基于励磁电感参数识别的快速变压器保护

为进一步提高电力变压器保护的性能,提出一种基于励磁电感参数识别的变压器快速主保护方案。通过分析T型等效电路中励磁电感在变压器正常运行、铁芯饱和以及内部故障时的特点,构建了基于励磁电感数值大小和波动性的变压器保护判据。研究表明:时域参数识别方法计算得到的励磁电感,在正常运行和外部故障时其数值较大;在内部故障时,由于故障电流为差动电流的一部分,励磁电感的计算数值较小;在铁芯饱和时数值在较大值和较小值之间波动。由于保护判据中考虑了铁芯饱和对励磁电感数值的影响,因此该保护方案能够快速灵敏地识别变压器故障,且不受励磁涌流的影响,具有良好的性能。动模试验验证了该保护方案的有效性,试验结果表明,该方案能够可靠地识别变变压器内部故障。     

利用波形非正弦度分形估计值识别励磁涌流

以正确鉴别变压器励磁涌流和短路电流为目的,提出一种利用波形非正弦度分形估计的电力变压器励磁涌流与内部故障电流识别方案。利用变压器励磁涌流和内部故障电流波形特征的不同,对差动电流波形进行波形非正弦度计算并分析。通过复合形态滤波算法滤除信号中的各种噪声和扰动,保证了算法的可靠性。在比较励磁涌流与短路电流波形非正弦度各自特点的基础上,提出了一种新的变压器保护方案。仿真试验结果表明:该方法能可靠识别励磁涌流与短路电流,对轻微内部故障也有较高的灵敏度。     

基于网格分形的励磁涌流识别新方法

提出了一种基于网格分形和自适应形态滤波器识别励磁涌流与内部故障电流的新方法。在利用网格分形对差动电流进行分析的同时,通过广义形态滤波器结合自适应算法滤除网格变化曲线的各种噪声和扰动信号。在比较励磁涌流与短路电流网格曲线各自特点的基础上,提出了一种新型变压器保护方案,该方案不受Y/D接线的变压器D侧环流助增作用的影响。动模试验分析结果表明该原理能迅速、可靠地切除变压器内部故障,对轻微故障也有较高的灵敏度。     

利用波形曲率识别变压器励磁涌流的新方法

该文提出一种基于波形曲率特征和复合形态滤波器识别励磁涌流与内部故障电流的新方法.利用变压器励磁涌流和内部故障电流波形特征的不同,对差动电流波形进行曲率计算并分析.通过复合形态滤波算法滤除信号中的各种噪声和扰动,保证了算法的可靠性.在比较励磁涌流与短路电流曲率曲线各自特点的基础上,提出一种新的变压器保护方案,该方法不受对称性涌流的影响.大量仿真试验结果表明:该方法能快速、可靠地识别励磁涌流,即使在电流互感器(CT)饱和的情况下也有很好的稳定性.     

基于参数辨识的SCOTT变压器保护

牵引变压器电流差动保护的核心问题是励磁涌流和内部故障电流的识别,而目前的识别方法存在误动作的可能性,为此提出了一种用系统辨识理论作为变压器保护的新方法,并建立了三相—两相SCOTT牵引变压器保护的电气模型,依此为基础结合辨识理论提出了基于参数辨识的三相—两相SCOTT牵引变压器保护原理,通过仿真计算验证了该方法的可行性和有效性。结果表明参数辨识方法能有效区分牵引变压器内部故障与外部故障、励磁涌流等情况。研究结果有助于变压器差动保护制动策略的制定,可供变压器差动保护装置的开发借鉴。     

基于瞬时功率的变压器励磁涌流和内部故障电流识别新方法

在分析瞬时功率频谱特性的基础上，提出了一种基于瞬时功率的变压器励磁涌流和内部故障电流识别新方法。该方法主要依据变压器两侧三相差瞬时功率幅频特性中直流分量和基频分量的相对关系来识别变压器励磁涌流和内部故障电流。该方法具有传统变压器电流差动保护简便易行的特点，并从能量守恒的角度出发，进一步揭示了变压器励磁涌流与内部故障电流本质上的不同。HYBRISIM混合仿真实验结果表明该方法简单可靠、识别效果明显。     

基于特征电流波宽判据的变压器差动保护方法

变压器差动电流波形在区内故障后第一周期内由于非周期分量和高次谐波的影响而存在较大偏移,导致保护容易出现误判。为解决该问题,在PSCAD中建立变压器差动保护仿真模型,对三相差流瞬时值取绝对值后求和得到特征电流。研究发现励磁涌流与内部故障电流的特征电流在波形间断角和纵向偏移上存在明显差异,可以通过在时间轴上方设置合理的门槛值,取特征电流波形在该门槛值以下的波宽作为识别涌流与内部故障电流的判据,由此提出一种基于特征电流波宽判据的变压器差动保护方法。仿真表明该方案能有效提高保护动作速度,维持在20 ms左右,弥补了波形对称性原理的差动保护在可靠性和速动性上的不足。     

基于特征电流波宽判据的变压器差动保护方法

变压器差动电流波形在区内故障后第一周期内由于非周期分量和高次谐波的影响而存在较大偏移,导致保护容易出现误判。为解决该问题,在PSCAD中建立变压器差动保护仿真模型,对三相差流瞬时值取绝对值后求和得到特征电流。研究发现励磁涌流与内部故障电流的特征电流在波形间断角和纵向偏移上存在明显差异,可以通过在时间轴上方设置合理的门槛值,取特征电流波形在该门槛值以下的波宽作为识别涌流与内部故障电流的判据,由此提出一种基于特征电流波宽判据的变压器差动保护方法。仿真表明该方案能有效提高保护动作速度,维持在20 ms左右,弥补了波形对称性原理的差动保护在可靠性和速动性上的不足。     

基于磁制动原理的特高压变压器励磁涌流快速识别

针对特高压大容量三相分体变压器差动保护，提出一种基于磁特性的励磁涌流快速识别新方案，该方案充分考虑了特高压变压器端部接长距离输电线路的实际特点，配合自适应数字低通滤波器计算变压器等效瞬时磁阻，有效解决了内部故障时由于变压器模型简化造成的计算误差问题。根据内部故障和励磁涌流时等效瞬时磁阻的不同变化特征，能够在10 ms识别出励磁涌流，同时还考虑了内部故障TA饱和的影响，能够保证在TA严重饱和情况下做出正确判断。该方案识别速度快、可靠性高、整定方便，具有广阔的工程应用前景。实验结果验证了其快速性和可靠性。     

基于波形互相关系数的变压器励磁涌流识别方法

励磁涌流是导致变压器差动保护误动的主要因素。提出一种利用波形互相关系数特征的励磁涌流识别方法。利用空载合闸或内部故障后的短数据窗构造一标准正弦参考波,对采样波形与构造的标准正弦波两信号的相关性进行分析,计算归一化互相关系数进行内部故障和涌流识别。内部故障时波形互相关系数为接近1的稳定值,而励磁涌流时互相关系数偏离1且其值波动显著。最后PSCAD仿真计算分析结果表明:该方法能在一个周波内准确识别出励磁涌流与内部故障,为提高变压器差动保护性能和优化变压器保护配置提供了有益的理论依据。     

一种特高压3/2接线纵差保护抗电流互感器饱和措施

特高压长线路3/2接线侧母线附近区外故障时2个分电流互感器都有可能饱和,使引入2个电流互感器和电流的相量差动保护遇到了较大困难.提出了一种实用抗电流互感器饱和措施,采用低电压启动判据筛选出可能引起电流互感器饱和的3/2接线侧母线附近的区内和区外故障,然后根据短数据窗电流不饱和的特点,采用适当的定值区分3/2接线侧母线附近区内故障差流和区外故障分布电容电流,从而通过闭锁防止区外故障因饱和误动.该方法已在实验样机中得到应用,并成功地通过保护动模试验.     

涌流工况下换流变压器零序差动保护误动对策

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,采用基于工程实际参数的高压直流输电仿真模型,对换流变压器外部故障切除恢复性涌流及空载合闸励磁涌流导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析。通过识别中性线零序电流与自产零序电流波形呈现出的相似度特征在涌流工况和区内故障时的差异,提出了基于零序电流动态时间弯曲距离的换流变压器零序差动保护新判据。经仿真算例和录波案例验证,该判据在各类区内故障时具有与传统零序差动保护相同的保护范围及抗过渡电阻能力,可以正确辨识涌流工况下电流互感器传变异常引起的虚假差动电流,进而降低零序差动保护误动风险。     

利用电流变化率极值特征的变压器涌流识别研究

为进一步提高电力变压器差动保护性能,提出一种利用电流变化率极值特征的励磁涌流识别的方法。变压器发生涌流时,三相电流波形至少存在一相以上有间断及尖顶波特性,一个工频周期内电流变化率的极大值与极小值的时间间隔小于半个周期,且不具备周期性特点。而内部故障时,故障电流变化率波形近似呈正弦特征,一个工频周期内极大值与极小值的时间间隔近似为半个周期,且具有周期性特征。利用电流变化率一方面可以削弱非周期直流分量的影响,另一方面可以凸显幅值较小的间断变化临界点的特征,构造了利用电流变化率特征的涌流识别判据及实现方案。最后利用动模试验进行验证,不同情况下的计算分析结果表明该算法原理清晰、判据简单、计算量小,在一个周波内能可靠识别出涌流与内部故障,为进一步提升和优化变压器保护性能提供了有益的理论基础。     

A differential relay for power transformers using intelligent tools

This paper presents alternative approaches using artificial neural networks (ANNs) for the protection of power transformers. A complete protection scheme was implemented. An ANN subroutine was used to discriminate internal faults from other situations, replacing the traditional Fourier method for harmonic restraint. In addition, a routine for reconstruction of saturated current signals based on recurrent ANNs is also proposed. The proposed methods were extensively tested and then compared to the traditional differential protection algorithm, showing promising results. The application of the ANN tools is a new and important stage in the differential relay analysis methodology for power transformer protection.     

基于电子式互感器的变压器励磁涌流识别方法

随着电子式互感器研究的日趋成熟及智能变电站的快速推进,智能变电站已广泛采用电子式互感器获取电流及电压信号。传统的变压器保护采用励磁涌流中的二次谐波含量区分励磁涌流和故障电流,从而对差动保护进行闭锁。但在空投或故障切除后恢复供电时,变压器内部发生轻微匝间故障,受非故障相励磁涌流的影响,差动保护可能延迟动作甚至拒动。针对上述原理的缺陷,提出了二次谐波“或”闭锁原理加故障开放的励磁涌流识别方法。试验结果表明,改进方案能明显提高变压器内部故障时差动保护的动作速度。     

正序有功功率差作为变压器励磁涌流判据的研究

针对当前变压器保护由于励磁涌流判据存在的某些方面的不足而出现的误动率相对较高的问题,提出应用正序有功功率差作为鉴别励磁涌流和故障电流的方法。推导该方法的动作判别式,并运用电力系统故障分析理论对该方法在励磁涌流和内部故障时的动作特性进行详细的分析,同时用EMPT仿真证明了该方法的有效性。     

利用动态阻抗特性识别变压器的励磁涌流

为更有效地辨别变压器的励磁涌流和内部故障电流,提出了基于动态阻抗特性物理意义明确的识别策略。理论分析表明,变压器发生励磁涌流时和内部故障时表现的特征不同,即动态阻抗前者变化幅度大,且含有各次谐波;后者变化幅度小,且50Hz及其奇数次谐波含量较少。EMTP数值仿真与动模实验证明了利用动态阻抗特性识别励磁涌流的有效性,其具体判别方法容易实现,计算量小。因时、频两域设定阈值的裕度大,可显著提高变压器差动保护动作的可靠性与正确性。     

采用S变换相位差及能量相对熵的换流变零序差动保护新判据

针对换流变压器零序差动保护误动现象,提出一种采用S变换相位差及能量相对熵算法的换流变零序差动保护新判据。通过分析换流变压器区内各类故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的相位和能量概率分布差异进行识别。当发生区外故障时,零序差动保护两侧零序电流的波形极为相似,其相位差和能量相对熵值都基本为0。当发生区内故障时,零序差动保护两侧零序电流相位相反且波形相似度小,其相位差接近180°且能量相对熵值增大。仿真验证表明,该判据可准确迅速识别区内与区外故障,其性能不受故障类型和过渡电阻的影响,且具有一定的抗电流互感器饱和的能力。     

A Kalman filter based digital percentage differential and groundfault relay for a 3-phase power transformer

The design and real-time implementation of a Kalman-filter-based digital percentage differential and a ground-fault protection scheme for three-phase power transformers are presented. A set of eleven-state Kalman filters is used to estimate the fundamental and up to fifth harmonic components of the transformer current signals. The protective relay is equipped with an even harmonic restraint during magnetizing inrush conditions and a fifth harmonic restraint during overexcitation conditions. The restraint during external faults is provided by means of a percentage differential characteristic. The relay operates in half a cycle during internal faults. In order to achieve sensitive ground-fault protection, separate primary and secondary ground-fault protection are provided. The relay algorithm is implemented on a single TMS320 digital signal processor and tested in real time using a three-phase laboratory power transformer