基于变压器电流直流分量衰减特性的励磁涌流识别方法

为有效区分励磁涌流与短路电流,确保变压器保护的可靠性,针对变压器励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,提出了一种新的励磁涌流识别方法。该方法以变压器高压侧和中压侧出口断路器电流作为识别励磁涌流与短路电流的信号源,将电流直流分量与基波分量幅值比的衰减速率设置为判据,可以辨识出励磁涌流与短路电流。基于典型建模仿真分析了励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,以及不同系统短路容量、变压器额定容量、铁心剩磁等因素的影响。经典型仿真结果及工程现场实测数据验证,该方法有效,适用于断路器未加装合闸电阻的情况,并具有原理清晰、所需测量数据少、简单易实现等优点,为新型继电保护装置开发及工程应用提供了参考。     

基于最小二乘矩阵束的励磁涌流识别方案

准确、快速地切除变压器故障直接影响电力系统能否持续安全稳定运行,励磁涌流的鉴别正是变压器保护中的重要一环。为了有效辨识励磁涌流与故障电流,避免变压器差动保护的不正确动作,利用变压器励磁涌流与短路故障电流频域信息的差异,提出了一种基于最小矩阵束算法的励磁涌流识别新方案,以变压器两侧的差动电流作为信号量,通过矩阵束算法分析采样信号中不同频率的分量,计算含衰减因数的电流能量信息熵识别励磁涌流。仿真试验证明了新判据具有原理清晰、抗干扰能力强等优点,能够正确区分励磁涌流和故障电流,为后续研究及工程应用提供借鉴和参考。     

直流分量对变压器差动保护影响的仿真分析

介绍了几种电力系统中产生直流分量的因素,设计了励磁涌流产生模型与叠加直流分量的仿真模型,分析了直流分量对电流互感器(TA)暂态传变特性的影响,并通过空载合闸投入变压器同时流入直流分量的仿真,研究TA传变异常对励磁涌流判据的影响。研究结果表明,直流分量将改变TA传变特性,二次侧电流波形发生畸变,对励磁涌流闭锁二次谐波制动、间断角等判据产生影响,易引起变压器差动保护误动。     

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。     

基于非周期分量衰减速率的变压器励磁涌流鉴别方法

提出一种基于非周期分量与基波分量比值(简称k0)衰减速率的励磁涌流鉴别方法。首先利用变压器仅一侧有电流还是多侧都有电流的特点,实现变压器空充与非空充状态的初步划分。判出空充状态后,利用三相差流中k0衰减速率的差异进一步判别励磁涌流与故障电流。基于k0衰减速率的励磁涌流鉴别方法原理简单可靠、计算量小,易于工程实现,对传统的二次谐波判据是个有益的补充。Matlab仿真和现场误动数据表明该方法不仅能够在变压器剩磁较大时确保空载合闸的成功率,当变压器空充到轻微匝间故障时亦能大大缩短保护的闭锁时限。     

BCH-2型差动继电器直流助磁特性的实验分析

直流助磁特性能使BCH-2型差动继电器可靠地躲过外部短路时暂态不平衡电流的非周期分量及变压器空载投入时的励磁涌流,从而有效避免保护装置的误动作。通过直流助磁特性实验分析可知,BCH-2型差动继电器短路线圈的匝数选得越多,躲过励磁涌流的性能就越好。     

特高压直流换流变压器励磁涌流及其抑制

对换流变压器空载合闸引起的励磁涌流进行研究是特高压直流工程过电压、滤波器设计以及保护配置的重要依据之一。为研究特高压直流换流变压器励磁涌流产生的原因,结合铁磁性材料的饱和特性曲线,从原理上说明励磁涌流的产生条件。结合单相换流变压器简化数学物理模型分析,建立电磁暂态仿真模型进行验证,仿真模型基于±1 100kV特高压直流用高压端换流变压器,根据系统主回路参数计算结果,将其作为设计输入提供给变压器制造厂商,并推算出换流变压器饱和特性曲线。最后研究了系统短路容量、合闸电阻以及选相合闸对励磁涌流的影响及抑制作用,研究结果对于特高压直流,特别是±1 100kV直流系统换流变压器的励磁涌流及其抑制具有指导意义。     

基于小波分析的变压器励磁涌流识别

励磁涌流和内部短路电流状态的识别是变压器差动保护中的一个重要问题,通过比较励磁涌流和短路电流在物理特性上的区别,提出运用小波变换提取励磁涌流的间断角奇异性特征,实现变压器励磁涌流和短路电流的识别。仿真结果表明,该方法能够有效地提取励磁涌流的畸变特征,提高了变压器微机差动保护的准确性。     

基于二次谐波分量衰减特性的变压器励磁涌流识别方法

变压器空载合闸时将产生大的励磁涌流,受剩磁、合闸角、变压器参数等因素影响,涌流特性复杂,辨识困难。这一现象在包含变压器匝间短路场景下,体现尤为明显。目前尚缺少考虑匝间短路因素下励磁涌流特性的数学表征和辨识判据。本文笔者提出了一种基于二次谐波分量衰减特性的励磁涌流表征方法,采用基于变压器二次谐波分量与基波分量幅值比的涌流判定依据,可实现包含匝间短路等多场景下励磁涌流的快速辨识。     

高压内置型变压器空投导致零序电流保护误动分析及对策

对高压内置型变压器励磁涌流及其零序分量特性进行深入分析。结合该类型变压器结构特点,指出与常规变压器相比,高压内置型变压器涌流零序分量更大且衰减更为缓慢,造成相关零序电流保护更容易发生误动。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,分析了合闸角、剩磁和运行方式对高压内置型变压器空投时的励磁涌流零序分量的影响,并给出了零序电流保护误动概率。建议通过优化零序电流保护定值、增加空载合闸运行及间隔时间、采用涌流抑制措施来保证变压器正常投运。     

基于能量频域分布的励磁涌流识别方法

准确区分励磁涌流与故障电流是确保变压器保护性能的关键环节。通过对变压器励磁涌流与故障电流整体频域特性的分析,提出了一种基于差动电流能量分布的励磁涌流判据。首先采用能降低噪声干扰的矩阵束算法,辨识差动采样电流的频域参数,从而计算电流能量分布熵与能量标准差的比值。然后结合故障电流与励磁涌流由不同频域分量构成的特点,通过对比差动电流和正弦信号的频域能量分布特性以区分励磁涌流和短路电流。通过PSCAD/EMTDC软件仿真分析,证明了新判据能够正确地识别包括对称性涌流在内的励磁涌流,并且具备有效抑制噪声影响的优点。     

短路电流直流分量实用计算方法研究

短路电流直流分量含量对断路器开断能力有很大影响,然而对直流分量的计算至今缺乏简单实用的方法。分析短路电流直流分量产生原理及其衰减特性,结合电力网络数学模型的特点,提出了基于转移阻抗理论的短路电流直流分量实用计算方法:将电力系统复杂网络近似简化为以短路点为中心的辐射形网络,求出各发电机所提供短路电流直流分量及其衰减情况,最终对所有分支短路电流直流分量求和近似计算出故障点短路电流直流分量。通过实用计算方案与EMTP仿真计算以及故障录波的对比分析,验证了该方法的准确性。     

基于有功无功直流分量比值的变压器涌流新判据

针对变压器差动保护存在的区分励磁涌流和内部故障电流的难题,在引入瞬时无功功率理论的基础上,提出一种依据变压器各侧三相差有功功率和差无功功率直流分量比值的变化关系来识别变压器励磁涌流和内部故障电流的新方法.该方法原理简单,易于实现,具有数据采样方便、计算量小、动作可靠等特点.该方法从能量守恒的角度及有功功率和无功功率的关系出发,揭示了变压器励磁涌流和故障状态的本质不同.对变压器各种运行状态进行了实时数字仿真(RTDS)实验,仿真实验结果表明:该方法简单可靠,识别效果显著.     

万能式断路器短路试验选相合闸分析

短路短延时、短路瞬时保护特性试验是万能式断路器综合性能测试的主要项目之一,测试要求试验电流中不含有非周期直流分量。本文通过对自耦调压器、变压器等值模型的分析,对含有自耦调压器、变压器元件的万能式断路器短路试验电路中非周期直流分量与合闸相角的关系进行了研究,并提出了一种万能式断路器短路保护特性试验方法。仿真结果验证了该方法的可行性与正确性。     

计及短路电流直流分量的断路器实际开断能力分析

基于短路电流直流分量衰减时间常数计算,推导了短路全电流有效值计算公式,分析了直流分量对断路器实际开断能力的影响。以特高压交直流入赣的规划电网数据为仿真算例,开展江西电网500 kV和220 kV母线短路电流校核,计算结果表明部分母线的直流分量衰减时间常数会超过相应断路器的标准时间常数,断路器实际开断能力对应的交流分量值将小于额定开断电流。仅考虑短路电流交流分量的校核结果偏于乐观,计及直流分量的校验结果更为苛刻,有利于尽早开展短路电流应对措施研究,最大限度消除电网运行风险,并为断路器选型提供理论参考。     

电力系统短路电流直流分量及其对断路器开断能力的影响

短路电流中的周期分量和直流分量对系统短路容量都有贡献,而后者在工程应用中没有引起足够的重视。从仿真计算和实际故障录波2方面介绍了超高压输电网中短路电流直流分量的衰减情况,定量估计了直流分量对运行中的断路器开断能力的影响。最后,对运行中的断路器的开断能力和关合能力做出了综合评价,并得出结论:如果按短路电流周期分量校核断路器开断能力,则需要留有10%～30%的裕度,以考虑开断电流中可能存在的直流分量;限制运行中的断路器使用的仍是其开断能力而不是其关合能力。     

断路器短路电流开断能力评估

电网的发展使得电网中X/R值越来越大,导致发生短路故障时短路电流直流分量的衰减越来越慢,使断路器开断短路电流的能力下降。通过给出利用短路电流全电流计算短路电流直流分量及其衰减时间常数的方法,利用包络线法求取短路电流直流分量,采用最小二乘法拟合直流分量衰减时间常数。算例中给出了断路器实际开断能力的仿真计算,为电网的安全稳定运行提供了指导。     

过电流保护在变压器合闸过程中的自适应策略

变压器铁磁材料的激磁特性呈现非线性,这将导致在变压器合闸过程中产生励磁涌流现象。过电流保护往往反映单一的电流幅值特征而动作,当变压器合闸过程发生时,励磁涌流及邻近区域内的穿越电流均可能导致相关联的过电流保护误动。从序分量的角度出发,构建了一个可通过标志函数的大小和突变,区分故障与涌流的序分量标志函数。通过PSCAD/EMTDC仿真表明,该标志函数能够充分反映电网结构的变化,有效区分变压器励磁涌流和故障。将该标志函数应用于过电流保护上可以减小励磁涌流的影响。     

基于小波变换和概率神经网络的励磁涌流识别

针对变压器的励磁涌流问题,提出了一种基于小波变换和概率神经网络的新的变压器差动保护方案,用以实现励磁涌流与其它内部短路电流诸如单相短路、两相接地短路、三相接地短路、匝间短路的鉴别。利用小波变换进行信号分解,提取各尺度高频部分的能量,作为神经网络的输入特征向量,概率神经网络是为了进行模式识别。利用Matlab/Simulink平台上的仿真建模,获取励磁涌流和内部故障电流的数据。大量仿真结果显示,该方案可以有效地识别励磁涌流。     

换流变励磁涌流特性分析及其抑制

在高压直流输电系统中,换流变压器是连接交流系统和直流系统的核心设备,它的稳定运行直接影响着直流输电系统的可靠性。变压器在空载合闸时会产生励磁涌流,并在不同的合闸角时,产生不同大小的励磁涌流,最大可达额定电流的8~10倍,同时会使变压器两侧的电流互感器饱和,由于三相电流互感器暂态特性的不一致会出现较大差流,有可能使变压器差动保护误动。文中结合直流输电工程中的事故实例,基于实际的控制保护模型与PSCAD/EMTDC仿真平台,采用实际故障录波分析和仿真分析相结合的手段,系统地分析了换流变压器空载合闸的励磁涌流特性,并提出了有效的励磁涌流的抑制方案。