基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，步驟包括：初始化設(shè)置第一整定值、第二整定值和第三整定值；以指定采樣頻率對變壓器差動電流進行均勻不間斷采樣得到采樣值序列；如果差動電流的當前有效值小于第一整定值，則退出；否則，針對當前的采樣值序列，計算最近一個工頻周波的差動電流的峭度值和偏度值；如果峭度值大于第二整定值且偏度值大于第三整定值，則判定變壓器為勵磁涌流運行狀態(tài)，閉鎖變壓器差動保護；否則，判定變壓器為其它非勵磁涌流運行狀態(tài)；返回繼續(xù)針對差動電流的當前有效值進行處理。本發(fā)明具有判據(jù)區(qū)分度明顯、識別結(jié)果正確率高、硬件實現(xiàn)要求低、判斷時間短、實時性好、實施裝置的硬件要求低的優(yōu)點。
【專利說明】基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器是電力系統(tǒng)最重要的電氣主設(shè)備之一，它的可靠運行直接關(guān)系到整個 電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。但我國變壓器繼電保護的正確動作率長期偏低，根據(jù)相關(guān)文獻統(tǒng)計，目 前220kV變壓器差動保護正確動作率不到80 %，遠低于其它設(shè)備保護的運行水平，迫切需 要對變壓器差動保護性能做進一步改善和提高。變壓器勵磁涌流與內(nèi)部故障識別是變壓器 差動保護固有的、不可回避的核心問題。國內(nèi)外學(xué)者一直致力于變壓器差動保護新原理的 研究，提出了很多判別勵磁涌流的原理和方法。目前，工程實踐中應(yīng)用最多的是二次諧波制 動原理和間斷角原理。但是，大容量變壓器在某些情況下勵磁涌流中的二次諧波含量僅為 7%，而在有串補電容的高壓系統(tǒng)及高壓電纜中變壓器發(fā)生故障時的故障電流中的二次諧 波含量可能超過15%，在這些情況下基于二次諧波原理的涌流識別方法不可靠。間斷角原 理以準確測量間斷角的大小為基礎(chǔ)，由于受電流互感器飽和的影響及采樣頻率的限制，使 得該原理在微機差動保護的實際應(yīng)用效果并不理想。
[0003] 近年來，科研人員陸續(xù)提出了采樣值差動法、波形疊加法、波形相關(guān)性分析法、波 形擬合法、磁通特性識別法、差有功法和等值電路參數(shù)鑒別法等許多其它勵磁涌流識別方 法，這些方法的性能各異，其有效性還有待實踐驗證。當前存在的勵磁涌流與內(nèi)部故障判別 方法雖然種類繁多，但都不夠完善，不能很好地滿足各種情況下電力變壓器繼電保護的要 求。
[0004] 與變壓器其它運行狀態(tài)下的差動電流相比，變壓器的勵磁涌流波形有如下特征：
[0005] (1)勵磁涌流中含有較大的非周期分量及高次諧波分量（一般二次諧波分量最 大），且最初若干周波內(nèi)波形偏于時間軸一側(cè)，波形顯尖頂狀。
[0006] (2)三相變壓器在空載合閘時，各相勵磁電流波形與單相變壓器的勵磁涌流波形 特征基本相同，均偏向于時間軸的一側(cè)，但某一相有可能出現(xiàn)對稱性的涌流。
[0007] (3)勵磁涌流波形在最初若干周期內(nèi)顯間斷狀態(tài)，單相變壓器的涌流有120度左 右的間斷角，三相變壓器三個間斷角的大小不等，最大的一般在1〇〇°左右，且小于單相變 壓器涌流的間斷角。
[0008] 總之，變壓器勵磁涌流波形會呈現(xiàn)出非正弦性和不對稱性，可以采用波形的峭度 和偏度來識別。峭度是描述信號波形陡峭程度的一個有效參數(shù)，作為一種量綱指標，不受信 號絕對水平的影響。對于高斯噪聲信號，其峭度值約為0 ;對于正弦信號，峭度值約為-1 ;對 于尖頂狀的波形，其峭度值大于〇。因此，基于勵磁涌流的波形特征，其峭度值大于〇,而變 壓器其它運行狀態(tài)下的差動電流的峭度值會小于〇。偏度可描述離散信號分布相對其均值 的不對稱程度，當信號為正弦波或類似正弦波時，其分布相對于其均值（〇或直流分量）是 對稱的，其偏度近似為〇,而對于勵磁涌流，其偏度大于〇, 一般大于1。對于三相變壓器，雖 然某一相可能出現(xiàn)對稱性的涌流，但至少有一相的涌流是不對稱的，其偏度大于1?；谏?述原理，亟待提出一種基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，以準確識別變壓器勵 磁涌流、提高變壓器繼電保護的正確動作率，以及保障變壓器的安全可靠運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種判據(jù)區(qū)分度明 顯、識別結(jié)果正確率高、可靠性高、硬件實現(xiàn)要求低、判斷時間短、實時性好、實施裝置的硬 件要求低的基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法。
[0010] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0011] 一種基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，步驟包括：
[0012] 1)初始化設(shè)置第一整定值、第二整定值Qsrt和第三整定值Psrt ;
[0013] 2)以指定采樣頻率對變壓器差動電流進行均勻不間斷采樣，得到差動電流x(t) 的采樣值序列{x (n)}，n為整數(shù)；
[0014] 3)如果差動電流的當前有效值小于第一整定值，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2)，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行 步驟4);
[0015] 4)針對當前的采樣值序列|x(n)}，計算最近一個工頻周波的差動電流x(t)的峭 度值Q和偏度值P ;
[0016] 5)如果峭度值Q大于第二整定值Qset且偏度值P大于第三整定值Pset，則判定變壓 器為勵磁涌流運行狀態(tài)，閉鎖變壓器差動保護；否則，判定變壓器為其它非勵磁涌流運行狀 態(tài)；
[0017] 6)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2)。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟4)中計算最近一個工頻周波的差動電流x(t)的峭度值Q具體 是指根據(jù)式（1)所示表達式進行計算；

【權(quán)利要求】
1. 一種基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，其特征在于步驟包括： 1) 初始化設(shè)置第一整定值、第二整定值Qsrt和第三整定值Psrt ; 2) 以指定采樣頻率對變壓器差動電流進行均勻不間斷采樣，得到差動電流x(t)的采 樣值序列{x(n)}，n為整數(shù)； 3) 如果差動電流的當前有效值小于第一整定值，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2)，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟 4)； 4) 針對當前的采樣值序列|x(n)}，計算最近一個工頻周波的差動電流x(t)的峭度值 Q和偏度值P; 5) 如果峭度值Q大于第二整定值Qset且偏度值P大于第三整定值Pset，則判定變壓器為 勵磁涌流運行狀態(tài)，閉鎖變壓器差動保護；否則，判定變壓器為其它非勵磁涌流運行狀態(tài)； 6) 跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，其特征在于： 所述步驟4)中計算最近一個工頻周波的差動電流x(t)的峭度值Q具體是指根據(jù)式（1)所 示表達式進行計算；
式（1)中，Q表示計算得到的最近一個工頻周波的差動電流x(t)的峭度值，k表示最新 采樣值的序號，x(i)表示第i個差動電流的采樣值，U表示信號x在k時刻的最近一個周 期內(nèi)的均值，U的表達式如式（2)所示，〇表示信號x在k時刻的最近一個周期內(nèi)的標準 偏差，〇的表達式如式（3)所示，N表示額定工頻周期內(nèi)的采樣點數(shù)；
式（2)和式（3)中，k表示最新采樣值的序號，x(i)表示第i個差動電流的采樣值，y表示信號x在k時刻的最近一個周期內(nèi)的均值，N表示額定工頻周期內(nèi)的采樣點數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，其特征在于： 所述步驟4)中計算最近一個工頻周波的差動電流x(t)的偏度值P具體是指根據(jù)式（4)所 示表達式進行計算；
式（4)中，P表示計算得到的最近一個工頻周波的差動電流x(t)的偏度值，k表示最新 采樣值的序號，x(i)表示第i個差動電流的采樣值，U表示信號x在k時刻的最近一個周 期內(nèi)的均值，U的表達式如式（2)所示，〇表示信號x在k時刻的最近一個周期內(nèi)的標準 偏差，〇的表達式如式（3)所示，N表示額定工頻周期內(nèi)的采樣點數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，其特征在于： 所述步驟2)中指定采樣頻率的值為電網(wǎng)額定頻率50Hz的N倍，且N取大于等于48、小于等 于400的整數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，其特征在于： 所述步驟1)中設(shè)置第一整定值的值為變壓器差動保護的最小動作電流值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，其特征在于： 所述步驟1)中設(shè)置第二整定值Qsrt的值為0。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于峭度和偏度的變壓器勵磁涌流識別方法，其特征在于： 所述步驟1)中設(shè)置第三整定值Psrt的值為1。
【文檔編號】G01R31/08GK104410044SQ201410724335
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】梁勇超, 劉琨, 黃純 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司