本发明专利技术提供了一种基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法，励磁涌流采用二次谐波、波形对称等方法进行识别，但由于技术原理所限，仍存在大量的误动案例，影响设备的正常运行。通过对电感器件的深入研究，使用电压和电流重构BH曲线，以水平方向为磁场强度H轴、垂直方向为磁感应强度B轴重构出BH曲线，根据励磁涌流时BH曲线偏向一侧不对称的特征，以新的中心D点为原点构建的参考坐标系，参考坐标系中横轴、纵轴将BH曲线所在平面分割为四个象限，然后分别统计BH曲线上的数据点在参考坐标系四个象限内的数量分布，根据BH曲线的图形特征识别励磁涌流电流。本识别方法使用前无需进行参数设置及计算，避免了使用前的设置工作，具有广泛的适用性，实用性强，可以内置在微机保护产品中作为保护动作判据使用，提高继电保护的正确性与可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法。
技术介绍
在电力系统中，变压器、电抗器、发电机、电动机等感性设备得到大量使用，由于其内部硅钢片的饱和特性，导致这些设备在运行中容易出现励磁涌流。如变压器的励磁涌流极端情况可以达到额定电流的7倍以上，对于保护装置而言，励磁涌流与故障电流均具有电流幅值大的特点，如未能正确识别，则容易导致继电保护装置的误动，综合目前各种励磁涌流识别方法，可将其分为以下三类：①利用变压器电流量判别涌流，如间断角、二次谐波制动、波形对称等原理；②利用变压器电压量判别涌流，如电压制动原理；③同时利用变压器电流和电压量判别涌流，如磁通特性原理和等值电路原理。《基于磁通和电流不对称椭圆模型的变压器励磁涌流判别新算法》（东南大学学报 2007年第6期 赵永彬等）通过利用差磁通和线电流的准椭圆中心点偏移度来判别励磁涌流和故障电流；《基于磁通轨迹特征的变压器励磁涌流识别新方法》（电力自动化设备 2008年第12期 谭江平）、《利用磁通轨迹特征识别变压器励磁涌流》（继电器 2014年第2期 赵晓坦等）利用实测的变压器电压和电流量来推算变压器主磁通的轨迹，采用最大、最小励磁电流处磁通轨迹曲线倾角的正弦值之差作为区分励磁涌流与内部故障的特征指标。《基于虚拟磁通与差动电流特性识别变压器励磁涌流》（电力系统自动化 2004年第23期 李富强等）提出了一种基于计算虚拟磁通的识别励磁涌流和内部短路故障的方法：选取4个时间上相差1/4工频周期的点，即两对时间相差为1/2周期的点，计算每一对的中点，将两个中点之间的相对距离定义为不对称度，将计算得到的不对称度与选定的制动阈值相比较，进行故障和涌流的判别。
技术实现思路
励磁涌流采用二次谐波、波形对称等方法进行识别，避免励磁涌流导致的保护误动，但由于技术原理所限，仍存在大量的误动案例，影响设备的正常运行。通过对电感器件的深入研究，提供了一种基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法。通过对某一电气节点的电压、电流数据组合应用重构出BH曲线，根据BH曲线的图形特征识别是否为励磁涌流，所述识别方法包括以下步骤：对一电气节点上的电压、电流进行高速数字采样，将波动的电压、电流转换为表征其变化过程的采样数据序列；通过电压、电流数据的组合应用，以水平方向为磁场强度H轴、垂直方向为磁感应强度B轴重构BH曲线；分别找出BH曲线上B轴、H轴方向的极大值点A(H_max, B_max)，极小值点C(H_min, B_min)，以及新的中心D点；以新的中心D点为原点构建参考坐标系，参考坐标系中横轴、纵轴将BH曲线所在平面分割为四个象限；然后分别统计BH曲线上的数据点在参考坐标系四个象限内的数量分布，据此识别BH曲线的图形特征，从而识别电流是否为励磁涌流。优选的，BH曲线中D点坐标为D（X0，Y0），其中X0 = (H_max + H_min) / 2，Y0 = (B_max + B_min) / 2。优选的，重构BH曲线具体过程如下：根据数据的采样率，截取本时刻之前一个完整周波的电压、电流采样数据序列，对电压数据序列进行积分处理后得到的B_one_wave序列，将其作为磁感应强度B的变化，电流数据作为H_one_wave序列表现磁场强度H的变化，在二维平面上，将H_one_wave序列作为水平方向的磁场强度H轴的坐标数据，B_one_wave序列作为垂直方向的磁感应强度B轴的坐标数据，使用上述两组数据序列逐点绘出曲线即为BH曲线。优选的，统计BH曲线上的数据点在参考坐标系四个象限内的数量分布，据此识别BH曲线的图形特征，从而识别电流是否为励磁涌流的步骤如下：第一步：将H_one_wave、B_one_wave序列进行整合为一个两列的数组H_B_AXIS，每一行对应的两个数据分别表示该数据点对应的X、Y轴坐标；第二步：使用参考坐标中心D点的坐标对坐标数组H_B_AXIS进行数据扫描，并统计符合如下规则的数据点的数量；位于参考坐标系第一象限：X > X0 并且 Y > Y0；位于参考坐标系第二象限：X < X0 并且 Y > Y0；位于参考坐标系第三象限：X < X0 并且 Y < Y0；位于参考坐标系第四象限：X > X0 并且 Y < Y0；扫描过程中同步更新四个象限数据点的计数器：第一象限N1、第二象限N2、第三象限N3、第四象限N4；第三步：按照如下特征，根据BH曲线上的数据点在参考坐标系四个象限内的数量分布来识别励磁涌流；如某个象限没有BH曲线穿过，对应的采样点为零时可以直接判定为励磁涌流；如某个象限有BH曲线穿过，对应的采样点不为零但数值较小时，需要根据在第一、三，二、四象限的分布综合判断，即第一、第三象限，第二、第四象限的采样点之比是否在某个设定范围内，如m1 < N1/N3 < m2并且m1 < N2/N4 < m2时判断是非励磁涌流，否则即为励磁涌流。优选的，取m1=0.8，m2=1.2。有益效果本专利技术提供了一种基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法，使用电压电流数据重构BH曲线，并分析不同状态下重构BH曲线的特征，根据出现励磁涌流时BH曲线偏向一侧不对称的特征进行励磁涌流识别，能够准确识别励磁涌流。本识别方法使用前无需进行参数设置及计算，避免了使用前的设置工作，具有广泛的适用性，实用性强，可以内置在微机保护产品中作为保护动作判据使用，提高继电保护的正确性与可靠性。附图说明图1为变压器电阻性负载时重构的BH曲线；图2为变压器电感性负载时重构的BH曲线；图3为变压器励出现励磁涌流时重构的BH曲线；图4为变压器过励磁时重构的BH曲线；图5为BH曲线的不对称性识别原理；图6 为电力系统运行中出现的励磁涌流录波；图7 为电力系统运行中出现的励磁涌流时BH曲线的变化；图8 为变压器合闸时励磁涌流电流录波波形；图9 为变压器合闸时励磁涌流对应的重构BH曲线。具体实施方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案，具体以变压器的励磁涌流识别来阐释说明。由于变压器铁心剩磁以及合闸相位角等差异，变压器合闸瞬间三相出现大小不同的励磁涌流，导致邻近系统中出现和应涌流，具体可分为串联和应涌流以及并联和应涌流。使用现场的实际录波数据以及仿真数据，通过电压和电流重构出BH曲线，图1、图2、图3、图4为不同状态下重构的BH曲线，图6 为电力系统运行中出现励磁涌流时的实际录波，由于电气回路上变压器等合闸导致的励磁涌流叠加在原负载电流之上形成的和应涌流，电流出现明显的非周期分量，使用电压电流数据重构出如图7 所示的BH曲线，从图7可以看出励磁涌流出现前后BH曲线发生了变化。图8 为变压器合闸时励磁涌流电流录波波形，使用电压电流数据重构出如图9所示的BH曲线。经过对大量BH曲线图形归纳总结，发现存在如下特征：当正常运行以及出现故障时，根据负载性质和故障电流大小，重构的BH曲线可以为水平、垂直、倾斜的椭圆，或者为圆形，如图1、图2；当空载合闸或偏磁运行时导致励磁涌流，BH曲线图形偏向一侧，如图3；当由于电压升高导致的过励磁时，BH曲线呈现双向本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法，其特征在于，对一电气节点上的电压、电流进行高速数字采样，将波动的电压、电流转换为表征其变化过程的采样数据序列；通过电压、电流数据的组合应用，以水平方向为磁场强度H轴、垂直方向为磁感应强度B轴重构BH曲线；分别找出BH曲线上B轴、H轴方向的极大值点A(H_max, B_max)，极小值点C(H_min, B_min)，以及新的中心D点；以新的中心D点为原点构建参考坐标系，参考坐标系中横轴、纵轴将BH曲线所在平面分割为四个象限；然后分别统计BH曲线上的数据点在参考坐标系四个象限内的数量分布，据此识别BH曲线的图形特征，从而识别电流是否为励磁涌流。
【技术特征摘要】
1.一种基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法，其特征在于，对一电气节点上的电压、电流进行高速数字采样，将波动的电压、电流转换为表征其变化过程的采样数据序列；通过电压、电流数据的组合应用，以水平方向为磁场强度H轴、垂直方向为磁感应强度B轴重构BH曲线；分别找出BH曲线上B轴、H轴方向的极大值点A(H_max, B_max)，极小值点C(H_min, B_min)，以及新的中心D点；以新的中心D点为原点构建参考坐标系，参考坐标系中横轴、纵轴将BH曲线所在平面分割为四个象限；然后分别统计BH曲线上的数据点在参考坐标系四个象限内的数量分布，据此识别BH曲线的图形特征，从而识别电流是否为励磁涌流。2.如权利要求1所述的基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法，其特征在于，BH曲线中D点坐标为D（X0，Y0），其中X0 = (H_max + H_min) / 2，Y0 = (B_max + B_min) / 2。3.如权利要求1所述的基于重构BH曲线特征的电力系统励磁涌流识别方法，其特征在于，重构BH曲线具体过程如下：根据数据的采样率，截取本时刻之前一个完整周波的电压、电流采样数据序列，对电压数据序列进行积分处理后得到的B_one_wave序列，将其作为磁感应强度B的变化，电流数据作为H_one_wave序列表现磁场强度H的变化，在二维平面上，将H_one_wave序列作为水平方向的磁场强度H轴的坐标数据，B_one_wave序列作为垂直方向的磁感应强度B轴的坐标数据，使用上述两组数据序列逐点绘出曲线即为BH曲线。4.如权利要求1所述的基于重构BH曲线...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢庆港，乐晓蓉，
申请(专利权)人：卢庆港，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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