[发明专利]一种基于时频特征量的变压器励磁涌流鉴别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于时频特征量的变压器励磁涌流鉴别方法，属于变压器继电保护技术领域。

背景技术

变压器是电力系统中联系不同电压等级网络不可缺少的重要设备，其安全运行直接关系到整个电力系统能否稳定连续地工作。变压器保护种类繁多，在众多种类的变压器保护中，纵联差动保护能较好地满足继电保护当中选择性、速动性、灵敏性和可靠性要求，是变压器主保护主要形式。纵差保护利用变压器一次侧电流与二次侧电流的差作为差流，差流超过某个整定值，即判断为内部故障。理论上，目前广泛采用的纵差保护只能用于由纯电阻组成的设备。然而，变压器具有和母线、发电机等完全不同的特性，其两侧是通过铁芯电磁场将一次侧与二次侧联系在一起的可饱和非线性设备，而非一个纯电路结构，变压器空载合闸、过励磁、外部故障电压恢复等情况下基尔霍夫电流定律（KCL）不在成立，变压器两侧差流将引起差动保护误动作。因而无论是传统的模拟式差动保护以及当下的数字式差动保护，均需要有效识别励磁涌流，以保证在空载合闸以及外部故障消除后的电压恢复过程中保护不会误动作。

现场主要采用二次谐波制动原理防止励磁涌流给纵差保护带来的影响，但随着变压器铁磁材料的改进，饱和时二次谐波成分显著减少，此时差动保护可能会误动作；受超高压长输电线路并联电容和分布电容的影响，当变压器内部发生严重故障时，电感和电容之间的谐振可使短路电流中的谐波成分明显增加，有可能引起差动保护延时动作。当电流互感器饱和时，由于传变到二次侧的励磁涌流产生反向电流，波形变形，造成涌流间断角消失，使得依靠波形间断角特征的励磁涌流识别技术失效。近年来采样值差动原理、波形对称原理、波形叠加原理、波形相关性分析法和波形拟合法被提出。其中，采样值差动原理是间断角原理的衍生，波形对称原理是间断角原理的改进，而波形叠加原理、波形相关性分析法和波形拟合法则是波形对称原理的衍生改进。以上各种原理的保护整定较为困难，应用中智能根据实际情况，通过实验的方式设定或修正，存在误判的隐患。因而目前励磁涌流识别方法种类繁多，但完善程度、适用性仍有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高变压器正确、快速地识别励磁涌流的能力，提出一种基于时频特征量的变压器励磁涌流鉴别方法。

本发明的技术方案是：若变压器差动电流大于整定值，利用离散小波分解对其连续N个滑动时窗内的数据进行分解，分别计算每个滑动时窗内差动电流总能量E_j和各频带能量和Ed_i，求取一个时窗内各子频带能量百分比E_ij，并形成特征矩阵W_TF。计算两个相邻时窗内                                                和的综合时频特征相关系数。当ρ_j,j+1<ρ_th时，令ρ_j,j+1=1，否则ρ_j,j+1=0。利用相关系数表征差流信号的时频特性及其变化规律，并结合综合相关系数构成励磁涌流识别判据。

具体步骤如下：

（1）若变压器差动电流大于整定值，利用离散小波分解对其连续N个滑动时窗内的数据进行分解。

（2）时频特征矩阵计算

求取每个滑动时窗内各频带能量百分比：首先根据式（1）计算每个滑动时窗内差动电流总能量E_j；其次根据式（2）计算每个滑动时窗内各频带能量和Ed_i；最后根据式（3）求取一个时窗内各子频带能量百分比E_ij。

                              （1）

                               （2）

                             （3）

式中j=1…K、K=400，为每个时窗内采样点；为每个采样点的差动电流幅值；i=1…M、M=8为DWT分解层数，为差动电流小波分解后第i层第n点的幅值。