基于环流与零序电流波形相似度的励磁涌流识别方法与流程

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别是星角变压器空载合闸时励磁涌流的识别方法。

背景技术：

电力变压器作为电力系统输电、配电环节十分重要设备，其运行状态严重影响着电力系统的供电可靠性，随着我国经济建设的飞速发展，人们对电力能源的需求日益增长，同时对电力能源依赖性越来越高。然而，相对于电力系统其他元件，变压器的主保护正确动作率一直较低，其中变压器空投时产生的励磁涌流导致差动保护误动是一个重要因素。目前，国内外对变压器励磁涌流的研究很多，其中较为成熟且在实际工程得到应用原理有二次谐波制动原理、间断角原理、波形对称原理等，但随着变压器结构越来越复杂、容量越来越大，这些原理并不能保证所有情况均能可靠识别励磁涌流，变压器空投时因励磁涌流误动事故时有发生。因此寻找识别励磁涌流与故障电流的新原理、新方法对提高变压器正确动作率具有重要意义。

技术实现要素：

针对变压器空载合闸时产生的励磁涌流容易导致差动保护误动问题，本发明的目的在于提供一种识别变压器空载合闸时励磁涌流与接地故障电流的方法。技术方案如下：

一种基于零序电流与环流波形相关度的星角变压器励磁涌流与接地故障的识别方法，利用星角变压器空投时角侧环流与星侧中性点处零序电流的相位关系，引入波形相关系数判别星角变压器励磁涌流与接地故障电流，所述星角变压器星侧中性点应直接接地或经小电阻接地。包括以下步骤：

1)采集星角变压器角侧内环流，利用变压器变比可获得归算至星侧的角侧内环流id；

2)采集星角变压器星侧中性点处电流，获得中性点处零序电流i0；

3)计算角侧环流与中性点零序电流波形相关系数，其计算公式为：

其中，n为采样数据窗采样点，x(i)、y(i)分别为角侧环流、星侧零序电流采样数据窗内第i个数据，x、y分别为角侧环流、星侧零序电流采样数据窗内数据平均值。

根据实际系统参数以及变压器现场运行环境设置设定值，计算数据窗内星角变压器角侧环流与星零序电流波形相关系数，如果计算得到相关系数大于设定值，则判定为涌流，差动保护闭锁；否则，差动保护开放。

设定值可为0.5。

附图说明

图1星角变压器接线示意图和a相等效电路图

图2变压器空投产生涌流时零序电流与环流波形图

图3a相接地时星角变压器接线示意图和单相等效电路图

图4a相接地系统零序网络等效电路图

图5变压器空投于接地故障时零序电流与环流波形图

图6变压器空投产生涌流和空投于接地故障时零序电流与环流波形相关系数

具体实施方式

本发明提出了基于零序电流与环流波形相关度的星角变压器励磁涌流与接地故障的识别方法。现将具体实施方案描述如下：

1.如附图1所示，为无故障时星角变压器接线示意图和a相等效电路图。可以得到如下结论：星角变压器空投产生励磁涌流时，中性点零序电流i0与角侧内环流id关系表达式为：

其中，i0是变压器星侧中性点处零序电流，id为折算至星侧的角侧内环流，z1σ、z2σ是变压器一次漏抗和折算至一次侧的二次侧漏抗，z0s是电源等效零序阻抗。

忽略变压器两侧漏感和电源等效零序阻抗中的电阻部分，星角变压器空载合闸产生励磁涌流时，中性点零序电流与角侧内环流基本呈线性关系，两电流波形趋势相同，其仿真波形图如图2所示。

2.如附图3，为a相接地时星角变压器接线示意图和单相等效电路图；如图4所示，为a相接地系统零序网络等效电路图。可以得到如下结论：星角变压器空投于单相接地故障时，零序电流与环流的相位相反，即波形趋势相反，其关系表达式为：

其中，i0是变压器星侧中性点处零序电流，id为折算至星侧的角侧内环流，z1σ、z2σ是变压器一次漏抗和折算至一次侧的二次侧漏抗，zt为变压器等值零序阻抗，且满足zt>z1σ。

同理，星角变压器空载合闸与接地故障时，中性点零序电流与角侧内环流波形变化趋势相反，两电流仿真波形图如图5所示。

3.计算零序电流与环流波形相关系数，计算公式为：

其中，n为数据窗采样点数，x(i)、y(i)分别为零序电流、环流在采样数据窗内第i个数据，分别为零序电流、环流采样数据窗中数据平均值。

4.计算数据窗内零序电流与环流波形相关系数，变压器空载合闸产生励磁涌流时，其相关系数非常接近于1，此时计算得到相关系数大于设定值(0.5)，则判定为励磁涌流，差动保护闭锁；变压器空载合闸与接地故障时，其相关系数接近-1，此时计算得到的相关系数小于-1，差动保护开放。

由于变压器器实际运行环境较为复杂，可根据现场采集的数据计算相关系数真实值，适当调节门槛值(0.5)。