[发明专利]励磁涌流检测方法、励磁涌流制动方法及其装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及变压器保护技术，尤其涉及一种用于检测变压器空载合闸时产生的励磁涌流的方法及装置，以及励磁涌流制动方法及装置。

背景技术

在电力系统中，当变压器空载合闸时会出现瞬间的大电流，例如6~8倍于变压器的额定电流。这种在变压器合闸时出现的瞬间大电流就是本领域所称的“励磁涌流”。由此，当变压器空载合闸时，励磁涌流的出现很可能误触发变压器的差动保护动作，从而在合闸后的瞬间内变压器立即自动跳闸。

“励磁涌流”的出现主要原因在于变压器在空载合闸时其铁芯迅速达到严重饱和，同时励磁阻抗大幅度降低，由此出现了大幅值的励磁涌流。励磁涌流的特点是涌流的数值很大，可达到变压器额定电流的6～8倍，甚至达到变压器额定电流的10倍。再者，励磁涌流中含有大量的直流分量及高次谐波分量，其波形多为偏向时间轴一侧，而且励磁涌流的波形可能是间断的。此外，励磁涌流的衰减特性与变压器的时间常数有关。励磁涌流一般在出现0.5～1s之后减小到通常不超过0.25～0.5倍的额定电流，但是对于大容量变压器，其全部衰减时间可能达到几十秒。

为了避免变压器的差动保护因励磁涌流而误动作，当前电力系统中配置的变压器主保护一般包括与励磁涌流相关的二次谐波制动的差动保护。在主保护双重化的要求下，很多厂家除配置二次谐波制动的差动保护外，还利用波形特征，配置了如基于间断角原理、波形对称原理等实现涌流制动的差动保护。其中，间断角原理用在微机保护时因对硬件要求高，实现方法较困难。基于波形对称原理的涌流制动判据，由于构成简单，对硬件要求相对不高，较适宜以此作为有别于二次谐波制动的、且与差动保护相配合的变压器主保护的基础。

中国专利申请CN1182297A公开了一种基于波形对称的励磁涌流判别方法。该方法通过比较前后两个半波的采样点值来确定电流的波形是否对称。如果对称则为故障电流；如果不对称则为励磁涌流。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种新型的变压器励磁涌流检测方法和装置，以及相应的变压器差动保护闭锁方法和装置，以便较为准确地识别出励磁涌流。

根据本发明一个方面，本发明提出了一种用于变压器的励磁涌流检测方法，包括：获得变压器每一个交流相的差动电流ix(n)；判断所述三个交流相中是否有任一相的差动电流ix(n)超过预定的电流阈值；如果存在任一交流相的差动电流ix(n)超过预定的电流阈值，则针对每一交流相，基于一个周期内所获得的该交流相的差动电流，计算出用于波形对称判别的至少两个因子（Ax,Bx）；针对每一种因子，获取三个交流相所对应的三个因子中的最大值，作为该因子的最大相因子；基于所获得的最大相因子，利用波形对称判别算法，计算出相应的波形对称系数kmax；若波形对称系数kmax符合波形不对称要求且存在任一交流相的差动电流ix(n)超过预定的电流阈值，则确定为出现励磁涌流。优选地，所述计算至少两个因子的步骤还包括：滤除采样的差动电流ix(n)的直流分量，得到差动电流的差分值i’x(n)。

根据本发明一个优选实施例，所述用于波形对称判别的因子包括：第一因子（Ax），其为相差半个周期的两个差动电流差分值之和的函数；第二因子（Bx），其为相差半个周期的两个差动电流差分值之差的函数。优选地，所述用于第一因子（Ax）的函数为所述之和的模值在半个周期内的累积值；所述用于第二因子（Bx）的函数为在半个周期内所述之差的模值的累积。更为优选地，所述波形对称系数kmax为所述第一因子（Ax）的最大相因子除以所述第二因子（Bx）的最大相因子。其中，所述差动电流差分值i’x(n)由向前差分法求得。

根据本发明另一个方面，本发明提出一种用于变压器的励磁涌流制动方法，包括：按照上述方法确定流过所述变压器的当前电流是否为励磁涌流；如果是励磁涌流，则闭锁所述变压器的差动保护。