[发明专利]用于进行在线铁磁共振检测的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于进行在线铁磁共振检测的方法和系统，尤其是电力变压器铁磁共振的在线检测。

现有技术

铁磁共振是在高压不稳定，尤其是在三相电气系统中高压不稳定时产生的一种现象，这种现象仅在特定条件下发生。

铁磁共振对于变压器馈线或者存在双架空线部分的网角(mesh corner)或T形连接构造是非常危险的现象。

实际上，当将变压器馈线与电力系统的剩余部分断开连接时，由于隔离系统的接地电容放电，变压器将趋于饱和。接着在电抗组件之间可能会发生铁磁共振，所述铁磁共振由从保留在负载上的并行线耦合电容所传输的能量维持。在发生铁磁共振时，再次供电的变压器能够引起严重的切换过电压。因此铁磁共振的检测和报警设备是必需的。

铁磁共振是复杂的非线性电气共振现象，其是由与系统电容耦合的变压器的饱和电抗引起的。对于电力系统中的大多数情形都会发生该现象，由于其带来过电压、过电流以及谐波的异常率，该现象对于电力系统来说很危险，可能导致电介质和热损坏、绝缘体的性能和寿命降低、设备故障(例如保护设备的不合时宜的跳闸)、电气设备的提前老化、甚至整个系统的崩溃。

铁磁共振的主要特点在于其对系统参数和初始条件高度敏感，这使得其很难被预测。

根据铁磁共振电压的形状和频率，存在铁磁共振的四种不同模式，所述模式是基频模式、次谐波模式、准周期模式和混沌模式。在电力系统中，基频模式和次谐波模式比其它两种模式更常见。

传统的UK实践已经适合铁磁共振的检测，其通过在铁磁共振开始时打开端子断路器的操作而自动初始化变压器与断电线路的隔离：当断电时，如果三相电压中的两相维持高电压，将发出报警。

说明书结尾处的参考文献[1]描述了一种由Reyrolle公司制造的保护继电器(XR 309)。在超级电网系统中，在直接连接的变压器断电之后可能会出现铁磁共振。铁磁共振可以通过感应来自通电并行电路来保持。在铁磁共振状态下，变压器的再次通电能够引起严重的切换过电压的风险，因此在存在这样的风险的情况下，铁磁共振报警继电器是必需的。因此，在系统通电或者断电时，继电器XR 309按照如下方式检测铁磁共振：

-在系统断电时，次级电压下降到复位电平之下，并且三个元件掉电(drop-off)。在发生铁磁共振的情况下，三个元件中的两个元件将保持通电。

-如果在断电系统中引起铁磁共振，则继电器仅在铁磁共振的幅值高于40VAC的继电器元件吸合(pick-up)电平时才做出响应。

-连线继电器触点以初始化计时器，该计时器随之初始化报警。

该现有技术方法不能覆盖所有的铁磁共振情形：例如电气轨道电路中仅一相高电压的情况。该继电器的另一缺点在于其不是数字的而是模拟的。因而，其不能被结合到新的保护继电器中。

本发明涉及铁磁共振的检测以及所述铁磁共振的模式的确定，特别是在变压器馈线连接条件下，或者例如存在双电路架空线部分的网角和电路T形连接的等同条件下。

本发明的目的在于着重于铁磁共振的最显著的特征-变压器铁心饱和及其频谱特性，来获得对铁磁共振的精确检测和模式识别。

发明内容

本发明涉及一种用于在高压配电网络中进行在线铁磁共振检测的方法，其特征在于所述方法包括：

-超通量(overflux)检测，其作为起始要素(start element)，如果持续规定的时间段通量大于阈值，则设置超通量，

-模式验证，用于识别所述铁磁共振的模式，使用模糊逻辑方法区分所述铁磁共振模式。

有利地，本发明的方法是用于电力变压器馈线条件的铁磁共振检测的方法。

有利地，在所述方法中，对于铁磁共振检测来说，根据去除了DC分量的电压的积分得到所述通量，然后将所述通量与自适应阈值进行比较以确定是否存在超通量。

有利地，在检测到超通量时计算多个频率分量，然后存储所述频率分量的多个(例如20个)最新值，通过对每一个频率分量的标准偏差的总和与每一个频率分量的期望值的总和进行比较首先确定稳定状态或不稳定状态。如果所述状态不稳定并且持续规定的时间段，则验证为混沌模式，如果所述状态稳定，则应用模糊逻辑来区分所述铁磁共振模式。

有利地，所述频率分量是：1/5次谐波分量、1/3次谐波分量、1/2次谐波分量、基频分量和三次谐波分量。

有利地，所述模糊逻辑使用自定义的“大”隶属函数，通过所述函数对相同情况下的每一个分量的值进行模糊，规则如下：

-如果C1很大并且C3也很大，则其是基频模式；