（电力系统及其自动化专业论文）基于励磁支路非线性特性的变压器保护新原理的研究.pdfVIP

华北电力大学 北京) 硕士学位论文 摘要 变压器主保护选择差动在原理上存在不足，带来的问题就是如何准确鉴 别励磁涌流与内部故障，这也是目前变压器保护的难点。 本文分析了现有的励磁涌流识别判据， 认为在基于电流波形的判据中， 波形 相关法的性能最优; 在前人的 研究基础上， 提出了基于等效瞬时励磁电感时域特 性识别励磁涌流的新方法， 经过e m t p 和t e q s i m 仿真验证了新方法的有效性。 提 出基于相关度的采样值差动主保护判据，这种判据动作速度快且可靠。 为了分析和验证理论研究的成果， 研制了变压器保护样机， 为新原理提供测 试平台， 参与完成变压器双端m试系统， 为微机变压器保护装置样机调试提供了 一种方便快捷的工具。 关键词:变压器主保护，励磁涌流，等效瞬时励磁电感，采样值差动 本论文得到了“ 国家自然科学基金”项目 变压器保护新原理的研究( 项目号5 0 2 7 7 0 1 2 ) 基于励磁支路非线性特性的 的资助。 abs t ract h o w t o d i s c r im i n a t e b e t w e e n i n t e rn a l f a u l t a n d m a g n e t i z i n g i n r u s h c u r r e n t i s t h e d i f f i c u l t y o f t r a n s f o r m e r p r o t e c t i o n w h e n a p p l y i n g d i ff e r e n t i a l r e l a y . t h e e x it i n g c r i t e r i o n s t o d i s c r i m in a t e b e t w e e n i n t e rn a l f a u lt a n d m a g n e t i z i n g i n r u s h c u r r e n t w e r e a n a l y z e d a n d t h e c o n c l u s i o n i s : t h e p e r f o r m a n c e o f c o r r e l a t i o n a l g o r i t h m i s s u p e r i o r t o t h e o t h e r s i n c r it e r i o n s b a s e d o n w a v e - f o r m . b a s e d o n t h e p r e v i o u s r e s e a r c h . a n e w s c h e m e n a m e d n e w m e t h o d t o d i s c r i m i n a t e b e t w e e n i n t e rn a l f a u l t a n d m a g n e t i z i n g i n r u s h b a s e d o n c h a r a c t e r i s t i c o f e q u i v a l e n t i n s t a n t a n e o u s i n d u c t a n c e i n t i m e r e g i o n i s p u t f o r w a r d , a n d i t s e ff i c i e n c y i s p r o v e d b y s i m u l a t i o n o f e mt p a n d t e q s i m. t h e p a p e r b r in g s f o r w a r d a n e w t r a n s f o r m e r d i ff e r e n t i a l p r o t e c t iv e s c h e m e b a s e d o n t h e s a m p l e d a t a , a n d i t c a n a c t v e ry f a s t a n d r e l i a b l y . i n o r d e r t o a n a l y s e a n d v a l i d a t e t h e p r o t e c t i o n t h e h a r d w a r e o f r e l a y d e v i c e w h i c h c a n t e s t n e w r e l a y t h e o ry i s d e v e l o p e d b a s e d o n t h e c l a n g u a g e . a t t h e s a m e t i m e , w e d e v e l o p e d a f a c i l i t y t e s t s y s t e m t h a t c a n s i m u l a t e t h e w o r k i n g s t a t e s o f t r a n s f o r m e r , a n d t h e t e s t s y s t e m i s p r o v e d v e ry c o n v i e n t a n d e f f i c i e n t t o t e s t t r a n s f o r m e r p r o t e c t i o n . j i a o s h a o l i n ( e l e c t r i c p o w e r s y s t e m 学校可以 采用影印、 缩印或其它复制手段 复制并保存学位论文; 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: 1 1 3 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 1 )谐波识别法 通过电流或电压中的谐波含量的多少来区分内部故障和励磁涌流。其中利用二 次谐波电流鉴别励磁涌流的方法应用广泛。二次谐波制动原理，是计算差流中的二 次谐波分量，如果其值大于定值则判定为涌流，二次谐波制动原理简单明了，有多 年的运行经验， 目前国内外实际投入运行的微机变压器保护大都采用该原理。 但是， 采用二次谐波制动原理的变压器保护，面临着以下几个问题f3 : 1 .励磁涌流是暂态电流，不适合用傅氏级数的谐波分析方法。因为对于暂态 信号而言，傅氏级数法的周期延拓将导致错误的结果; 2 .布 民 难适当选择制动比k。 3 ，现代变压器磁特性的变化，使涌流时二次谐波含量低，导致误动;而大 容量变压器、 远距离输电的发展， 使得内部故障时暂态电流含有较大的二次谐波， 导致延时动作。 2 )间断角原理 基于涌流波形特征识别的方案首推间断角原理。2 0世纪 6 0年代，基于间断 角原理的变压器差动保护率先由我国提出并制成样机，据此原理实现的模拟式保 护装置在当时得到了广泛应用。间断角原理通过检测差流间断角的大小实现鉴别 涌流的目的。但进入微机保护时代后，间断角原理的变压器差动保护在实现上存 在两个主要难点: 1 .需要较高的采样率以准确地测量间断角，结果对 c p u的计算速度提出了 更高的要求; 2 .涌流间断角处的电流非常小，几乎接近于零，而 a / d转换芯片正好在零 点附近的转换误差最大。因此，需要高分辨率的a / d 转换芯片。 差流较小时其中的谐波含量和频率的变化对间断角测量的影响比较大，因此 基于间断角原理的微机保护在系统振荡情况下有可能误动【 川 。另外，具有间断角 的电流经过电流互感器后，间断角可能减小甚至消失，给间断角原理识别励磁涌 流带来了困难。 3 )波形对称 波形对称原理是以间断角的存在为基础而发展起来的，其基本思想是将差分 后一个周波的采样电流进行分析和处理，通过比较差分电流波形的前半波与后半 波作的对称度来区分变压器内部故障和励磁涌流。将多种特征量综合考虑，保护 的性能得到提高。 从波形对称方法的原理来看，只要励磁涌流有明显的特征，故障电流畸变较 小，谐波含量较少时，该方法可以实现快速出口和可靠闭锁于涌流。但是，当故 障电流畸变严重时，则需要延时出口。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 4 ) 波形相关性 利用励磁涌流的饱和段与非饱和段之间的形状、大小和变化率的差异来区分 励磁涌流和故障。具体实现是将一周波数据窗内的波形用适当的方法重组后等分 为两部分，通过比较这两段波形的相关性实现涌流与故障的区分。 该方法实现的关键问题之一是确定被比较的两段波形，所以波形重组原则是 决定算法优劣的关键因素， 直接影响到判据的可靠性。另外，整定值的确定还有 待进一步研究。本文的第二章对波形对称原理作进一步的研究。 5 ) 磁通特性鉴别法 由上面分析可知，在空载合闸的时变过程中，合成磁通总是在铁心磁化曲线的 饱和区和非饱和区来回变化，从而导致了励磁涌流在非饱和区出现间断角，而在饱 和区出现很大的值， 因此，变压器铁芯的饱和是产生励磁涌流的主要原因。如何利 用变压器磁通这一衡量变压器饱和的重要物理量来识别励磁涌流是一个比较活跃 的研究方向。 6 )等值电路参数鉴别法 文献【 1 6 提出了一种基于变压器导纳型等值电路的参数鉴别方法，而且无论是 励磁涌流还是内部故障，一个三绕组变压器的统一等值电路如图1 - 1 所示。 hp r i ma ry t e r t i a r y- 八l a i a 5 e c o u d a ry y 1 o: 劝 图1 一1三绕组变压器等值电路图 对于该电路，有如下特点: ( 1 ) 导纳y 、y 和y , : 与变压器运行状况无关，是一个常数; ( 2 ) 导纳y ,o、y z 。 和y , 。 与变压器的运行状况相关，对于内部故障和励磁涌流， 它们表现出极大的不同。 具体地， 如果主绕组1 在最外层， 第3 绕组在最里层， 则:励磁涌流 ( 铁芯饱和)时y , 。 和y , 。为大于零的常值;内部故障时，故障 绕组的导纳 (y ,o 、 y z 。 或丫 。 。)随故障匝比的增加而增加， 但非故障绕组的 导纳仍就几乎为零或稍微变负。 所以， 根据导纳y ,。 和y , 。 的瞬时值可以判别内部故障， 但是， 该方法需要获取 变压器漏电感参数，以求取y 、y z 。 和y ,y ，进而根据实时采样得的各相绕组电压、 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 电 流值计算瞬时导纳丫 、。 和y 3 0 ; 而且点 和乱 的整定较难。 另外还有一些引入数学领域最新成果进行识别的，如:小波分析、模糊理论、 人工智能和分形理论等。就 目前发表的文献看，这些手段也只是局限于对电流波 形进行一些简单的加工，其应用的潜力还有待于我们进一步的挖掘。 综上所述，在今后相当长的一段时期内，由于二次谐波原理的固有缺陷、各种 与差流波形有关的原理还不成熟，为此，加速研制变压器差动保护的新型制动方案 非常迫切与重要。科学地讲，由于变压器发生励磁涌流时铁芯磁路的饱和，变压器 是一个非线性时变系统， 其电压、电流并非线性相关， 而是系统中独立的两个变量。 所以，只有应用电压、电流两个状态变量同时表述变压器的运行状态，才具有信息 完 备 性 8 近年来，利用变压器的励磁支路非线性特性来鉴别励磁涌流的方法逐渐受到关 注。由于变压器励磁铁芯的非线性导致了磁通密度过大时铁芯进入饱和状态，产生 励磁涌流， 所以励磁铁芯所处状态的不同是励磁涌流与内部故障的本质区别。 因此， 开展对励磁支路非线性特性的研究是一项比较有意义的工作。 1 . 3 本文工作 在前人研究的基础上， 进一步研究了基于相关度的变压器采样值差动判据护， 利用文献 2 0 给出的等效瞬时电感的定义，从更深层次上研究励磁支路非线性特 性提出了识别励磁涌流的新判据。针对变压器各种故障及异常情况，进行了大 量的仿真研究，仿真研究结果证实了所提方法的正确性、可行性和有效性。 本文主要在理论和实践上做了以下几项工作: 1 .分析了现有的以电流波形为特征进行励磁涌流识别的判据，比较了它们 的优劣，选取了性能最好的一个判据:波形相关法。指出了波形相关判 据的弱点，并提出了改进的措施。 2 .分析了磁通特性识别涌流的方法。 3 .提出基于等效瞬时励磁电感时域特性识别励磁涌流的判据，并做了进一 步的改进。 4 .提出基于相关度的采样值差动的主保护，并给出了一套主保护方案。 5 .参与开发了变压器保护样机，并进行了大量的实验室测试。 6 .参与完成了基于e m t p 仿真软件的离线双端测试系统，为变压器保护样机 的实验室测试提供了一个方便、有效的工具。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 电 流值计算瞬时导纳丫 、。 和y 3 0 ; 而且点 和乱 的整定较难。 另外还有一些引入数学领域最新成果进行识别的，如:小波分析、模糊理论、 人工智能和分形理论等。就 目前发表的文献看，这些手段也只是局限于对电流波 形进行一些简单的加工，其应用的潜力还有待于我们进一步的挖掘。 综上所述，在今后相当长的一段时期内，由于二次谐波原理的固有缺陷、各种 与差流波形有关的原理还不成熟，为此，加速研制变压器差动保护的新型制动方案 非常迫切与重要。科学地讲，由于变压器发生励磁涌流时铁芯磁路的饱和，变压器 是一个非线性时变系统， 其电压、电流并非线性相关， 而是系统中独立的两个变量。 所以，只有应用电压、电流两个状态变量同时表述变压器的运行状态，才具有信息 完 备 性 8 近年来，利用变压器的励磁支路非线性特性来鉴别励磁涌流的方法逐渐受到关 注。由于变压器励磁铁芯的非线性导致了磁通密度过大时铁芯进入饱和状态，产生 励磁涌流， 所以励磁铁芯所处状态的不同是励磁涌流与内部故障的本质区别。 因此， 开展对励磁支路非线性特性的研究是一项比较有意义的工作。 1 . 3 本文工作 在前人研究的基础上， 进一步研究了基于相关度的变压器采样值差动判据护， 利用文献 2 0 给出的等效瞬时电感的定义，从更深层次上研究励磁支路非线性特 性提出了识别励磁涌流的新判据。针对变压器各种故障及异常情况，进行了大 量的仿真研究，仿真研究结果证实了所提方法的正确性、可行性和有效性。 本文主要在理论和实践上做了以下几项工作: 1 .分析了现有的以电流波形为特征进行励磁涌流识别的判据，比较了它们 的优劣，选取了性能最好的一个判据:波形相关法。指出了波形相关判 据的弱点，并提出了改进的措施。 2 .分析了磁通特性识别涌流的方法。 3 .提出基于等效瞬时励磁电感时域特性识别励磁涌流的判据，并做了进一 步的改进。 4 .提出基于相关度的采样值差动的主保护，并给出了一套主保护方案。 5 .参与开发了变压器保护样机，并进行了大量的实验室测试。 6 .参与完成了基于e m t p 仿真软件的离线双端测试系统，为变压器保护样机 的实验室测试提供了一个方便、有效的工具。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第二章对用电流波形相关性进行励磁涌流识别的判据的分析 2 . 1 引言 通过本文绪论中对励磁涌流产生机理的分析，可以看出，空载合闸时励磁涌 流表现出明显的区别于故障电流的特征: 间断角、 谐波分量明显， 波形偏向一侧， 这些都是电流波形上的特点。基于这些特点提出了很多行之有效的方法，己运用 于实践的有二次谐波制动原理和间断角原理，新近提出的有采样值差动原理、波 形对称原理、波形相关性分析法等。 由于二次谐波和间断角原理应用广泛，且原理被大家熟知，本章将不作详细 介绍。 下面， 我们对电流波形相关性方法在理论上进行分析， 并利用e m t p 仿真数 据进行验证。 2 . 2 波形相关性分析 2 . 2 . 1 波形相关性分析方法一 文献【 1 1 提出了一种利用电流波形相关性分析来识别励磁涌流与内部故障的 方法。该方法的基本思路是:利用励磁涌流的饱和段与非饱和段之间的形状、大 小和变化率的差异， 将一周波数据窗内的波形用适当的方法重组后等分为两部分， 通过比较两部分波形的相关度来识别励磁涌流和内部故障。该方法实现的关键是 如何确定被比较的两段波形。 文献 1 2 采用了最大面积法，其基本思路如图 2 -1 所示: (1.吕妙一公川己.和、 刀7 匕 一 一司 一一 一 一 0 t , 1 0 2 0”4 0 图2 -1等周期延拓的内部故障电流波形 将一个周波的采样信号等周期的延拓一周，形成一个两周波长的数据窗 到x ( t ) ，即 !) 一 !r， _ t i ( t 一 7 ) 当0 t t 当t t 2 t ( 2 一 i ) 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第二章对用电流波形相关性进行励磁涌流识别的判据的分析 2 . 1 引言 通过本文绪论中对励磁涌流产生机理的分析，可以看出，空载合闸时励磁涌 流表现出明显的区别于故障电流的特征: 间断角、 谐波分量明显， 波形偏向一侧， 这些都是电流波形上的特点。基于这些特点提出了很多行之有效的方法，己运用 于实践的有二次谐波制动原理和间断角原理，新近提出的有采样值差动原理、波 形对称原理、波形相关性分析法等。 由于二次谐波和间断角原理应用广泛，且原理被大家熟知，本章将不作详细 介绍。 下面， 我们对电流波形相关性方法在理论上进行分析， 并利用e m t p 仿真数 据进行验证。 2 . 2 波形相关性分析 2 . 2 . 1 波形相关性分析方法一 文献【 1 1 提出了一种利用电流波形相关性分析来识别励磁涌流与内部故障的 方法。该方法的基本思路是:利用励磁涌流的饱和段与非饱和段之间的形状、大 小和变化率的差异， 将一周波数据窗内的波形用适当的方法重组后等分为两部分， 通过比较两部分波形的相关度来识别励磁涌流和内部故障。该方法实现的关键是 如何确定被比较的两段波形。 文献 1 2 采用了最大面积法，其基本思路如图 2 -1 所示: (1.吕妙一公川己.和、 刀7 匕 一 一司 一一 一 一 0 t , 1 0 2 0”4 0 图2 -1等周期延拓的内部故障电流波形 将一个周波的采样信号等周期的延拓一周，形成一个两周波长的数据窗 到x ( t ) ，即 !) 一 !r， _ t i ( t 一 7 ) 当0 t t 当t t 2 t ( 2 一 i ) 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 在 0 , t 内逐点向后截取半个周波的信号，并计算该波形覆盖时间轴的面积 s ( t ) s (t) 一 f * t/7 i x (t )i d t 。 ， i 。 充分利用了a ( x ) ，即大面积的均方差和小 面积o a( y ) 包含的信息。 将严重故障时出 现非周期分量的不利情况转换为有利， 加 大了此时的相关系数，加速出口。而在励磁涌流时又在原有基础上进一步的减小 了相关系数，从而加大了判别裕度。具体证明过程见文献 1 1 3 。 2 . 2 . 2 波形相关性分析方法二 采用最大面积法将一周波数据窗内的波形重组为尽量不相关的两部分，即 x 序列、 y 序列，对这两个离散信号进行相关性分析。设一个周波的采样点数为n , 则这一段时间内的两部分电流波形的相关系数为: 艺x ( i) y ( i ) p ,= x 2 (i)艺 y z (?) ( 2 一9 ) 对于 式( 2 - 9 ) ， 当x ( n ) 和y ( n ) 中 有一个为。 时， 此时 分母为。 ， 全式无意义; 当n = 1 时， 不 论x ( n ) 和y ( 的为 何值， 式 ( 2 - 5 ) 始终为i ， 无 法区 分两个 信号 的差别。为了避免这些情况，并更容易区分两信号的差异，把式 ( 2 - 9 )修正为: p y = ( 2 一1 0 ) m a x ( 艺x 2 (i ) , 艺 y 2 (i) ) , - ,口 二】 可 以 用 式( 2 - 1 0 ) 所 求 得 的 相 关 系 数 p te , 来 表 示 某 段 时 间 内1 - n / 2 点 的 两 个 离散信号x ( n ) 和y 伪) 之间的相关度。 计算数据窗长 n的取值也可长可短， 式 ( 2 - 1 0 ， 计 算 结 果 为 !,0 , 1 5 1 . 当两个波形完全相同，即x ( n ) 二 y ( n ) 时，相关系 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 而 言 ， a ( x ) 远 大 于。 ( y ) ， 此 时 波 形 系 数j 远 小 于 相 关 系 数p (x ,r ) ; 对 仅由 直 流 和 周 期 信号 组 成的 故 障电 流而言，a ( x ) 等 于， ( y ) ， 因 而j = p ( x ,r ) 。 在理 想 情况下 励 磁 涌 流 的 八 x ,r ) 本 来 就 小 于 故 障电 流的 p ( x ,r ) 。 因 此， 根 据 波 形 系 数即 可 有 效 地 区 分励磁涌流与故障电流。 通过观察差流波形发现，当出现典型的励磁涌流的情况，根据均方差的计算 公 式。 ( x ) = e ( x 一 e ( x ) ) 2 ， 此时 最大 面积的 均 方差要远大于最小面积的 均方差， 即。 ， ( 均/ a 2 ( x ) +1 。当发生匝间故障， 非周期分量不明显的情况，此时最大面 积和最小面积部分的波形非常相近，a 2 ( y ) / a 2 ( x ) - l o当发生空投于匝间故障的 j清况，此时非周期分量比较明显，而由于采用了最大面积法来获得相互比较的两 部分波形， 此时的a 2 ( y ) l a 2 ( x ) i 。 充分利用了a ( x ) ，即大面积的均方差和小 面积o a( y ) 包含的信息。 将严重故障时出 现非周期分量的不利情况转换为有利， 加 大了此时的相关系数，加速出口。而在励磁涌流时又在原有基础上进一步的减小 了相关系数，从而加大了判别裕度。具体证明过程见文献 1 1 3 。 2 . 2 . 2 波形相关性分析方法二 采用最大面积法将一周波数据窗内的波形重组为尽量不相关的两部分，即 x 序列、 y 序列，对这两个离散信号进行相关性分析。设一个周波的采样点数为n , 则这一段时间内的两部分电流波形的相关系数为: 艺x ( i) y ( i ) p ,= x 2 (i)艺 y z (?) ( 2 一9 ) 对于 式( 2 - 9 ) ， 当x ( n ) 和y ( n ) 中 有一个为。 时， 此时 分母为。 ， 全式无意义; 当n = 1 时， 不 论x ( n ) 和y ( 的为 何值， 式 ( 2 - 5 ) 始终为i ， 无 法区 分两个 信号 的差别。为了避免这些情况，并更容易区分两信号的差异，把式 ( 2 - 9 )修正为: p y = ( 2 一1 0 ) m a x ( 艺x 2 (i ) , 艺 y 2 (i) ) , - ,口 二】 可 以 用 式( 2 - 1 0 ) 所 求 得 的 相 关 系 数 p te , 来 表 示 某 段 时 间 内1 - n / 2 点 的 两 个 离散信号x ( n ) 和y 伪) 之间的相关度。 计算数据窗长 n的取值也可长可短， 式 ( 2 - 1 0 ， 计 算 结 果 为 !,0 , 1 5 1 . 当两个波形完全相同，即x ( n ) 二 y ( n ) 时，相关系 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 数 p x = 1 ; 当 两 个 波 形 相 位 相 反 ， 即 x ( n ) 二 一 y ( n ) 时 ， 相 关 系 数p 、 二 一 1 通 过 前后半周采样值的相关系数分析可知:两个波形越相似，其相关系数就越大，反 之亦然。通过这个特点就可以识别励磁涌流和内部短路。 2 . 2 . 3 波形相关性原理的验证 e m t p 仿真用的 变压器为 / 乙 - 1 1 接线， e m t p 仿真的匝间短路和空投匝间短 路都是角侧a 相匝间短路。且幅值和相位变换采用下面变化方式: 对y 侧: i b一i s i s一i b l a 一 re ( 2 - 1 1 ) -一一-1 坦沽ic 1记1.七 对 侧: ( 2 - 1 2 ) 侧ibic - 讨ibic rl砂eeesj 下面分别以3 0 度空投涌流和a相5 %匝间短路为例， 对比验证两种电流波形 相关性方法。 1 3 0 度空投涌流 二爪 的姻州姻姗绷她劝le”a.加加扣如呻呻峋峋侧画.硕 i (li. 4 j丫)甲尸十1 1|j护节厂 1.j/l自 11尸门 。一.产爪曰 姻姻姻姐翎招扣佣佣佣加”住q.创的训朋加 叨哆呻咯叨眯肠 方法 |.汁u 日曰阎尸 !|几犷u 日川一浏” 晒临硒加招份”9“拟翻 方法 门曰 勺 性 魄 喃 咀 丛 。顿砷 i1 u w v -,n 1 画侧钟。翻司侧 差流 . 口. j 口. 州. 月. j . 目匕口 图2 -2 3 0 度空投时的相关系数和差流波形 通过观察仿真计算结果，如图 2 -2 ，我们发现:方法一在空投的第一个周波 时计算的相关系数较低， 但c相的波形相关系数较大， 值为0 . 8 2 ,随着时间的推 移相关系数增大，且呈现出振荡的特点，方法二在对称性涌流时计算的相关系数 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 数 p x = 1 ; 当 两 个 波 形 相 位 相 反 ， 即 x ( n ) 二 一 y ( n ) 时 ， 相 关 系 数p 、 二 一 1 通 过 前后半周采样值的相关系数分析可知:两个波形越相似，其相关系数就越大，反 之亦然。通过这个特点就可以识别励磁涌流和内部短路。 2 . 2 . 3 波形相关性原理的验证 e m t p 仿真用的 变压器为 / 乙 - 1 1 接线， e m t p 仿真的匝间短路和空投匝间短 路都是角侧a 相匝间短路。且幅值和相位变换采用下面变化方式: 对y 侧: i b一i s i s一i b l a 一 re ( 2 - 1 1 ) -一一-1 坦沽ic 1记1.七 对 侧: ( 2 - 1 2 ) 侧ibic - 讨ibic rl砂eeesj 下面分别以3 0 度空投涌流和a相5 %匝间短路为例， 对比验证两种电流波形 相关性方法。 1 3 0 度空投涌流 二爪 的姻州姻姗绷她劝le”a.加加扣如呻呻峋峋侧画.硕 i (li. 4 j丫)甲尸十1 1|j护节厂 1.j/l自 11尸门 。一.产爪曰 姻姻姻姐翎招扣佣佣佣加”住q.创的训朋加 叨哆呻咯叨眯肠 方法 |.汁u 日曰阎尸 !|几犷u 日川一浏” 晒临硒加招份”9“拟翻 方法 门曰 勺 性 魄 喃 咀 丛 。顿砷 i1 u w v -,n 1 画侧钟。翻司侧 差流 . 口. j 口. 州. 月. j . 目匕口 图2 -2 3 0 度空投时的相关系数和差流波形 通过观察仿真计算结果，如图 2 -2 ，我们发现:方法一在空投的第一个周波 时计算的相关系数较低， 但c相的波形相关系数较大， 值为0 . 8 2 ,随着时间的推 移相关系数增大，且呈现出振荡的特点，方法二在对称性涌流时计算的相关系数 华北电力大学 北京)硕士学位论文 最大值为0 . 2 5 ， 随着时间的推移， 计算的相关系数较稳定， 最大值为0 . 3 6 ，当偏 向一侧的涌流时，波形相关系数为负值，通过波形可以看出方法二的稳定性比方 法一的稳定性好。 2 a 相 5 %匝间短路 匝间短路发生在t = 0 . 0 2 s 时，即一个周波后， 取故障后一个周波的数据进行 相关系数计算， 对于下图所示的计算结果， 我们关心的是 t = 0 . 0 4 s 后的计算结果。 止卜 10舫“0四如.加姆住叻砂朋如如皿娜皿恤仙 协皿国以山伪切.叨的.皿 切朋皿加 方法 二 qozo f - 一 一一一 一 一一一 八日曰、 口。 卜 ， 二 . 团国 刃j 刃 曰川曰 1、.灿 a 目. 目0 以口 口. 口口 .巨 钧 仍径0bq即铆那娜翻切 方法一就:皿 . 口. 门0 口. 口. 口口 以口 口口 国0 目压 公 图2 -3 a 相5 %匝间短路时的相关系数和差流波形 通过观察仿真计算结果，如图2 -3 ，我们发现:方法一在故障后一个周波时 计算的相关系数较高， 其中c 相的相关系数最低， 值为0 . 8 5 : 而方法二在故障后 一个周波时计算的相关系数较低， 最大的相关系数为0 . 1 4 ， 波形相关系数随着时 间推移而增大，由此可知，方法二受非周期分量的影响较大，而方法一的稳定性 好。 对比两种方法在空投涌流和匝间短路时的计算结果，我们发现:非周期分量 的存在使得匝间短路和励磁涌流可能误判。 为了消除非周期分量的影响，我们利用差分滤波去掉部分非周期分量。 1差分处理后的3 0 度空投涌流 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 方ama m y.y- u a h i s 卜卜 oa0u 、 : 鲡 协 厂吮 姻肠姻 r一卜 日一日 曰日日 日日日 曰曰日口 吻价20 wel!1 口川曰一 日川门 日门日于 肠叨临叻吟的临帅领za 切q500仍 方法 哑 仍iq翻翔灿恤肋。翻创恤 口 价 !了冲叫 仍朋翅扭仙。姐越 9 10书如翻别翻曰也，0舰侧担 一差分后的差流 0 国n 口0们qu 囚 心 恤 以 恤 呵 图2 -4差分后的3 0 度空投时相关系数和差流波形 空投涌流时，差分处理后，波形的间断角部分较差分前小，波形对称特征增 强，如 c 相电流，方法一计算出来的结果接近于 1 ，有误动的可能。 1差分处理后的 a相 5 %匝间短路 i/ ,-“ 一 、 - 一 一 们国旧m02qa 生 切国臼翻位8 洛 仗加留叫 方法 _ 匕 一书 ，|叼 j 11 - 一一 2d161208以00训朋 o 一宁 一 一一 一一 一 仿粗的以即扣砚犯书创助 方法 日日飞 卜曰厂介 皿切劝。翻舫皿 一 附 一 川 八川川 八日川 八沙 初助。翻司抑 0 团。 . .m o 口。 .a n奋 口 刀口砚 习侧 皿侧万口 匆它 口侣跳0 苗口 吕侣 们 差分后的差流 图2 -5差分后的a 相5 %匝间短路时的相关性波形 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 匝间短路情况下，由于差分去掉了部