[发明专利]基于小波变换和概率神经网络的励磁涌流鉴别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备保护技术，特别涉及一种基于小波变换和概率神经网络的励磁涌流鉴别方法。

背景技术

随着我国国民经济的发展和工业化水平的不断提高，电能的供应成为制约经济发展的重要问题，为此国家投资建设了很多大型的电厂及水电工程。大容量的机组不断投产，使系统容量不断增大，进而要求输变电环节容量扩大，致使大容量的电力变压器在系统中的比例不断升高。电力变压器作为电力系统的重要设备，它的可靠运行对电力系统的安全、经济运行具有重大的意义，同时，电力变压器也是十分昂贵的元件，其一旦因故障而遭到破坏，检修难度大、时间长，会给经济造成严重的损失。因此，电力变压器的保护一直都受到继电保护工作者的高度重视。目前电力变压器保护的正确动作率普遍不高，且有时会出现一些不明原因的误动，传统的保护原理和保护方法正面临着严峻的挑战，因此研究新的性能可靠、技术先进的变压器保护方案将具有较大的工程和理论价值。

电力变压器是电力系统中最重要的也是最昂贵的电气设备之一，而且修理或替换电力变压器也是非常费时、费力的，但是电力变压器保护的发展却远远落后，其保护正确动作率长期偏低。据统计，目前变压器保护装置的正确动作率远远低于电网其它主设备如输电线路、发电机保护，究其原因，主要是由于电力变压器是一种通过铁芯电磁场将一次侧与二次侧联系在一起的饱和非线性元器件，其差动保护所面临的不平衡电流来源很多，而这些引起不平衡电流的因素在输电线路或发电机中一般不会出现，如励磁涌流问题，CT不同型问题、分接头调整问题等。

目前，电网中电力变压器的主保护一般都是采用电流差动保护，它基于基尔霍夫电流定律，具有灵敏度高、选择性好的特点。但是变压器电流差动保护有时无法区分励磁涌流和内部故障电流。为了避免由于励磁涌流引起继电器误动作，早期继电保护工作者们利用励磁涌流的一些特征研究了很多方法来区分励磁涌流和内部故障电流，例如二次谐波制动原理、电压制动原理、间断角原理、波形对称原理、磁通特性制动原理以及等值电路法。这些鉴别方法有的获得了一些运用，有的还仍处于实验研究阶段。其中比较实用的方法就是二次谐波制动原理。该原理是通过比较差动电流中的二次谐波与基波比值的大小来决定是否闭锁差动保护，由于励磁涌流中二次谐波的含量随着变压器的合闸初相角、铁芯的饱和磁通、剩磁的大小和方向、系统结构与参数变化很大，所以制动门槛数值的选择比较困难。尤其是电力系统中超高压长距离传输线和电力电缆的普遍使用，当变压器内部故障时，也会产生各次谐波，这是因为电流互感器饱和、无功补偿电容或连接变压器的超高压长距离输电线的分布电容或电缆电容的分布特性引起的，如果这些原因所产生的二次谐波的大小超过了制动门坎值，致使变压器内部故障时差动保护不可能瞬时动作，将造成故障范围的扩大或更严重的。

变压器保护在进入数字微机时代后，利用微机强大的运算和处理能力，新的励磁涌流鉴别方法不断被提出，在国内外形成研究热潮。间断角原理从分析励磁涌流波形本质出发，为励磁涌流的鉴别提供了新思路，沿着这个思路，波形比较法、波形对称法和积分型波形对称法相继被提出。现在实用的微机变压器保护中识别励磁涌流的方法也主要是：二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原理等。实践表明，在过去几十年间，上述原理基本上能达到继电保护要求。然而，随着电力系统以及变压器制造技术的日益发展，正如传统的二次谐波制动原理一样，利用涌流特征的各种判据在实用中均遇到了一些无法协调的矛盾。 

近年来，新器件、新技术的应用为变压器保护的研究与发展提供了一个广阔的天地。数字信号处理器 DSP(Digital Signal Processor)的出现，不但可以提高微机保护数据采样与计算的速度和精度，甚至可能改变往常微机保护装置的设计思想，使得复杂的算法得以在保护装置中实现。现代数学工具如：模糊控制，神经网络，专家系统，小波分析等开始越来越多的融入到变压器保护的研究领域，一方面为传统的变压器保护方法提供了更有效的工具，另一方面，采用多个信息量，可提高变压器保护的“智能化”程度，改善可靠性和适应性。随着新的传感元件和测量元件的出现，故障诊断及预测充分利用各种现代数学分析手段对变压器的各个运行状态量进行监测与分析，越来越融入到变压器保护中。它实质上是传统变压器保护中电量与非电量保护的一个扩展，它的研究与发展，为变压器保护的研究与发展提供了一个新的思路。

发明内容