[发明专利]基于电感振荡特性的串联电抗器电弧性匝间短路故障识别方法及系统

说明书

本发明公开了基于电感振荡特性的串联电抗器电弧性匝间短路故障识别方法及系统，数据采集模块：用于实时地采集串抗母线电压和串抗支路电流并进行降噪处理；数据处理模块：用于构建基于时变电感的串抗支路电路方程，基于降噪处理后的串抗母线电压和串抗支路电流，根据正常状态下的串抗电感值与电容器电容值，计算实时的串联电抗器的电感值序列；判断模块：用于构建串抗电弧性匝间短路故障识别判据，根据实时的串联电抗器的电感值序列是否满足电弧性匝间短路故障识别判据，来确定是否发生了匝间短路故障。本发明具有可靠性高、抗干扰能力强的优点，能够在串抗匝间短路故障早期及时的发现故障并发出预警信息，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电抗器领域，尤其涉及一种基于电感振荡特性的串联电抗器电弧性匝间短路故障识别方法及系统。

背景技术

干式空心电抗器的运行故障主要是由于线圈受潮、局部放电电弧、局部过热和绝缘烧损等导致线圈匝间绝缘击穿引起，其主要表现为外表面树枝放电、滑闪、局部击穿、匝间短路和烧损等。国内外大量资料和实际运行经验表明：匝间绝缘发生短路故障是造成干式空心电抗器烧毁的主要原因。长时间的放置在户外运行后，干式空心电抗器表面绝缘层会出现局部粉化，形成微小的局部放电电弧。随着时间的增长，电抗器表面的微小局部放电会逐渐演变成电弧放电，最终导致电抗器发生匝间短路，在放电过程中，电抗器的电感值也会产生一周期振荡的分量。在整个发展过程中，电抗器局部温度过高会加剧包封的绝缘老化速度，最终导致干式空心电抗器匝间短路进而引起着火燃烧。

同并联电抗器(以下简称并抗)一样，串抗电抗器(以下简称串抗)的匝间短路故障电流亦为匝间环流，并且由于串抗故障后其电抗值下降，导致并联电容器串联电抗器支路电流不增反降，因此用于检测电容器故障的继电保护根本无法检测到故障的存在。目前，国内外还没有专门针对串抗的匝间短路故障保护措施，绝大多数串抗均处在无保护运行状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电感振荡特性的串联电抗器电弧性匝间短路故障识别方法及系统，以解决目前串联电抗器无法在故障早期及时预警，不能及时切除出现匝间短路故障的串联电抗器，导致事故扩大，影响电网安全运行的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于电感振荡特性的串联电抗器电弧性匝间短路故障识别方法，包括如下过程：

实时地采集串抗母线电压和串抗支路电流并进行降噪处理；

构建基于时变电感的串抗支路电路方程，基于降噪处理后的串抗母线电压和串抗支路电流，根据正常状态下的串抗电感值与电容器电容值，计算实时的串联电抗器的电感值序列；

构建串抗电弧性匝间短路故障识别判据，根据实时的串联电抗器的电感值序列是否满足电弧性匝间短路故障识别判据，来确定是否发生了匝间短路故障。

优选的，串抗母线电压和串抗支路电流分别利用小波阈值降噪处理的方法进行降噪处理。

优选的，对采集到的串抗母线电压二次侧的数据乘上电压互感器的变比，得到一次侧的电压数据，对采集到的串抗支路电流二次侧的数据乘上电流互感器的变比，得到一次侧的电流数据，然后再进行降噪处理。

优选的，利用小波阈值降噪处理的方法进行降噪处理时，小波基函数选择为Db8，小波变换多尺度分解层数设置为3或者4。

优选的，基于时变电感的串抗支路电路方程如下：

式中，x代表电感的各相，电感的各相分别为A相、B相和C相，L'表示时变电感，C为正常工况下的并联电容器电容值，u_x为x相串抗支路相电压，i_x为x相串抗支路相电流，u₀为中性点电压，t为时间，R为串抗支路的等效电阻值。