[发明专利]一种基于差动电流离散余弦变换的励磁涌流快速识别方法

说明书

本发明涉及一种基于差动电流离散余弦变换的变压器励磁涌流快速识别方法，属电力系统继电保护技术领域。本发明为变压器发生内部短路或者产生励磁涌流时，测量端检测并记录得三相差流数据。利用离散余弦变换分别对各相差流数据进行变换；分别求取各相离散余弦变换后所得实数序列前十项的标准差，并取其最大值σ_max的对数值作为判据特征量；通过比较判据特征量和预先设置阈值Th的大小，对变压器内部短路和励磁涌流进行判定：若log(σ_max)＞Th，则判为变压器内部短路；若log(σ_max)≤Th，则判为励磁涌流。理论分析和大量仿真表明本发明正确有效。

技术领域

本发明涉及一种基于差动电流离散余弦变换的励磁涌流快速识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

变压器作为一种连接于不同电压等级间的一种必不可少的一次设备，其安全运行对整个系统的稳定有着重要的意义。目前变压器的主保护以谐波制动式差动保护为主体，即以二次谐波、差动速动、比率差动来构成完成对变压器的保护。它是利用变压器一二次侧之间的电流做差后进行一系列的处理，从而得到励磁涌流的判据。但是由于变压器励磁涌流往往高达额定电流数倍，波形呈尖顶波且偏向时间轴一侧，且差动保护是建立在变压器稳态磁路平衡的基础上，在变压器空载合闸、过励磁或故障切除后电压恢复过程中等暂态过程下，电流可与短路电流比拟，从而这种平衡关系会因为磁路饱和产生变压器励磁涌流而得不到满足，以至使差动保护误动作。因而，变压器差动保护的难点就在于对涌流和内部短路的可靠、迅速识别，以确保保护正确动作。

围绕电力变压器励磁涌流的判别,国内外学者进行了很多研究，先后涌现出许多方法，而目前投入使用的一般是基于二次谐波制动原理和间断角原理的变压器差动。二次谐波制动法是根据励磁涌流产生的二次谐波远大于内部短路情况的特点，计算差流中的二次谐波含量，若其值较大则判定为涌流。但是二次谐波制动法存在如下缺点：因为目前用于制作变压器铁芯的通常是高导磁冷轧晶粒硅钢材料，其极易饱和从而使得励磁涌流中的某些相的二次谐波分量比例大大降低，导致保护误动。间断角原理利用了涌流波形不连续会产生较大间断角的特征来判别是否产生励磁涌流，但是由于CT传变时，往往会发生CT饱和的状况，这将会引起的间断角特征不明显甚至消失的问题从而判定失败。波形对称原理是利用差流在发生励磁涌流时波形会产生严重的畸变从而通过最小二乘法等方法提取特征变量来区别励磁涌流和内部短路。该原理亦是从波形考虑，可以看做是间断角原理的推广。但是，涌流波形与许多因素有关,具有不确定性、多样性；在故障初瞬电流形态复杂，单纯提取局部特征量往往会引起误判，实际系统中必须考虑故障情况的多样性和故障波形的复杂性。

发明内容

本发明的目的是克服现有的对变压器内部短路和励磁涌流辨识方法的不足，提出一种基于差动电流离散余弦变换变压器励磁涌流快速判别方法。

本发明的技术方案是：一种基于差动电流相邻阶次差分构成的平面上相邻点距离的励磁涌流快速识别方法，当变压器发生内部短路或者产生励磁涌流时，测量端检测并记录得三相差流数据。利用离散余弦变换分别对各相差流数据进行变换；分别求取各相离散余弦变换后所得实数序列前十项的标准差，并取其最大值σ_max作为判据特征量；通过比较判据特征量和预先设置阈值Th的大小，对变压器内部短路和励磁涌流进行判定：若log(σ_max)＞Th，则判为变压器内部短路；若log(σ_max)≤Th，则判为励磁涌流。理论分析和大量仿真表明本发明正确有效。

具体步骤如下：

(1)当变压器发生内部短路或励磁涌流时，测量端检测并记录三相差流，预设阈值Th＝4；

(2)提取变压器内部短路或励磁涌流发生后10ms时窗内的三相差流数据i_A(n)、i_B(n)、i_C(n)，A、B、C为变压器三相的编号，n为离散信号第n个采样点；