基于多判据的变压器纵差保护方法

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1、基于多判据的变压器纵差保护方法摘要：为了提高变压器纵差保护识别励磁涌流和内部故障电流的能力，提出了一种联合多判据的变压器纵差保护方法。文中首先分析了励磁涌流的特性，分析了传统二次谐波制动原理可能误动作或延迟动作甚至拒动的情况。为此，采用一种基于基波幅值变化特征的自适应二次谐波制动原理。同时采用四折线比例制动原理并联合过电流速断保护原理和零序电流差动保护原理组成具有高可靠性的变压器纵差保护系统。利用MATLAB/Simulink建模仿真，验证了综合利用各判据优点的变压器纵差保护系统，其性能有很大的提高。关键词：多判

2、据；变压器纵差保护；励磁涌流;0引言变压器纵差保护一直受到励磁涌流问题的困扰，当变压器磁通稍加变化，nJ■能会引起励磁电流发生剧烈变化。尤其是在区外故障切除的暂态过程和空载合闸等惜况下，由于铁芯的非线性和磁链不能突变，从而产生非周期磁链，使得励磁支路饱和，变压器内会产生可与内部短路电流相比拟的励磁涌流流入差动回路，引起变压器纵差保护误动作。在2002〜2006年间，220kV及以上变压器保护的正确动作率仅为81.912%,远不如100MW及以上发电机保护的98.476%［11o因此，为了保证变压器纵差保护动作的正

3、确率，就必须有效的识别励磁涌流与内部故障电流。近年来国内外继电器保护工作者进行了大量研究，并取得了一定的进展。所提出的诸多判别方法主要有棊于变压器模型（包拈棊于等效瞬吋漏电感:21和基于等值回路方程［3等）勹基于励磁涌流波形特征的智能算法（包括基于祌经M络:56:和基于小波变换:7］等）2类。由于变压器内部材料结构复杂、不同型号的变压器参数各有差异、锊态过程千变万化，如何获得准确通用、简单直接的变压器等效模型，尤其是哲态过程等效榄型并能冇效利用，依然是制约基于变压器等效模型这类方法实用化的瓶颈［3］。而神经网络需

4、要大量的训练样本，励磁涌流的性质乂受变压器的剩磁、合闸瞬间电压的相位角度、变压器铁芯特性及其设计时所用饱和磁通密度值、变压器安装地点与大电源的电气距离等因数的影响，训练时难以保证样本的完备性，很可能存在潜伏的误判情况:9:。自适应；比率制动同样，小波变换由于小波基难以选取，并且为了提取高频分暈则需要提高采样频率，从而增加了技术难度和成本，而凡可能会受到系统的谐波，以及环境高频噪声的影响。受上述原W的制约，这些智能算法也还未能在现场得到广泛的应用。目前，变压器保护的现场系统主要以采川电流波形特征为依据的二次谐波制动

5、原理和间断角原理来判别励磁涌流，其中二次谐波制动原理应用得最为广泛，并凡具冇多年的现场运行经验

6、10］。但是山于现代变压器铁磁材料的改进，使得励磁涌流中的二次谐波含量降低；另一方面，在高压输电线路中，由于长线路和电缆线分布式电容的存在以及电网中円益增多的无功补偿装賈的影响，使得内部故障屯流的二次谐波含可能较尚，导致传统二次谐波制动原理的正确动作率下降nl1。为了克服传统纵差保护方法的缺陷，在综合考虑变压器励磁涌流和故障类型的多样性与复杂性后，本文提出一种联合多判据的高可靠性的变压器纵差保护方法。该方法在改进传统二

7、次谐波制动原理的同时，联合了多种判据的优点，能快速准确的识别励磁涌流与内部故障电流，保证变压器在励磁涌流惜况下纵差保护不误动，在区内故障情况下快速动作。1励磁涌流的特性及传统二次谐波制动原理缺陷分析变压器励磁涌流中含有比率较高的偶次谐波分量，其中二次谐波的含量最为突出。研允发现，励磁涌流中的二次谐波含量的变化趋势与艽波形的对称度有关，下面通过具体的仿真波形來说明。图1(a)是某三相双绕组变压器(绕组接线为YnDll)在空载，剩磁为0,断路器在A相电压初始相角6^=0°时刻合闸仿真得到的差动电流波形，即变压器的励磁

8、涌流波形，采用全波傅里叶算法计算其二次谐波含宥率如图1(b)所示。其中变压器W侧的电流互感器均采用Y接法，将Y侧电流互感器的二次电流值在微机中进行Y-△变换以补偿因变压器绕组接线引起的30°相位差。(％s(％s(％Y>⑻(b)图1变压器空载合闸三相励磁涌流波形及其二次谐波含有率Fig.1No-loadclosingoftransformer’sthree-phaseexcitationinrushcurrentwaveformanditssecondharmoniccontainingrate分析图1可知，非对称

9、励磁涌流的幅值袞减速度相对于对称励磁涌流较慢，因此其二次谐波含宥率的衰减速度也相对较慢，整个过程持续时问较长。然而对称励磁涌流扯然衰减速度快，但在励磁涌流刚开始的时候，其二次谐波含有率比非对称励磁涌流高。当变压器纵差保护的二次谐波制动方法采用一相制动三相的制动原理.H.制动比取15%时，里然A相和C相励磁涌流的二次谐波含有率在t=0时小于15%，但持续时间很短,在t=0.