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基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法技术

技术编号:20627188 阅读:25 留言:0更新日期:2019-03-20 16:47
基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,按每周波N点,采集变压器差动保护两侧电流互感器二次电流并形成差流信号序列I;判别差流信号序列I的值是否超过差动保护启动元件的整定值,若超过,则启动本发明专利技术所提判据进行故障差流和励磁涌流的判别;对差流信号序列采用1/2周波数据窗,并预测对应的正弦波,在数据窗内将差流与预测正弦序列转化成与图像灰度相似的采样值的概率分布函数,再利用巴氏距离进行匹配度计算。将计算出的巴氏系数Bc与设定的门槛值Bcset进行比较,高于该门槛值,保护动作;反之则闭锁保护。本发明专利技术方法能对区内故障、涌流、区内外故障CT饱和等做出准确判断,保证差动保护的可靠性。

Identification of Inrush Current and Fault Differential Current of Transformer Based on Barkhausen Distance Algorithms

A method for identifying transformer inrush current and fault differential current based on Barkholdian distance algorithm collects secondary current of current transformers on both sides of transformer differential protection and forms differential current signal sequence I according to N points per week; determines whether the value of differential current signal sequence I exceeds the setting value of differential protection starting element, and if it exceeds, starts the criterion of the present invention to carry out fault differential current and inrush current. Discrimination; 1/2 cycle data window is used to predict the corresponding sinusoidal wave. In the data window, the differential current and the predicted sinusoidal sequence are transformed into probability distribution function of sampling values similar to the gray level of the image, and then the matching degree is calculated by using the Barkholdian distance. Comparing the calculated Barkhausen coefficient Bc with the set threshold Bcset, the protection action is higher than the threshold value; otherwise, the blocking protection. The method of the invention can accurately judge the fault in the area, inrush current, CT saturation of the fault inside and outside the area, and ensure the reliability of differential protection.

【技术实现步骤摘要】
基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法
本专利技术一种基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,涉及变压器差动保护领域。
技术介绍
变压器是电力系统中最重要的设备之一,其安全稳定运行关系到整个电力系统的稳定。而励磁涌流是影响变压器差动保护可靠性的最重要的原因,目前科研工作者已提出很多识别方法,可分为两大类。第一类是基于纯电流量作为判据的识别方法,如二次谐波制动原理、间断角原理、波形对称原理、波形相关性原理等;第二类是综合电流量和电压量作为判据的识别方法,如磁通特性原理、励磁阻抗或瞬时励磁电感识别原理、序阻抗原理、回路方程、差有功原理等。虽然引入电压量使采集的信息更加详细,在一定程度上提高了保护的可靠性和灵敏度,但是加入电压互感器(PT)不仅增加了投资成本,同时PT断线也增加保护误动作的风险。目前应用于实际的主流保护算法依旧是以电流量作为判据,如二次谐波制动法以及间断角测量法。随着超高压、大容量变压器的发展,电网中装设的无功补偿装置如变压器低压侧串补电容、高压输电线路的分布电容等使变压器内部故障电流中也含有较多的二次谐波分量;而随着铁芯制造工艺的进步,变压器工作磁通提高,饱和磁通降低,励磁涌流中二次谐波含量可能降低至5%以下。上述情况导致二次谐波制动法中的门槛值难以整定。间断角测量法原理的保护虽然不存在这一问题,但是间断角的测量需要较高的采样率,对保护的硬件要求更高,并且由于一次涌流幅值较高而CT存在剩磁等因素的影响,CT容易饱和,在一次涌流的间断部分,由于CT的饱和,将会产生反向二次电流,导致二次涌流波形中间断角消失。因此,探究新的方法解决这些问题非常有必要。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供了一种基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,该方法主要是将电流信息借助直方图处理技术转换为与图像灰度匹配算法中灰度函数相似的序列采样值分布函数,通过巴氏距离算法计算差流与预测正弦波的匹配程度来实现变压器涌流和故障差流的判别。该方法能对区内故障、涌流、区内外故障CT饱和等做出准确判断,保证差动保护的可靠性。本专利技术采取的技术方案为:基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,包括以下步骤:步骤1:在一定的采样率下,对变压器差动保护两侧电流互感器二次电流进行采集,并形成差流信号序列I,按每周波N点,则差流信号序列I={I(1),I(2),…I(i),…I(N)},i=1,2,…N;步骤2:在1/2周波数据窗对差流信号的极值进行判断,若极值小于门槛值,则闭锁保护;若大于门槛值,则启动判据进行故障差流和励磁涌流的判别。步骤3:构造正弦波序列B;步骤4:建立差流信号序列I、正弦波序列B的波形分布直方图:步骤5:将差流信号序列I作为待匹配波形,将预测正弦波序列B作为图像匹配算法的模板,计算出两者电流波形采样值分布直方图的巴氏系数序列Bc;步骤6:将步骤5中巴氏系数序列Bc值与设定的门槛值Bcset进行比较,若高于该门槛值,则判为内部故障,保护动作;低于该门槛值则判为励磁涌流,闭锁保护。所述步骤3包括:设I1和I2分别为一个数据窗的起点和终点,Im为差流的极值,以极值点为基准向前推算1/4周波其值记为I0,统计包含I1和Im之间的采样点数记作n1,利用公式y1(i)=Amsin(π/2-[2π(n1-i)]/N)+b,i=1,2,...,n1,N=n1+n2,构造正弦序列的前半段y1(i),统计不包含Im包含I2之间的采样点数记作n2,利用公式y2(i)=Amsin(π/2-(2πi)/N)+b,i=1,2,...,n2构造正弦序列的后半段y2(i),其中Am=|Im-I0|,b=I0,数据窗内预测正弦序列是y1(i)与y2(i)两曲线而成。所述步骤4包括:提取数据窗内预测的正弦波序列,计算其在一个周波内的取值范围[-m,n],记m+n=2h。先将区间[-m+0.1h,n-0.1h]等分为9个子区间,则每个子区间的长度为0.2h,依次记作-0.8,-0.6,…,0,…,0.6,0.8,再将区间长度为0.1h的区间[-m,-m+0.1h]、[n-0.1h,n]记作区间-1和1,记区间编号为波形直方图横坐标;分别统计一个数据窗内差流序列和对应预测的正弦序列落在每个区间内的个数,计算其占比nr,即落在子区间的采样点数目与数据窗内总的采样点的比值,作为波形直方图纵坐标;以此建立序列分布直方图及概率分布函数。本专利技术一种基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,技术效果如下:1:本专利技术方法是故障差流和涌流的波形的整体差异,对采样值做区间统计后,通过计算采样值在各个区间的占比的巴氏系数来识别,因此具备天然的抗白噪声能力,优于常用的差动算法。2:本专利技术方法在CT饱和情况下同样适用。3:巴氏距离算法适用于涌流、故障差流、故障电流叠加典型涌流、CT饱和等情况,是对波形形态的整体特征的差别通过直方图处理后,进行的相似性判断。附图说明图1是本专利技术方法的流程图。图2(a)是本专利技术在三相接地故障差流波形图;图2(b)是图2(a)的Bc计算结果图。图3(a)是本专利技术在空载合闸单向典型励磁涌流波形图;图3(b)是图3(a)的Bc计算结果图。图4(a)是本专利技术在对称性涌流波形图;图4(b)是图4(a)的Bc计算结果图。图5(a)是本专利技术在带轻微故障空载合闸差流波形图;图5(b)是图5(a)的Bc计算结果图。图6(a)是本专利技术在内故障一侧发生CT饱和差流波形图;图6(b)是图6(a)的Bc计算结果图。图7(a)是本专利技术在区外故障一侧发生CT饱和差流波形图;图7(b)是图7(a)的Bc计算结果图。图8(a)是本专利技术在空载合闸伴随CT饱和差流波形图;图8(b)是图8(a)的Bc计算结果图。图8(c)是采用本专利技术所提巴氏系数判别法的计算结果图。图9(a)是变压器在区内故障受白噪声的差流波形图图9(b)是图9(a)的Bc计算结果图。具体实施方式基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,包括以下步骤:步骤1:在一定的采样率下,对变压器差动保护两侧电流互感器二次电流进行采集,并形成差流信号序列I,按每周波N点,则差流信号序列I={I(1),I(2),…I(i),…I(N)},i=1,2,…N;步骤2:在1/2周波数据窗对差流信号的极值进行判断,若极值小于门槛值,则闭锁保护;若大于门槛值,则启动判据进行故障差流和励磁涌流的判别。步骤3:构造正弦波序列B;设I1和I2分别为一个数据窗的起点和终点,Im为差流的极值,以极值点为基准向前推算1/4周波其值记为I0,统计包含I1和Im之间的采样点数记作n1,利用公式y1(i)=Amsin(π/2-[2π(n1-i)]/N)+b,i=1,2,...,n1,N=n1+n2,构造正弦序列的前半段y1(i),统计不包含Im包含I2之间的采样点数记作n2,利用公式y2(i)=Amsin(π/2-(2πi)/N)+b,i=1,2,...,n2构造正弦序列的后半段y2(i),其中Am=|Im-I0|,b=I0,数据窗内预测正弦序列是y1(i)与y2(i)两曲线而成。步骤4:建立差流信号序列I、正弦波序列B的波形分布直方图:提取数据窗内预测的正弦波序列,计算其在一个周波内的取值本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:在一定的采样率下,对变压器差动保护两侧电流互感器二次电流进行采集,并形成差流信号序列I,按每周波N点,则差流信号序列I={I(1),I(2),…I(i),…I(N)},i=1,2,…N;步骤2:在1/2周波数据窗对差流信号的极值进行判断,若极值小于门槛值,则闭锁保护;若大于门槛值,则启动判据进行故障差流和励磁涌流的判别;步骤3:构造正弦波序列B;步骤4:建立差流信号序列I、正弦波序列B的波形分布直方图:步骤5:将差流信号序列I作为待匹配波形,将预测正弦波序列B作为图像匹配算法的模板,计算出两者电流波形采样值分布直方图的巴氏系数序列Bc;步骤6:将步骤5中巴氏系数序列Bc值与设定的门槛值Bcset进行比较,若高于该门槛值,则判为内部故障,保护动作;低于该门槛值则判为励磁涌流,闭锁保护。

【技术特征摘要】
1.基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:在一定的采样率下,对变压器差动保护两侧电流互感器二次电流进行采集,并形成差流信号序列I,按每周波N点,则差流信号序列I={I(1),I(2),…I(i),…I(N)},i=1,2,…N;步骤2:在1/2周波数据窗对差流信号的极值进行判断,若极值小于门槛值,则闭锁保护;若大于门槛值,则启动判据进行故障差流和励磁涌流的判别;步骤3:构造正弦波序列B;步骤4:建立差流信号序列I、正弦波序列B的波形分布直方图:步骤5:将差流信号序列I作为待匹配波形,将预测正弦波序列B作为图像匹配算法的模板,计算出两者电流波形采样值分布直方图的巴氏系数序列Bc;步骤6:将步骤5中巴氏系数序列Bc值与设定的门槛值Bcset进行比较,若高于该门槛值,则判为内部故障,保护动作;低于该门槛值则判为励磁涌流,闭锁保护。2.基于巴氏距离算法的变压器励磁涌流和故障差流识别方法,其特征在于:所述步骤3包括:设I1和I2分别为一个数据窗的起点和终点,Im为差流的极值,以极值点为基准向前推算1/4周波其值记为I0,统计包含I1和Im之间的采样点数记作n1,利用公式y1(i)=Amsin(π/2-[2π(n1-i)]/N)+b,i=1,2,...,n1,N=n1+n2,构造正弦序列的前半段y1(i),统计不包含Im包含...

【专利技术属性】
技术研发人员:翁汉琍刘华林湘宁黄景光李振兴王胜
申请(专利权)人:三峡大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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