基于波形上下对称系数识别励磁涌流的新原理�姚斌,李永丽(天津大学电气与自动化工程学院,天津300072)摘要:提出一种新的识别变压器励磁涌流和故障电流的新原理。该原理首先计算一周波差流波形的上下对称系数,然后根据上下对称系数鉴别涌流和故障。故障电流波形具有上下对称的特征,上下对称系数近乎零值,即便含有较大衰减直流分量的情况下其值也不超过0.10;而单向涌流波形上下不对称,上下对称系数较大,一般大于0.15,在某些特定合闸角及剩磁的条件下其值较小,但仍大于0.10。本方法原理清晰,计算简单,且算法本身可以有效地抑制高次谐波,并具有抗CT饱和的能力。关键词:励磁涌流;上下对称系数;电力变压器;差动保护中图分类号:TM772文献标识码:A文章编号:1003-8930(2004)02-0032-04NovelTheoryofIdentifyingInrushCurrentBasedonWaveformLongitudinalSymmetryYAOBin,LIYong-li(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Anoveltheorybasedonwaveformlongitudinalsymmetryisproposedtoidentifyinrushcurrentandfaultcurrent.Faultcurrentwaveformhascharacterofsymmetrysoitslongitudinalsymmetryvalueisnearlyzeroandnotmorethan0.10,butinrushcurrentwaveformislongitudinalasymmetricalsoitslongitudinalsymmetryvalueislargeandmorethan0.15inmostconditions.TheresultsofsimulationdemonstratedthistheoryisvalidandcanresistCTsaturationandhighharmonics.Keywords:inrushcurrent;longitudinalsymmetry;powertransformer;differentialprotection1引言电力变压器是电力系统的重要设备,其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定的工作。差动保护是变压器的电气主保护,变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中,励磁涌流将流入差动保护的差动回路,若差动保护不能够躲过这一电流,就会误动作。因此,当前变压器差动保护的核心问题是如何正确地识别励磁涌流和内部故障电流。传统的鉴别方案有二次谐波制动原理和间断角闭锁原理。在超高压电力系统中,由于长输电线(或电缆)分布电容以及串补电容的影响,某些故障电流中的二次谐波含量也很大,使得采用二次谐波制动原理的差动保护长延时出口。间断角原理的优点是能够快速切除合闸于内部故障。但是,在电流互感器(CT)因饱和使传变间断角消失的情况下,必须采取某些措施来恢复间断角,增加了保护的复杂性。同时由于CT特性的非线性,要精确恢复间断角存在困难。近年来,国内外学者提出了很多同时利用变压器的电流量和电压量鉴别励磁涌流的新原理和新方法,如磁通特性鉴别法、等值电路参数鉴别法等,这些原理需要对变压器的某些参数作人为的假设,其应用前景取决于理论上的进一步突破。因此,进一步探索快速、准确的区分变压器励磁涌流和内部故障电流的新原理,对提高变压器差动保护的性能是十分必要的。2基本原理研究变压器一周波的差流波形。定义波形与过波形最小值点的水平直线所围面积为S1;过波形最小值的水平直线与波形最大值点所成三角形的第16卷第2期2004年4月电力系统及其自动化学报ProceedingsoftheEPSAVol.16No.2Apr.2004�收稿日期:2003-12-22;修回日期:2004-03-01面积为S2。若S1=S2,则称该波形为上下对称波形。定义波形上下对称系数为J=S2-S1S22.1故障电流的波形特征不失一般性,所研究的正弦函数方程为y(t)=Asin(�t+�)+b,其中�为初相角,b为偏移量,t∈[0,2/�]。如图1所示。图1正弦曲线波形上下对称示意图Fig.1LongitudinalsymmetryofsinewaveS1=∫2/�0[y(t)-(b-A)]dt=∫2/�0[A�sin(�t+�)+b-b+A]dt=2A�S2=12AB×2A=12×2�×2A=2A�因为S1=S2,故J=0。由于高次谐波以及衰减直流分量的影响,实际的故障电流波形并非正弦波形,因而J值不为零。表1为故障电流i(t)=Asin(�t+�)+Ae-t/T在不同的�角和衰减时间常数下的J值。表1故障电流在不同衰减时间常数和初相角的上下对称系数Tab.1Longitudinalasymmetryoffaultcurrentwhendecaytimeconstantandfault-anglechange�T/ms40801201602004000°-0.0016-0.0006-0.0003-0.0002-0.0001-0.000030°0.02870.01700.01210.00940.00760.004045°0.044...
