淺析變壓器勵磁涌流的識別

近年來國內外學者提出了很多鑒別勵磁涌流和短路電流的新原理和新方法，本文對當前應用和研究的變壓器主保護勵磁涌流鑒別原理進行簡單的介紹。

一、經典方法

（1）二次諧波原理。勵磁涌流中含有較大的偶次諧波分量，并且二次諧波分量最大。因此計算出差流中的二次諧波分量，如果其值較大就可以判斷為勵磁涌流。常用如下的判別式：Id2/Id1>K，式中：Id1、Id2分別是差流中的基波和二次諧波幅值；K為二次諧波制動比，常取值為0.15～0.20。二次諧波制動原理簡單明了，在常規保護中有較多的運行經驗，用微機實現比常規保護更容易。因此，目前國內外實際投入運行的變壓器微機保護大都采用這個原理。（2）間斷角原理。間斷角原理率先由我國提出并制成樣機，其模擬式保護裝置已經得到應用。間斷角原理是基于勵磁涌流波形中有較大的間斷這個特征實現其鑒別的。一般采用的判據為：當差流的間斷角大于65°時，判別為勵磁涌流；當間斷角小于65°且波寬大于140°時，則判別為可能不是勵磁涌流，并短時開放出口比率差動繼電器。與二次諧波制動原理相比，間斷角原理有如下優點：利用了勵磁涌流明顯的波形特征，能清楚地區分內部故障和勵磁涌流；一般采用分相涌流判別方法，在變壓器內部故障時能迅速跳閘；具備一定的抗過勵。間斷角原理的微機實現在技術上是可行的，但硬件復雜且成本較高，在實用化過程中要作進一步經濟技術分析和現場檢驗。（3）波形對稱原理。波形對稱原理是對變壓器的電流波形進行分析的一種方法。首先將流入繼電器的差流進行微分，將微分后差流的前半波與后半波作對稱比較，根據比較的結果去判斷是否發生了勵磁涌流。這種方法實際上是間斷角原理的推廣。它的提出正是基于對勵磁涌流導數的波寬及間斷角的分析，但是它比間斷角原理容易實現，克服了間斷角原理對微機硬件要求太高的缺點。該方法的作者對其進行了仿真實驗和動模實驗，驗證了其有效性，至于能否得到實際應用，尚需時間檢驗。（4）高頻分量原理?？蛰d合閘產生勵磁涌流時，電壓有較大的躍變，從而會產生較大的高頻電流；而在系統內外故障時，都不會有太大的高頻電流。因此，測量出電流中的高頻分量，并進行一系列的判斷就能區別出勵磁涌流。這種方法從根本上來說，也是間斷角原理的一種推廣，它也存在如下問題：對微機保護來講，要獲得高頻分量，勢必提高采樣頻率，從而增加技術難度和成本；可能會受到系統諧波影響；能否經受環境高頻噪聲的考驗。因此，這種方法的實用性需要進一步的研究。（5）磁特性原理。磁特性原理考慮變壓器的勵磁特性，能完全消除勵磁涌流的影響。但需要知道繞組的漏感，這在實際工作中是不太可能的。

二、現代方法

（1）神經網絡原理。近年來，國內外學者已將神經網絡應用于變壓器保護領域。神經網絡可以綜合幾種原理對電氣量的采樣值分別提取形成特征量來形成區分勵磁涌流和內部故障的模式分類器。雖然訓練好的神經網絡在運行當中計算速度非常快，但在訓練時，需要大量的數據，而且這些數據從現場得來非常困難。由于現場情況復雜，利用仿真訓練的神經網絡不太適用于實際現場。（2）利用小波理論。小波變換理論（Wavelet

Transform Theory）是20世紀80年代后期發展起來的應用數學分支。小波變換具有多分辨率（即多尺度）的特點，可以由粗到精地逐步觀察信號。因此有人把小波變換譽為分析信號的數學顯微鏡，已經廣泛應用于包括變壓器保護的勵磁涌流識別在內的各個領域。文獻[3]介紹了在這方面的一些研究結果，并指出其思路均為對所給信號進行波形分析，提取信號波形在不同頻帶下的特征量作為判別的依據。同時也指出了它們的不足：在波形提取過程中，都是以仿真實驗波形為基礎的，而實際波形受到的干擾更為嚴重，其波形中含有更多諧波，所以小波理論的實用化需要進一步分析與判斷。（3）模糊集合方法。由于變壓器發生故障時的特征與勵磁涌流時的狀態有很多相似之處，使得變壓器故障的區分變得非常復雜而且難以取得很好的效果。如果只是根據單一的判據，利用判據所要求的固定的整定值，總是存在著一定的局限性。所以，考慮利用模糊集合理論和模糊模式識別的方式來區分變壓器的故障狀態，不失為一種好的方法，所以這種理論也成為研究的熱點之一。因為綜合多個反映系統狀態的特征量，辨識具有相似特點的不同事物，正是模糊集合理論的優勢所在。

大型變壓器是電力系統中至關重要的設備，尋求一個安全、可靠、靈敏的變壓器保護方案，一直是國內外電力系統學者們研究的熱點問題。本文在對變壓器勵磁涌流的識別方法進行了歸納總結，將其分為經典經典方法和傳統方法，為工作人員識別變壓器勵磁涌流提供了借鑒和幫助。

參 考 文 獻

[1]Moises Gomez-Morante，Denise W，Nicoletti A.Wavelet-based

Differential Transformer Protection[J]．IEEE Transactions on Power

Delivery．1999，14（4）

[2]張傳利，黃益莊，馬曉旭等．改進遞歸小波在變壓器保護中的應用研究[J]．電力系統自動化．1999，23（17）：20～22

[3]李貴存，劉萬順，賈清泉等．一種利用小波原理防止變壓器差動保護誤動的新算法[J]．電網技術，2001，25（7）：48～51，55