電流變化率絕對值作差，將N/2個計算值累加得到Δi′_diff-φ-1，即：

然后對此采樣點所對應(yīng)的三相電流變化率與其相鄰半個周期的采樣點數(shù)所對應(yīng)的三相電流變化率絕對值求和，將N/2個計算值累加得到Δi′_diff-φ-2，即

K_res取值為0.2，n取1～3。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明一種利用間斷角和非對稱性復合特征的勵磁涌流識別方法，充分利用了牽引變壓器勵磁涌流時波形特征，采用微分計算處理放大了弱電流工況下的勵磁涌流與內(nèi)部故障電流的間斷角與尖頂波形特征差異，有望提高牽引系統(tǒng)變壓器差動保護的涌流識別性能。本發(fā)明的勵磁涌流識別方法，鑒于變壓器勵磁涌流和內(nèi)部故障時涌流的間斷角及尖頂波特征差異，實現(xiàn)涌流與內(nèi)部故障的準確識別。在內(nèi)部故障時，微分處理后的故障電流波形呈顯著的周期性正弦波特征在任意半個工頻計算周期內(nèi)，至少存在一個電流變化極值點且電流具有對稱性特征；變壓器空載合閘產(chǎn)生勵磁涌流時，由于涌流的間斷角及尖頂波特征，微分后的電流僅在尖頂波區(qū)域內(nèi)存在電流變化極值點且電流不具有對稱性特征。因此，利用這一電流變化特征可以實現(xiàn)涌流與內(nèi)部故障的可靠判別，減少了直流分量的影響，而且該方法原理簡單，計算量小，識別準確率較高，易應(yīng)用于工程實踐中。與其他勵磁涌流識別原理相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：

(1)利用變壓器勵磁涌流電流的間斷角和尖頂?shù)膹秃咸卣鳎岣吡死秒娏髁刻卣髯R別勵磁涌流的適用性；

(2)利用微分出后的電流是否仍具有間斷角及電流變化極值點是否具有對稱性，可以快速準確地識別勵磁涌流。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明一種利用間斷角和非對稱性復合特征的勵磁涌流識別方法的流程圖。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細闡述，但本發(fā)明不限于該實施例。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選施例中詳細說明具體的細節(jié)。

本發(fā)明的原理為：變壓器勵磁回路相當于變壓器內(nèi)部故障的故障支路，當變壓器鐵芯飽和時，會產(chǎn)生很大勵磁涌流并且流入差動繼電器中，引起差動保護誤動作。由于勵磁電流很大，若用動作電流來躲過其影響，差動保護在變壓器內(nèi)部故障時靈敏度將會降低。鑒于此，本發(fā)明利用勵磁涌流與內(nèi)部故障電流波形特征差異來識別勵磁涌流進而防止勵磁涌流引起差動保護的誤動作。由于在內(nèi)部故障時，經(jīng)微分處理后的故障電流在任意半個工頻計算周期內(nèi)，至少存在一個電流變化極值點且電流具有對稱性特征；變壓器空載合閘時，經(jīng)微分處理后的電流是具有間斷角特征，且僅在尖頂波區(qū)域內(nèi)存在電流變化極值點且電流不具有對稱性特征。因此，利用這一電流變化特征可以實現(xiàn)涌流與內(nèi)部故障的可靠判別。

本發(fā)明一種利用間斷角和非對稱性復合特征識別勵磁涌流的方法，具體的流程如圖1所示，按照以下步驟實施：

步驟1：采集變壓器三相電流i_φ(k)，其中，φ＝A,B,C，分別代表變壓器三相電路的其中一相，即i_A(k)、i_B(k)、i_C(k)，計算各相差分電流i_diff-A(k)＝i_A(k)-i_A(k-1)、i_diff-B(k)-i_B(k)-i_B(k-1)、i_diff-C(k)＝i_C(k)-i_C(k-1)，其中，k＝2,3,4…；

由于變壓器繞組呈電感性，勵磁涌流與內(nèi)部故障電流均含有部分非周期分量，利用差分處理以減小非周期分量的影響。

步驟2：計算工頻周期T內(nèi)的三相電流變化率i′_diff-φ(k)，具體為：

計算各相差分電流i_diff-A(k)、i_diff-B(k)、i_diff-C(k)在一個工頻計算周期T內(nèi)的電流變化率i′_diff-φ(k)即

電流變化率：

其中，k為采樣點數(shù)，T_s為采樣周期；

步驟3：利用判據(jù)識別涌流和內(nèi)部故障：

將步驟2在某個采樣點計算所得的三相電流變化率與其相鄰半個周期的采樣點數(shù)所對應(yīng)的三相電流變化率絕對值作差，將N/2個計算值累加得到Δi′_diff-φ-1即

然后對此采樣點所對應(yīng)的三相電流變化率與其相鄰半個周期的采樣點數(shù)所對應(yīng)的三相電流變化率絕對值求和，將N/2個計算值累加得到Δi′_diff-φ-2即

步驟4具體為：

根據(jù)步驟3的三相電流變化率與其相鄰半個周期的采樣點數(shù)所計算的三相電流變化率的差值累加值Δi′_diff-φ-1與和值累加值Δi′_diff-φ-2，依據(jù)以下涌流識別判據(jù)識別涌流和內(nèi)部故障：

其中，K_res為制動門檻，考慮電流互感器的測量誤差及計算誤差，K_res取值為0.2；n取整數(shù)，根據(jù)判別的可靠性取值，可取1～3。

在一個周期內(nèi)，由于勵磁涌流經(jīng)微分處理后的電流僅在尖頂波區(qū)域內(nèi)存在電流變化極值點且電流不具有對稱性特征，而內(nèi)部故障經(jīng)微分處理后的故障電流至少存在一個電流變化極值點且極值點具備對稱性特點。因此三相電流只要有一相滿足上述涌流識別判據(jù)，則判為涌流，變壓器差動保護閉鎖；否則判為內(nèi)部故障。

本發(fā)明方法利用牽引變壓器勵磁涌流與內(nèi)部故障電流特征差異，提出了一種利用間斷角和非對稱性特征的勵磁涌流與內(nèi)部故障識別方法。該方法利用牽引變壓器產(chǎn)生勵磁涌流時差動電流有明顯的間斷角特征及電流變化極值點不具有對稱性特點，而故障時差動電流中沒有明顯的間斷角特征以及至少存在一個極值點且極值點具備對稱性的特點區(qū)分勵磁涌流與故障電流角特性，該方法原理簡單，計算量小，具有工程應(yīng)用價值。

以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非僅限于本發(fā)明的實施范圍，凡依本發(fā)明專利范圍的內(nèi)容所做的等效變化和修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。