基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，属于电力 系统技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，现有的电力变压器作为电能变换与传输的重要元件，被广泛应用于发电厂 和变电站。差动保护是变压器的主保护，理想情况下，变压器差动保护在正常运行和外部短 路时，流入差动继电器的电流为零，保护装置可靠不动作。但实际上当变压器空载合闽产生 励磁涌流时，励磁涌流的大小将达到变压器额定电流的几倍甚至十几倍；另一方面，励磁涌 流只流过变压器的电源侧，而负荷侧因开路并没有电流，励磁涌流将完全流入纵差保护的 差动回路，使差动继电器中产生了一个非常大的不平衡电流。所W，鉴别励磁涌流与内部故 障电流成为增强保护可靠性的关键问题。
【发明内容】
[0003] 目的；为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于可变数据窗归一化 面积指标的励磁涌流鉴别方法，通过可变数据窗的确定，该方法与现有的涌流鉴别方法相 比，可更大程度地区分出涌流波形与故障电流波形。
[0004] 技术方案；为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为；
[0005] -种基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，其特征在于，采用可 变数据窗判别算法；在时间轴上下分别设置阔值±e，利用阔值及某一段采样电流的极 值，极值为极大值或极小值，确定出可变数据窗的开始点及终止点；并在选取出的可变数据 窗内，根据采样间隔及数据窗长度，W此极值向前向后虚拟出一条标准正弦曲线，计算标准 正弦曲线与采样电流之间差异面积的归一化指标Z;随着采样点的推移，算法形成多个可 变数据窗，每个数据窗都会输出一个归一化指标Z，算法实时的将归一化指标Z与整定值 Zset进行比较，进而实现保护的闭锁和开放。
[0006] 所述的基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，其特征在于：
[0007] 首先根据某一段内的极值点虚拟出来一条标准正弦曲线，虚拟出来的标准正弦曲 线可分为两段：
[0008] 第一段为数据窗内极值点至数据窗开始点之间的曲线段Yi，用公式表示为：
[0009] Yi化 1) = [ 31 /2-2 31 (Ni-ki) /闲，ki= 1，2,…N1
[0010] 其中ki为虚拟出来的第一段标准正弦曲线Yi的离散点序号；Iiim为数据窗内极值 (极大值或极小值），N为一周期总采样点数，Ni为曲线段Y1内总数据点数；
[0011] 第二段为数据窗内极值点至数据窗终止点之间的曲线段Y2,用公式表示为：
[0012] =Iii,*sin[ 31/2-2 31VN],k^= 1,2,
[001引其中k2为虚拟出来的第二段标准正弦曲线Y2的离散点序号，N2为曲线段Y2内总 数据点数；
[0014] 则总的标准正弦曲线可W定义为：
[0015]y=[YiYJ
[0016]令Si为采样电流曲线与时间轴的面积，S2为虚拟出来的标准正弦曲线与时间轴的 面积，则Si与S2可W表示为：
【主权项】
1. 一种基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，其特征在于，采用可变 数据窗判别算法：在时间轴上下分别设置阈值土e，利用阈值及某一段采样电流的极值， 极值为极大值或极小值，确定出可变数据窗的开始点及终止点；并在选取出的可变数据窗 内，根据采样间隔及数据窗长度，以此极值向前向后虚拟出一条标准正弦曲线，计算标准正 弦曲线与采样电流之间差异面积的归一化指标Z;随着采样点的推移，算法形成多个可变 数据窗，每个数据窗都会输出一个归一化指标Z，算法实时的将归一化指标Z与整定值zsrt 进行比较，进而实现保护的闭锁和开放。
2. 根据权利要求1所述的基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，其特 征在于： 首先根据某一段内的极值点虚拟出来一条标准正弦曲线，虚拟出来的标准正弦曲线可 分为两段： 第一段为数据窗内极值点至数据窗开始点之间的曲线段t，用公式表示为： YA) =Ilim*sin[3i/2-2 3i(NflO/N]，k1= 1，2,...Ni 其中h为虚拟出来的第一段标准正弦曲线Y:的离散点序号；I^为数据窗内极值（极 大值或极小值），N为一周期总采样点数，&为曲线段Y:内总数据点数； 第二段为数据窗内极值点至数据窗终止点之间的曲线段Y2，用公式表示为： Y2 (k2) =Ilim*sin[Jr/2_2Jrk2/N]，k2= 1，2,…N2 其中k2为虚拟出来的第二段标准正弦曲线￥2的离散点序号，1为曲线段￥ 2内总数据 点数； 则总的标准正弦曲线可以定义为：y=[Yjy2] 令Si为采样电流曲线与时间轴的面积，s2为虚拟出来的标准正弦曲线与时间轴的面 积，则31与52可以表示为：
其中队为￥:与Y2合起来的数据窗总长度，j为&数据窗内实际电流的采样点序号，k为1与￥2合起来的总的标准正弦曲线y的离散点序号，i(j)为上述总数据窗中第j个采 样点时采样电流瞬时值，y(k)为总的标准正弦曲线（其长度就是总数据窗长度）在第k个 离散点时的瞬时值。 令该数据窗内实际电流的采样点序号与标准正弦曲线y的离散点序号相对应，即j=k，则计算出采样电流与标准正弦曲线之间差异面积S为：
将判别指标进行归一化，令Smin=min(SpS2) Z=S/Sfflin sminSsi，s2中较小者，z为可变数据窗判断励it涌流或者故障电流的指标；zsrt为z的 整定值； 随着采样点的推移，算法形成多个可变数据窗，每个数据窗都会输出一个归一化面积 指标Z，算法实时的将这个归一化面积指标Z与某一定值Zsrt进行比较，当Z>Zset时，将数 据窗中的电流波形判别为涌流；当Zset时，将数据窗中的电流波形判别为故障电流。
3.根据权利要求2所述的基于可变数据窗的励磁涌流判别算法，其特征在于：可变数 据窗的选取具体是指：首先在时间轴上下分别设置阈值土e，设保护采样率f，采样间隔T =1/f，每周期采样点数为N，包括以下步骤： 1) 极大值或极小值的确定：系统正常及空载合闸前，差流应在阈值区间以内；当差流 超出阈值区间时，可变数据窗判别算法启动，选择采样电流穿出阈值区间时的采样点作为 第一个极值搜索的开始点，选择采样电流再次穿出该阈值区间时的采样点作为第一个极值 搜索的终止点；在第一个极值搜索的开始点至终止点的数据窗内寻找到第一个正向极大值 1_或反向极小值Imin，记录下该极值点所对应的采样值Ilim及采样点序号n，同理寻找第二 个极值点Ilim2; 2) 可变数据窗的确定：以第一个极值IliD1为基点向前向后搜索，规定向前搜索过程中 以电流从阈值区域中穿出后的第一点作为可变数据窗的开始点，开始点的瞬时值为L，采 样点序号为a，搜索条件如式（1);若未在区域内留下任何采样点，则在向前搜索过程中以 电流跨越阈值区域后的第一点作为可变数据窗的开始点U叟索条件如式（2)，寻求数据窗 开始点的算法为： 当 i(j+l)〈 =Ie|&i(j)>|e|j=n-l，n-2，n_3… （1)
时， 则令a=j，]：:=i(a) 式中i为采样电流瞬时值，j为电流采样点序号，确定后的数据窗开始点的采样点序号 为a，数据窗开始点的瞬时值为1:，n为极值采样点序号，i(n) =Ilim; 向后搜索过程中以电流从阈值区域中穿出后的第一点作为可变数据窗的终止点，其 瞬时值为12，采样点序号为b，搜索条件如式（3);若未在区域内留下任何采样点，则在向后 搜索过程中同样以电流跨越阈值区域后的第一个采样点作为可变数据窗的终止点1 2，搜索 条件如式（4)，即 i(j-l)〈 =Ie|&i(j)>|e|j=n+l，n+2，n+3…（3) 或
时， 令b=j，I2=i(b); 式中i为采样电流瞬时值，j为电流采样点序号，确定后的数据窗终止点的采样点序号 为b，数据窗终止点的瞬时值为12,n为极值采样点序号，i(n) =Ilim; 3) 计算出第一个极值1^和Ii之间的采样点数1，包含Ilin^PIi两点，虚拟出标准正 弦曲线的第一段，令 YA) =Ilim*sin[3i/2-2 3i(NflO/N]，k1= 1，2,...Ni 计算出Ilim和12之间的采样点数1，不包含1^但包含I2点，虚拟出标准正弦曲线的 第二段，令 Y2 (k2) =Ilim*sin[Jr/2_2Jrk2/N]，k2= 1，2,…N2 将序列1与￥2进行拼接，令y=[Yjy2] 4) 计算出Ip12之间点数N3，包含^和12，令该数据窗内实际电流的采样点序号与标 准正弦曲线y的离散点序号相对应，即j=k，则计算出采样电流与标准正弦曲线之间差异 面积S为：
4.根据权利要求2所述的基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，其特 征在于：随着数据窗的推移，算法连续输出Z值，不同情况下Z值输出的判定规则如表1 : 表1不同情况下Z值输出的判定规则
5. 根据权利要求2所述的基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，其特 征在于：考虑到与变压器纵差保护启动电流的配套，设置阈值土e，设定e= 0. 18In，InS 变压器额定电流。
6. 根据权利要求2所述的基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，其特 征在于：考虑保护的可靠性，设定Zset= 0. 55。
【专利摘要】本发明公开了一种基于可变数据窗归一化面积指标的励磁涌流鉴别方法，采用可变数据窗判别算法：在时间轴上下分别设置阈值±ε，利用阈值及某一段采样电流的极值，确定出可变数据窗的开始点及终止点；并在选取出的可变数据窗内，根据采样间隔及数据窗长度，以此极值向前向后虚拟出一条标准正弦曲线，比较标准正弦曲线与采样电流之间差异面积的归一化面积指标，进而实现保护的闭锁和开放。能够最大限度的区分出涌流波形及故障电流波形，在变压器发生励磁涌流时，可以快速可靠的闭锁差动保护；在内部故障时不误闭锁差动保护；还能在变压器带故障空载合闸时，快速开放差动保护；且具有较强的抗互感器饱和能力。
【IPC分类】H02H7-045
【公开号】CN104810796
【申请号】CN201510218433
【发明人】王业, 袁宇波, 高磊, 黄浩声, 卜强生, 宋亮亮, 李鹏, 嵇建飞, 刘屿, 宋爽, 杨毅, 林金娇, 孔祥平
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月30日