反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判别方法及装置与流程

本发明属于电力系统继电保护，具体地，涉及反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判别方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着智能变电站技术的逐渐成熟，智能变电站被大范围的投入电网运行，变压器保护误动现象时有发生，究其原因主要表现为两个方面：(1)智能变电站过程层广泛采用互感器、采集器及合并单元等环节的配合，实现数字采样回路，复杂的数字采样回路较容易引起采样数据异常，导致变压器保护误动；(2)变压器空投时励磁涌流及区外故障切除时的恢复性涌流的影响，容易引起变压器保护的误动。针对上述问题，现有装置采用双ad数据采集，并进行校验，将两路ad采样数据都用于逻辑运算共同把关保护出口，提高了采样回路的可靠性；另外，通过对变压器励磁涌流类型的分析，使用差流二次谐波互闭锁，在变压器空投时采用按相综合谐波开放差动保护；在恢复性涌流时，按相差流二次谐波“三取二”开放差动保护的方法。

2、对变压器差动保护而言，因涉及不同电压等级下的两个甚至多个电流互感器(current transformer，ct)，区外故障时仍可能出现变压器一侧ct不饱和，另一侧ct深度饱和的情形，差动保护不平衡电流将急剧增大，仅利用当前广泛使用的比率制动特性仍无法避免差动保护的误动。饱和可能对差动电流中的谐波含量和间断角大小造成不同程度的影响，进而导致带励磁涌流制动特性的变压器差动保护误动或者拒动作。具体而言，ct饱和容易使故障电流中的二次谐波含量增大，二次谐波制动原理产生误判；另一方面，ct饱和可能引起励磁涌流间断角变小甚至消失，造成间断角制动原理误判，差动保护误动作。传统的差动保护里，通过提高比率制动系数，来达到躲开区外故障造成的ct饱和引起的不平衡电流的目的，但此举无疑会降低区内故障时保护动作的灵敏性。

3、现有技术中，变压器涌流闭锁的主流原理是二次谐波闭锁。公开号为cn102522726b的专利提出变压器励磁涌流闭锁的方法，根据变压器各侧差流谐波、各相相电流谐波判断励磁涌流，识别励磁涌流和内部故障。公开号为cn109884448b的专利提出变压器匝间故障的快速判别方法，在变压器带负荷正常运行时，通过故障分量的差动，将负荷电流的影响去除，由于使用了故障分量，变压器负荷以及ct特性的影响减少，可以降低差动动作门槛，这样提供了变压器保护装置的动作灵敏度，使故障快速切除；在变压器空投时，综合二次谐波和波形间断角判据，当变压器空投侧波形无间断，且二次谐波含量在一定范围内，则说明存在故障，变压器保护装置动作，克服了常规做法是等到涌流消失以后，匝间故障继续发展到差流满足动作条件，此时才开始保护动作的技术缺陷。公开号为cn104319734b的专利提出一种基于换流变压器二次谐波励磁涌流的大差保护方法，在换流变压器阀侧区内发生单相接地故障时，采用大差保护差动电流、yn/y换流变压器差动保护差动电流和yn/d换流变压器差动保护中差动电流中的二次谐波含量进行综合判别，来识别励磁涌流，有效避免由此而造成的保护误动。

4、公开号为cn113267698a的专利提出判别主变ct饱和的方法、系统及存储介质，根据主变高压侧二次谐波幅值、制动电流和主变当前时刻采样点差分差流输入预设的全周波差流积分函数,获得全周波差流积分；根据全周波差流积分和预设判别规则,进行主变ct饱和判别。公开号为cn115912263a的专利提出一种ct饱和故障识别方法及系统，设置两个参数，当原始差动电流与原始制动电流的比值大于第一设定参数时，认为发生严重饱和，小于第一设定参数大于第二设定参数时，认为发生轻微饱和。以上两专利的ct饱和判据中，并不能与涌流判据相结合，使用一种相同的判据，做到对涌流和饱和均能有效识别。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判别方法及装置，利用t/3周期积分与2t/3周期积分和差流绝对值2点最大数之和的比值低于差流的当前周期积分的绝对值与t/3周期积分比值的某种一次关系，可更快的确认是否发生了涌流和饱和。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判别方法，包括以下步骤：

4、步骤1，根据变压器各侧的三相电流得到三相差动电流波形，并基于三相差动电流波形采集变压器三相差动电流的变化量序列；

5、步骤2，将步骤1所得到的序列中三相差动电流的变化量按相别分别求和，得到三相电流变化量的差流，进而得到差流的绝对值；

6、步骤3，以当前及之前的23个时间点为当前周期，计算差流的当前周期积分与差流的绝对值的当前周期积分；

7、步骤4，对差流的绝对值，取其当前周期内数值最小的8个点，求出其积分，得到t/3周期积分，用差流的绝对值的当前周期积分减去t/3周期积分，得到2t/3周期积分；

8、步骤5，对差流的绝对值，求出当前周期内最大值与次最大值的和，作为差流绝对值2点最大数；

9、步骤6，判断t/3周期积分、2t/3周期积分、差流绝对值2点最大数之和、差流的当前周期积分的绝对值是否满足反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判据，若满足，则判定为涌流或ct饱和，闭锁差动保护。

10、优选地，所述步骤1具体包括：

11、步骤1.1，采集变压器高压侧支路的三相电流ih1a、ih1b、ih1c，中压侧支路的三相电流im1a、im1b、im1c，低压侧支路的三相电流il1a、il1b、il1c；

12、步骤1.2，根据步骤1.1采集的各侧支路的三相电流数据，计算三相差动电流，形成三相差动电流波形：

13、icd_a＝ih1a+im1a+il1a

14、icd_b＝ih1b+im1b+il1b

15、icd_c＝ih1c+im1c+il1c

16、式中，icd_a、icd_b、icd_c分别为a相、b相、c相的差动电流；

17、步骤1.3，根据三相差动电流波形，采集三相差动电流的变化量dicd_a、dicd_b和dicd_b序列。

18、优选地，步骤1.1中，采集变压器各侧支路的三相电流数据时，采样率大于1200hz，且一个采样周期内不少于24个采样点。

19、优选地，采集变压器三相差动电流的变化量序列时，对于三相差动电流波形，以故障发生时刻为时间原点，时间原点之前的时间段τ对应的波形为故障前波形，时间原点之后的波形为故障后波形；

20、自时间原点起，每间隔时间段τ记录一次故障后波形；

21、采用每次记录的故障后波形分别减去故障前波形，得到变压器三相差动电流的变化量序列。

22、优选地，时间段τ的取值为20ms。

23、优选地，步骤3中，所述差流的当前周期积分与差流的绝对值的当前周期积分的公式为：

24、

25、

26、式中，24′k表示差流的当前周期积分；

27、24k表示差流的绝对值的当前周期积分；

28、下标k表示当前时间点，k大于23；

29、δiσi'表示第i’点差流iσi'的变化量。

30、优选地，步骤6中，所述反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判据为：

31、

32、式中，表示差流绝对值2点最大数；

33、mint/3表示t/3周期积分；

34、max2t/3表示2t/3周期积分；

35、c和b表示以差流的当前周期积分的绝对值与t/3周期积分的比值为因变量的一次函数中的斜率与截距。

36、优选地，所述反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判据设有如下使用门槛：

37、mint/3≥0.004ie

38、其中，mint/3表示t/3周期积分；

39、ie表示高压额定电流；

40、若不满足上述门槛，则闭锁保护。

41、优选地，斜率c为0.016，截距b为关于时间t的函数：

42、

43、一种反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判别装置，包括：

44、采集模块，用于根据变压器各侧的三相电流得到三相差动电流波形，并基于三相差动电流波形采集变压器三相差动电流的变化量序列；

45、模值计算模块，用于计算三相电流变化量的差流和差流的绝对值、差流的当前周期积分与差流的绝对值的当前周期积分、t/3周期积分、2t/3周期积分以及差流绝对值2点最大数；

46、闭锁使能模块，用于t/3周期积分、2t/3周期积分、差流绝对值2点最大数之和、差流的当前周期积分的绝对值满足反映电流波形凹凸偏移的铁磁饱和及涌流判据时，判定为涌流或ct饱和，闭锁差动保护。

47、优选地，所述模值计算单元中不同的计算过程分别采用独立的寄存器进行计算。

48、本发明的有益效果在于，与现有技术相比：

49、1、本发明适用于涌流的判别，同样也适用于ct饱和的判别，只有t/3周期积分与2t/3周期积分和差流绝对值2点最大数之和的比值低于差流的当前周期积分的绝对值与t/3周期积分比值的某种一次关系，可以反映出发生涌流或ct饱和，从而闭锁保护，其使用同一判据，实现了对涌流和饱和的有效识别；

50、2、本发明不使用二次谐波，直接使用装置采集到的离散点数据，从而避免了傅里叶级数运算，使得在装置运行时，可不考虑跨窗计算带来的不稳定性；

51、3、本发明计算t/3周期积分时，不是连续8点取最小，而是转换为在当前周期内，选取其中最小的8个点(可不连续)，从而可以更好的反映间断在当前周期内的位置，着重突出表现波形的凹凸与隆起，采用t/3周期积分、2t/3周期积分之间的比例关系，反映电流波形凹凸偏移，t/3周期积分越小，表明波形的凹陷越明显，可以用作评判波形是否发生涌流与饱和的标杆。