配电变压器的励磁涌流识别方法与故障电流识别方法技术

本发明专利技术属于配电设备运维技术领域，为解决根据电流信号的电气特征或波形特征难以高效、准确识别故障电流与励磁涌流的技术问题，提供了一种配电变压器的励磁涌流识别方法与故障电流识别方法，通过电流互感器采集配电变压器的电流信号，并读取出若干个电流信号样本数据；根据电流信号样本数据重构电流信号的分布波形，得到重构分布波形；计算所述重构分布波形的分布函数，根据分布函数计算样本散度指标；根据样本散度指标判断电流信号是否为励磁涌流，再根据相位变换复合指标判断非励磁涌流是否为故障电流以及故障电流类型。本发明专利技术不需要计算电流信号的全周期数据采样，且采用这种方法重构的波形减少了直流分量的影响，提高了识别精度与效率。识别精度与效率。识别精度与效率。

【技术实现步骤摘要】
配电变压器的励磁涌流识别方法与故障电流识别方法


[0001]本专利技术属于配电设备运维
，具体涉及一种配电变压器的励磁涌流识别方法与故障电流识别方法。

技术介绍

[0002]配电变压器为配电网中的重要设备，差动保护通常作为变压器的主保护。当配电变压器出现励磁涌流或故障时，差动保护单元应能够快速、准确、可靠地区分变压器励磁涌流与故障电流，避免保护装置误动作。因此，如何有效的识别励磁涌流和故障电流是变压器差动保护面临的最大挑战，此外，变压器内外部故障的识别判断对设备的运维也具有一定意义。
[0003]现有的励磁涌流与故障电流的识别主要时对电流信号波形特征急性识别，通过挖掘电流的电气特征或波形特性进行对比区分，此类方法动作迅速但是易受电流互感器饱和度的影响，需要额外算法对电流互感器的饱和进行识别。由于暂态过程中存在相当大的非周期性直流分量导致电流互感器饱和，励磁电流将伴随着高剩磁，剩磁的存在又会使电流互感器精度下降，进而导致电流波形畸变，因此在这种情况下，尚未有较多高效的方法用于识别变压器的励磁涌流、内部故障电流及外部故障的电流。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种配电变压器的励磁涌流识别方法，解决根据电流信号的电气特征或波形特征难以高效、准确识别励磁涌流的技术问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种配电变压器的励磁涌流识别方法，包括以下步骤：
[0006]通过电流互感器采集配电变压器的电流信号，并读取出若干个电流信号样本数据；
[0007]根据电流信号样本数据重构电流信号的分布波形，得到重构分布波形；
[0008]计算所述重构分布波形的分布函数，根据分布函数计算样本散度指标；
[0009]根据样本散度指标判断电流信号是否为励磁涌流，若样本散度指标小于励磁涌流阈值TH
D
，则判断为非励磁涌流，否则判断为励磁涌流。
[0010]进一步的，重构电流信号的分布波形，重构分布波形的表达式为：
[0011]i
r
(t)＝I
max
sin(ω0t
‑
θ)
[0012]式中，i
r
(t)表示重构分布波形；I
max
表示电流信号最大值；ω0表示频率；θ表示相角。
[0013]进一步的，采用参数估计法计算电流信号最大值I
max
、频率ω0、相角θ与时间常数τ，包括以下步骤：
[0014]电流信号样本数据表示为以下形式：
[0015]i
fault
(t)＝I
max
cos(ω0t
‑
θ)+I
DC
e
‑
t/τ
[0016]其中，i
fault
(t)表示电流信号样本数据，I
max
为电流信号最大值，I
DC
为直流分量；
[0017]对电流信号样本数据的表达式进行泰勒展开，并改写成矩阵形式如下：
[0018][I
fault,i
]m
×1＝[K]m
×4×
[X]4×1[0019]其中，
[0020][I
fault,i
]m
×1＝[i
fault
(t1)i
fault
(t2)
…
i
fault
(t
m
)]T
[0021][0022][0023]式中，i
fault
(t1)、i
fault
(t2)、
…
i
fault
(t
m
)表示t1～t
m
时刻的电流信号样本数据；
[0024]采用最小二乘法进行参数估计，参数估计式如下：
[0025][X]4×1＝[[[K]m
×
4T
[K]m
×4]‑1[K]m
×
4T
][I
fault,i
]m
×1[0026]将电流信号样本数据代所述参数估计式中，求解得到电流信号最大值I
max
、频率ω0、相角θ的值与时间常数τ的值。
[0027]进一步的，样本散度指标的计算公式如下：
[0028][0029]其中，DI表示样本散度指标；p(i
n
(t))表示i
n
(t)的分布函数，i
n
(t)为设定的完整正弦波，i
n
(t)＝sin(ω0t)；q(i
r
(t))表示i
r
(t)的分布函数，i
r
(t)表示重构分布波形；STD表示标准差函数；T表示采样点时刻的集合。
[0030]本专利技术还提供一种电变压器的故障电流识别方法，采用本专利技术的配电变压器的励磁涌流识别方法识别电流信号是否为励磁涌流，当判断出电流信号为非励磁涌流后，再根据相位变换复合指标判断非励磁涌流是否为故障电流：若相位变换复合指标大于设定的最大相位变换阈值TH
E2
且小于1，则判断为由外部故障引起的外部故障电流；若相位变换复合指标大于零且小于设定的最小相位变换阈值TH
E1
，则判断为由内部故障引起的内部故障电流；若相位变换复合指标大于等于最小相位变换阈值TH
E1
，且小于等于最大相位变换阈值TH
E2
，则判断为非故障电流。
[0031]进一步的，所述相位变化复合指标的计算公式如下：
[0032][0033]式中，EI表示相位变化复合指标；∠i
CT,1
(t)、∠i
CT,1
(t)分别表示电流互感器两侧电流信号的相角。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]1、本专利技术采用最小二乘法对电流信号波形进行估计重构，能够满足电流信号有限数量的样本重构，不需要计算电流信号的全周期采样数据，且采用这种方法重构的波形减少了直流分量的影响，使得样本重构更为准确。
[0036]2、本专利技术采用样本散度作为励磁涌流识别指标，算法精度高，响应延迟小，能够准确辨别励磁涌流。
[0037]3、本专利技术基于相位变化指标识别内外部故障电流，并且由于信号处理算法的低延迟，可以在电流不饱和区域内计算，且相位变化指标考虑了电流互感器的相位差，不需要额外算法进行电流互感器饱和度的识别，提高了算法的效率。
附图说明
[0038]图1为配电变压器的电流类型识别方法。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：
[0040]参考图1所示，本具体实施方式先识别电流信号是否为励磁涌流，若为非励磁涌流再进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电变压器的励磁涌流识别方法，其特征在于，包括以下步骤：通过电流互感器采集配电变压器的电流信号，并读取出若干个电流信号样本数据；根据电流信号样本数据重构电流信号的分布波形，得到重构分布波形；计算所述重构分布波形的分布函数，根据分布函数计算样本散度指标；根据样本散度指标判断电流信号是否为励磁涌流，若样本散度指标小于励磁涌流阈值TH
D
，则判断为非励磁涌流，否则判断为励磁涌流。2.根据权利要求1所述的配电变压器的励磁涌流识别方法，其特征在于，重构电流信号的分布波形，重构分布波形的表达式为：i
r
(t)＝I
max
sin(ω0t
‑
θ)式中，i
r
(t)表示重构分布波形；I
max
表示电流信号最大值；ω0表示频率；θ表示相角。3.根据权利要求2所述的配电变压器的励磁涌流识别方法，其特征在于，采用参数估计法计算电流信号最大值I
max
、频率ω0、相角θ与时间常数τ，包括以下步骤：电流信号样本数据表示为以下形式：i
fault
(t)＝I
max
cos(ω0t
‑
θ)+I
DC
e
‑
t/τ
其中，i
fault
(t)表示电流信号样本数据，I
max
为电流信号最大值，I
DC
为直流分量；对电流信号样本数据的表达式进行泰勒展开，并改写成矩阵形式如下：[I
fault,i
]
m
×1＝[K]
m
×4×
[X]4×1其中，[I
fault,i
]
m
×1＝[i
fault
(t1) i
fault
(t2)
ꢀ…ꢀ
i
fault
(t
m
)]
TT
式中，i
fault
(t1)、i
fault
(t2)、
…
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：方健，张敏，王红斌，黄青丹，敖刚，黄柏，林翔，杨帆，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：