[发明专利]一种基于磁滞回线的电力变压器铁芯剩磁监测及估计方法

说明书

本发明公开了一种基于磁滞回线的电力变压器铁芯剩磁监测及估计方法，首先，采集变压器空载运行时的一次侧电压电流信息，获得变压器磁滞回线，利用变压器铁芯磁滞回线求取自定义的磁滞因子；然后采集变压器切除过程中的电压、电流信息，并对采集到的电压信息进行计算得到变压器切除时刻磁通；然后本发明考虑到磁滞回线的相似性，利用求取的磁滞因子和变压器切除时刻的磁通信息计算得到最终剩磁。根据本发明中提出的电力变压器铁芯剩磁估计方法可较准确计算变压器切除后的铁芯剩磁。本发明方法为采用选相关合技术抑制变压器励磁涌流提供了条件。

技术领域

本发明属于电力变压器及电力系统的继电保护技术领域，具体涉及一种基于磁滞回线的电力变压器铁芯剩磁监测及估计方法。

背景技术

变压器作为电力系统的核芯电气设备之一，其安全运行对维持整个电力系统的稳定工作具有重要意义。变压器利用电磁感应原理实现不同电压之间的转换，各绕组之间通过交变磁场联系，铁芯为交变磁场提供磁通路。由于铁芯具有磁滞特性，在变压器从电网中分闸切出的过程中，磁通并不会随励磁电流衰减为零，而是部分残留在铁芯中，该残留磁通即为铁芯剩磁。此外，当变压器进行直阻测试、电压比测试等实验操作后也会在铁芯中残留剩磁。由于铁芯的非线性励磁特性，如果不对剩磁进行处理，在不恰当的合闸电压相角下，剩磁会加剧铁芯半周饱和从而使得变压器空投后产生峰值极大的励磁涌流。这种高涌流可以达到额定电流的6-8倍，不仅会威胁变压器本体，还会影响系统电能质量，甚至会导致继电保护装置的误动作。

为了应对和解决变压器励磁涌流对电力系统的不利影响，目前最有效思路是选相关合技术，该方法实质上是根据预估的剩磁值，控制合闸装置在电压的最佳电角度完成合闸，使得预感应磁通与剩磁相互抵消，变压器励磁过程直接过渡到稳态，从而避免铁芯磁通过饱和，有效抑制励磁涌流的暂态过程，大大降低涌流幅值，在理想情况下可以完全消除涌流。该方法的应用需要提前获取变压器铁芯的剩磁值。但是由于目前尚无准确有效的方法获得变压器铁芯的剩磁，因此该技术有待发展。

研究准确估计变压器铁芯剩磁的方法，结合选相关合技术，可以有效削弱励磁涌流峰值，减小涌流带来的不利影响，对保护变压器等一次设备、维持电力系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于磁滞回线的电力变压器铁芯剩磁监测及估计方法，其在原理上能够准确估计变压器在切除后铁芯的剩磁，为选相关合技术抑制励磁涌流提供了技术前提和理论基础，对变压器等一次设备的安全及电力系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一：采集电力变压器空载运行下的一次侧电压和电流信息。根据采集的电压电流信息得到空载运行下的磁滞回线，考虑到磁滞回线的相似性，定义一种磁滞因子k，其中磁滞因子k为空载磁滞回线中磁场强度为零时磁通值与最大磁通值的比值；

步骤二：切断电源，采集电力变压器切除过程中一次侧电压和电流信息，并对电压积分得到变压器切除时刻初始铁芯磁通Φ_r0；

步骤三：将步骤一中定义的磁滞因子k与步骤二中的铁芯磁通相乘得到最终剩磁；

Φ_r＝k·Φ_r0。

本发明和现有技术相比较，具备如下优点：