YNd11型三相组式变压器非故障跳闸的剩磁估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种YNd11型三相组式变压器非故障跳闸的剩磁估计方法，首先，信号采集装置通过互感器对YNd11型三相组式变压器的电压电流波形进行采样得到电压电流瞬时值，通过傅氏算法求出各电气量的复数形式，进而获得功率因数角及铁芯稳态磁通峰值；然后，根据采样获得的三相电流波形，确定首断相及首断相开断电压相角；最后，根据分闸过程中绕组电压的变化情况及其与铁芯磁通的关系估算三相铁芯剩磁；该方法只需采样YNd11型三相组式变压器运行时三相电压电流波形，通过数据处理获得稳态运行下的功率因数角及铁芯稳态磁通峰值，即可据此估计铁芯剩磁，相关参数易获取，可以方便的用于实际工程预估中。
【专利说明】YNd11型三相组式变压器非故障跳闸的剩磁估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于变压器剩磁估计方法【技术领域】，具体涉及一种YNdll型三相组式变压 器非故障跳闸的剩磁估计方法。
【背景技术】
[0002] YNdll型三相组式变压器由三台单相变压器组成，铁芯主要由硅钢片叠成，原边绕 组星型联结且中性点接地，副边绕组三角形联结。由于各相磁通沿各自的磁路闭合，故其磁 路系统彼此无关，在电源频率和绕组匝数一定时，各相铁芯磁通由绕组外加电压决定（忽 略线圈电阻和漏磁通）。
[0003] 由于硅钢片属于铁磁材料，存在磁滞现象，在变压器分闸后，外磁场撤销，铁磁质 仍能保持原有的部分磁性，使变压器铁芯内留有部分磁通，该磁通称为铁芯剩磁。故可近似 认为变压器分闸后剩磁随时间的变化并不明显，剩磁近似等于分闸时刻铁芯磁通。YNdll型 三相组式变压器在三相对称系统中正常运行时原边三相电流大小相等，相位互差120°，由 于各相断路器在电流过零时自然分断，故三相分闸时刻非同期，该过程将造成绕组外加电 压的改变，进而影响铁芯剩磁。而在变压器空载合闸时，由于铁芯材料励磁特性具有非线性 特性，受铁芯剩磁和断路器合闸相角影响，可能造成铁芯的饱和，导致变压器在电压突变的 一侧产生很大的励磁电流，其数值最大可达额定电流的6?8倍，这种电流就称为变压器的 励磁涌流。由于励磁涌流幅值很大且仅流经变压器一侧，将引起变压器纵差动保护产生很 大的差流，导致差动保护误动作跳闸，使变压器的投运屡次失败；数值很大的励磁涌流还会 导致变压器及断路器因电动力过大而受损；励磁涌流还可能诱发邻近其它变电站等正在运 行的变压器产生"和应涌流"而误跳闸，造成大面积停电；其中的大量谐波对电网电能质量 也会造成严重的污染。
[0004] 选相合闸技术是随着开关技术的发展而提出的一种新型电力设备的关合手段，其 抑制励磁涌流的原理是根据分闸后铁心中的剩磁选择合适的合闸相位，控制断路器动静触 头在系统电压或电流波形的指定相位角时刻进行开关关合，使合闸时剩磁和偏磁可以近似 的相互抵消，从而避免变压器铁心磁通的过饱和，从根本上达到削弱励磁涌流的目的。
[0005] 现有的多种关于剩磁或磁场的经典计算模型包括Product模型、Preisach模型、 Stoner-Wohlfarth模型，但是以上模型计算方法都涉及部分不可直接测量的参数，而利用 软件仿真变压器剩磁要求对系统工作行为进行比较精确的模拟，模型搭建较为复杂，故在 变压器铁心剩磁的具体估计中实用性均不大。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种YNdll型三相组式变压器非 故障跳闸的剩磁估计方法，该方法只需采样YNdl1型三相组式变压器运行时三相电压电流 波形，通过数据处理获得稳态运行下的功率因数角及铁芯稳态磁通峰值，即可据此估计铁 芯剩磁，相关参数易获取，可以方便的用于实际工程预估中。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] YNdll型三相组式变压器非故障跳闸的剩磁估计方法，包括如下步骤：
[0009] 步骤I:YNdll型三相组式变压器运行时，信号采集装置通过互感器对YNdll型三 相组式变压器的电压电流波形进行采样，得到电压电流瞬时值；
[0010] 步骤2 :通过傅氏算法求出YNdll型三相组式变压器稳态三相电压、电流复数形 式，获得功率因数角％及铁芯稳态磁通峰值φπ，所述铁芯稳态磁通峰值九=€，其中： Um表示相电压幅值，N表示绕组匝数，ω为系统角频率；
[0011] 步骤3 :根据步骤1采样获得的三相电流波形，确定首断相及首断相开断电压相角 <5 =φ或^ = ，所述首断相是指首先断开的相，即当某相的电流首先降为零并保持 不变，则该相为首断相；
[0012] 步骤4 :估算三相铁芯剩磁
[0013] 假设首断相为A相，且首断相电压相角为δ，A相开断后三相绕组电压仍近似如式 (5)所示，由于首断相开断后三相绕组电压近似不变，故磁通仍按式（7)变化，三相电流如 式⑶所示；
【权利要求】
l.YNdll型三相组式变压器非故障跳闸的剩磁估计方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1 :YNdll型三相组式变压器运行时，信号采集装置通过互感器对YNdll型三相组 式变压器的电压电流波形进行采样，得到电压电流瞬时值； 步骤2 :通过傅氏算法求出YNdll型三相组式变压器稳态三相电压、电流复数形式，获
得功率因数角及铁芯稳态磁通峰值，所述铁芯稳态磁通峰值 其中：Um表示 <P 相电压幅值，N表示绕组匝数，《为系统角频率； 步骤3 :根据步骤1采样获得的三相电流波形，确定首断相及首断相开断电压相角 5 = <?>或<5 = 0 + ：18〇°，所述首断相是指首先断开的相，即当某相的电流首先降为零并保持不 变，则该相为首断相； 步骤4 :估算三相铁芯剩磁 假设首断相为A相，且首断相电压相角为S，A相开断后三相绕组电压仍近似如式（5) 所示，由于首断相开断后三相绕组电压近似不变，故磁通仍按式（7)变化，三相电流如式 (8)所示；
由式（8)可知，
时C相电流降为零，该相断路器开断。C相开断后，三相 绕组电压近似为
三相电流近似为
根据式（7)，C相开断时刻
，三相铁芯磁通如式（11)所示；
根据电磁感应定律，由c相开断后三相绕组电压产生的三相预感应磁通<i)ay、<Ky、小cy 为式（12);
根据磁通连续性定理，该时刻磁通无法突变，将产生如式（13)所示的偏磁通以抵消该 时刻的预感应磁通；
故C相断开后，三相铁芯磁通为式（11)、（12)、（13)式之和即式（14);
由式（10)可知，B相将在《t= 8+120°时电流过零熄弧；将《t= 8+120°带入式 (14)，可得三相铁芯剩磁为式（15);
由于三相系统具有对称性，故B，C相为首断相时，首断相及另两相磁通变化规律与上 述情况相同，据此可得首断相剩磁表达式，如式（16)所示；
正常运行时电压相位超前首断相120°的相为次断相，该相剩磁为式（17)所示
正常运行时电压相位滞后首断相120°的相为末断相，该相剩磁为式（18)所示
【文档编号】G01R33/12GK104483639SQ201410723535
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】郝治国, 谭婷月, 张保会, 张晓静, 刘志远, 韦鹏, 邹洪森, 单睿, 李君宏 申请人:西安交通大学, 国网宁夏电力公司检修公司