淺析變壓器勵(lì)磁涌流的識(shí)別

近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多鑒別勵(lì)磁涌流和短路電流的新原理和新方法，本文對(duì)當(dāng)前應(yīng)用和研究的變壓器主保護(hù)勵(lì)磁涌流鑒別原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

一、經(jīng)典方法

（1）二次諧波原理。勵(lì)磁涌流中含有較大的偶次諧波分量，并且二次諧波分量最大。因此計(jì)算出差流中的二次諧波分量，如果其值較大就可以判斷為勵(lì)磁涌流。常用如下的判別式：Id2/Id1>K，式中：Id1、Id2分別是差流中的基波和二次諧波幅值；K為二次諧波制動(dòng)比，常取值為0.15～0.20。二次諧波制動(dòng)原理簡(jiǎn)單明了，在常規(guī)保護(hù)中有較多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，用微機(jī)實(shí)現(xiàn)比常規(guī)保護(hù)更容易。因此，目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際投入運(yùn)行的變壓器微機(jī)保護(hù)大都采用這個(gè)原理。（2）間斷角原理。間斷角原理率先由我國(guó)提出并制成樣機(jī)，其模擬式保護(hù)裝置已經(jīng)得到應(yīng)用。間斷角原理是基于勵(lì)磁涌流波形中有較大的間斷這個(gè)特征實(shí)現(xiàn)其鑒別的。一般采用的判據(jù)為：當(dāng)差流的間斷角大于65°時(shí)，判別為勵(lì)磁涌流；當(dāng)間斷角小于65°且波寬大于140°時(shí)，則判別為可能不是勵(lì)磁涌流，并短時(shí)開放出口比率差動(dòng)繼電器。與二次諧波制動(dòng)原理相比，間斷角原理有如下優(yōu)點(diǎn)：利用了勵(lì)磁涌流明顯的波形特征，能清楚地區(qū)分內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流；一般采用分相涌流判別方法，在變壓器內(nèi)部故障時(shí)能迅速跳閘；具備一定的抗過勵(lì)。間斷角原理的微機(jī)實(shí)現(xiàn)在技術(shù)上是可行的，但硬件復(fù)雜且成本較高，在實(shí)用化過程中要作進(jìn)一步經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。（3）波形對(duì)稱原理。波形對(duì)稱原理是對(duì)變壓器的電流波形進(jìn)行分析的一種方法。首先將流入繼電器的差流進(jìn)行微分，將微分后差流的前半波與后半波作對(duì)稱比較，根據(jù)比較的結(jié)果去判斷是否發(fā)生了勵(lì)磁涌流。這種方法實(shí)際上是間斷角原理的推廣。它的提出正是基于對(duì)勵(lì)磁涌流導(dǎo)數(shù)的波寬及間斷角的分析，但是它比間斷角原理容易實(shí)現(xiàn)，克服了間斷角原理對(duì)微機(jī)硬件要求太高的缺點(diǎn)。該方法的作者對(duì)其進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其有效性，至于能否得到實(shí)際應(yīng)用，尚需時(shí)間檢驗(yàn)。（4）高頻分量原理?？蛰d合閘產(chǎn)生勵(lì)磁涌流時(shí)，電壓有較大的躍變，從而會(huì)產(chǎn)生較大的高頻電流；而在系統(tǒng)內(nèi)外故障時(shí)，都不會(huì)有太大的高頻電流。因此，測(cè)量出電流中的高頻分量，并進(jìn)行一系列的判斷就能區(qū)別出勵(lì)磁涌流。這種方法從根本上來說，也是間斷角原理的一種推廣，它也存在如下問題：對(duì)微機(jī)保護(hù)來講，要獲得高頻分量，勢(shì)必提高采樣頻率，從而增加技術(shù)難度和成本；可能會(huì)受到系統(tǒng)諧波影響；能否經(jīng)受環(huán)境高頻噪聲的考驗(yàn)。因此，這種方法的實(shí)用性需要進(jìn)一步的研究。（5）磁特性原理。磁特性原理考慮變壓器的勵(lì)磁特性，能完全消除勵(lì)磁涌流的影響。但需要知道繞組的漏感，這在實(shí)際工作中是不太可能的。

二、現(xiàn)代方法

（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于變壓器保護(hù)領(lǐng)域。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以綜合幾種原理對(duì)電氣量的采樣值分別提取形成特征量來形成區(qū)分勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的模式分類器。雖然訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行當(dāng)中計(jì)算速度非常快，但在訓(xùn)練時(shí)，需要大量的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)得來非常困難。由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，利用仿真訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不太適用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)。（2）利用小波理論。小波變換理論（Wavelet

Transform Theory）是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的應(yīng)用數(shù)學(xué)分支。小波變換具有多分辨率（即多尺度）的特點(diǎn)，可以由粗到精地逐步觀察信號(hào)。因此有人把小波變換譽(yù)為分析信號(hào)的數(shù)學(xué)顯微鏡，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包括變壓器保護(hù)的勵(lì)磁涌流識(shí)別在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。文獻(xiàn)[3]介紹了在這方面的一些研究結(jié)果，并指出其思路均為對(duì)所給信號(hào)進(jìn)行波形分析，提取信號(hào)波形在不同頻帶下的特征量作為判別的依據(jù)。同時(shí)也指出了它們的不足：在波形提取過程中，都是以仿真實(shí)驗(yàn)波形為基礎(chǔ)的，而實(shí)際波形受到的干擾更為嚴(yán)重，其波形中含有更多諧波，所以小波理論的實(shí)用化需要進(jìn)一步分析與判斷。（3）模糊集合方法。由于變壓器發(fā)生故障時(shí)的特征與勵(lì)磁涌流時(shí)的狀態(tài)有很多相似之處，使得變壓器故障的區(qū)分變得非常復(fù)雜而且難以取得很好的效果。如果只是根據(jù)單一的判據(jù)，利用判據(jù)所要求的固定的整定值，總是存在著一定的局限性。所以，考慮利用模糊集合理論和模糊模式識(shí)別的方式來區(qū)分變壓器的故障狀態(tài)，不失為一種好的方法，所以這種理論也成為研究的熱點(diǎn)之一。因?yàn)榫C合多個(gè)反映系統(tǒng)狀態(tài)的特征量，辨識(shí)具有相似特點(diǎn)的不同事物，正是模糊集合理論的優(yōu)勢(shì)所在。

大型變壓器是電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，尋求一個(gè)安全、可靠、靈敏的變壓器保護(hù)方案，一直是國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)學(xué)者們研究的熱點(diǎn)問題。本文在對(duì)變壓器勵(lì)磁涌流的識(shí)別方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，將其分為經(jīng)典經(jīng)典方法和傳統(tǒng)方法，為工作人員識(shí)別變壓器勵(lì)磁涌流提供了借鑒和幫助。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]Moises Gomez-Morante，Denise W，Nicoletti A.Wavelet-based

Differential Transformer Protection[J]．IEEE Transactions on Power

Delivery．1999，14（4）

[2]張傳利，黃益莊，馬曉旭等．改進(jìn)遞歸小波在變壓器保護(hù)中的應(yīng)用研究[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化．1999，23（17）：20～22

[3]李貴存，劉萬順，賈清泉等．一種利用小波原理防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的新算法[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2001，25（7）：48～51，55