基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法技术

基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法，在一定采样率下获取变压器中性线电流互感器(TA)测量零序电流序列I0；判断零序电流幅值是否大于零序过电流保护动作整定值，若大于则启动本发明专利技术所提的新方法，否则持续对该不等式进行判别；对零序电流进行归一化处理，在确定的时间窗内提取电流的最大值和最小值，以此为基准，对序列中各点进行幅值压缩，获得归一化后的零序电流序列，使电流序列各点落在[‑1,1]的变化范围内；对归一化后的零序电流序列I0′进行相空间重构。得到判据启动之后的重心序列G和重心到原点的距离序列R。判断R>Rset是否成立。本发明专利技术能够有效防止在空载合闸和外部故障切除产生的励磁涌流和恢复性涌流导致零序过电流保护误动。

Transformer Zero Sequence Overcurrent Protection Method Based on Change of Gravity Center Amplitude of Zero Sequence Current Phase Space Distribution

Based on the zero-sequence over-current protection method of transformer with the change of center of gravity of zero-sequence current phase space distribution, the zero-sequence over-current sequence I0 measured by transformer neutral line current transformer (TA) is obtained at a certain sampling rate, and whether the magnitude of zero-sequence current is larger than the setting value of zero-sequence over-current protection action is judged, and if it is larger, the proposed method is started. A new method is proposed, otherwise the inequality is discriminated continuously; the zero-sequence current is normalized, and the maximum and minimum values of the current are extracted in a fixed time window. Based on this, the magnitude of each point in the sequence is compressed, and the normalized zero-sequence current sequence is obtained, so that the changes of each point in the current sequence are [1,1]. In the range, the normalized zero sequence current sequence I0'is reconstructed in phase space. The barycenter sequence G and the distance sequence R from the barycenter to the origin are obtained after the criterion is started. Determine whether R > Rset is valid. The invention can effectively prevent the misoperation of zero sequence overcurrent protection caused by excitation inrush current and restorative inrush current caused by no-load closing and external fault removal.

【技术实现步骤摘要】
基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法
本专利技术一种基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法，涉及变压器零序过电流保护领域。
技术介绍
变压器零序过流保护是变压器中性点直接接地运行时网侧绕组、网侧引出线和母线接地故障的后备保护以及相邻输电线路接地故障的后备保护。在变压器充电瞬间和外部故障切除时，时有发生零序过电流保护误动的现象，如在2011年6月对宝鸡换流站极1换流变进行空充时，换流变零序过电流保护误动作，造成直流系统闭锁，2006年6月，500kV罗平变电站发生故障，波及天广直流系统，导致天生桥换流站双极换流变中性点零序过流保护动作，启动双极紧急停运，2012年11月某变电站线路侧发生间歇性单相接地故障时，线路保护正确识别间歇性故障而无动作，但变压器零序过电流保护误动作。目前针对防止零序过流保护误动解决方法主要有：不投入零序过电流保护、采取抑制励磁涌流的措施、加入空充标志制进行闭锁保护等，上述方法虽具有一定效果，但具有一定的局限性，不投入零序过电流保护会降低保护的可靠性，加入空充标志和采用抑制励磁涌流措施并没有考虑切除故障零序过电流保护误动的情况。在空载合闸和故障发生前零序电流都几乎为0，在发生暂态扰动后，零序电流明显上升，且出现涌流现象均偏向时间轴一侧。零序电流的峰值可观达到，将导致零序过电流保护误动。并且，很显然地，以前述的闭锁等方式均无法有效闭锁零序过电流保护。因此，需要考虑构建基于新原理的零序过电流保护策略。对传统涌流相空间轨迹进行分析，发现励磁涌流相轨迹图与故障电流相轨迹图有着明显的差别，且相空间重构后对间断角区域有放大作用。空载合闸和外部故障切除时零序电流波形也具有涌流波形特性，采用合理的重构，可以对涌流特征进行放大，易于提取和量化。因此利用相空间重构法对换流变中性线零序电流进行重构，并形成可靠的闭锁判据。
技术实现思路
针对变压器零序电流的相空间分布重心的特征，本专利技术提供一种基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法，该方法采用合理的重构，可以对涌流特征进行放大，便于提取和量化，能有效的解决励磁涌流和恢复性涌流给零序过电流保护带来误动的风险问题。本专利技术采取的技术方案为：基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法，包括以下步骤：步骤1：在一定采样率下，获取变压器中性线电流互感器(TA)测量零序电流序列I0，在一个采样周期内(采样点数为N)，I0＝{I0(1),I0(2),...I0(i),...I0(N)},i＝1,2,...N；步骤2：判断零序电流幅值是否大于零序过电流保护动作整定值，若大于则启动本专利技术所提的新方法，至步骤3；否则持续对该不等式进行判别；步骤3：对零序电流进行归一化处理，在确定的时间窗内提取电流的最大值和最小值，以此为基准，对序列中各点进行幅值压缩，获得归一化后的零序电流序列，使电流序列各点落在[-1,1]的变化范围内。具体方法为：在一个周期内分别求出零序电流序列中的最大值和最小值，即max(I0)及min(I0)，对零序电流序列作如下运算：得到测量零序电流序列I0的归一化序列I′0，在一个采样周期内(采样点数为N)，I′0＝{I′0(1),I′0(2),...I′0(i),...I′0(N)},i＝1,2,...N；步骤4：对归一化后的零序电流序列I′0进行相空间重构。在一个周期内的相空间重构方法为：二维相空间中第i个数据点，其x轴坐标为归一化后零序电流序列中第i点的幅值，即I′0(i)，y轴坐标取归一化后零序电流序列中延迟于第i点后N/4个点的幅值，即I′0(i+N/4)，最后取遍N个采样点，即k为计算开始对应的起始采样点的序号。得到一个周期的相空间轨迹分布，求该周期内的相空间轨迹分布的重心G(k)，并进一步求其到原点的距离R(k)。随着时间窗的移动，即可得到判据启动之后的重心序列G和重心到原点的距离序列R。步骤5：判断R>Rset是否成立，其中Rset为闭锁判据整定值；若成立，则零序过电流保护闭锁；否则计算终止，返回步骤3。采用相空间重构技术对变压器零序电流序列进行重心幅值求解。本专利技术一种基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护新方法，技术效果如下：1：本专利技术算法比较一个周期的重心到原点的距离，零序电流序列中个别数据点的丢失，并不影响其对周期内的重心的判别，该方法具有很强的抗数据丢失能力。2：本专利技术保证与传统的零序过电流保护相同的保护范围，且能有效防止空载合闸和外部故障切除时励磁涌流和恢复性励磁涌流引起零序过电流保护误动，具有高可靠性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1(a)为空载合闸时变压器零序电流波形图。图1(b)为外部故障切除时变压器零序电流波形图。图2为内部故障时变压器零序电流波形图。图3(a)为空载合闸时变压器零序电流相空间轨迹图。图3(b)为外部故障切除时变压器零序电流相空间轨迹图。图3(c)为内部故障时变压器零序电流相空间轨迹图。图4(a)为空载合闸时相空间轨迹重心分布图。图4(b)为外部故障切除时相空间轨迹重心分布图。图4(c)为内部故障时相空间轨迹重心分布图。图5为本专利技术基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法的流程图。图6(a)为本专利技术空载合闸时相空间轨迹重心幅值图。图6(b)为本专利技术外部故障切除时相空间轨迹重心幅值图。图7为本专利技术的内部故障时相空间轨迹重心幅值图。具体实施方式如图5所示，基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法，包括以下步骤：步骤1：在一定采样率下，以采样频率4kHz为例，即每周波80个采样点。获取变压器中性线电流互感器TA测量零序电流序列I0，在一个采样周期内，采样点数为N＝80，I0＝{I0(1),I0(2),...I0(i),...I0(N)},i＝1,2,...N；步骤2：判断零序电流幅值是否大于零序过电流保护动作整定值，若大于则启动本专利技术所提的新方法，至步骤3；否则持续对该不等式进行判别；步骤3：对零序电流进行归一化处理，在确定的时间窗内，提取电流的最大值和最小值，以此为基准，对序列中各点进行幅值压缩，获得归一化后的零序电流序列，使电流序列各点落在[-1,1]的变化范围内。具体方法为：在一个周期内分别求出零序电流序列中的最大值和最小值，即max(I0)及min(I0)，对零序电流序列作如下运算：得到测量零序电流序列I0的归一化序列I′0，在一个采样周期内(采样点数为N)，I′0＝{I′0(1),I′0(2),...I′0(i),...I′0(N)},i＝1,2,...N；步骤4：对归一化后的零序电流序列I′0进行相空间重构。在一个周期内的相空间重构方法为：二维相空间中第i个数据点，其x轴坐标为归一化后零序电流序列中第i点的幅值，即I′0(i)，y轴坐标取归一化后零序电流序列中延迟于第i点后N/4个点的幅值，即I′0(i+N/4)＝20，最后取遍N个采样点，即k为计算开始对应的起始采样点的序号。得到一个周期的相空间轨迹分布，求该周期内的相空间轨迹分布的重心G(k)，并进一步求其到原点的距离R(k)。随着时间窗的移动，即可得到判据启动之后的重心序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：在一定采样率下获取变压器中性线电流互感器TA测量零序电流序列I0，在一个采样周期内，采样点数为N，I0＝{I0(1),I0(2),...I0(i),...I0(N)},i＝1,2,...N；步骤2：判断零序电流幅值是否大于零序过电流保护动作整定值，若大于则至步骤3；否则持续对该不等式进行判别；步骤3：对零序电流进行归一化处理，在确定的时间窗内提取电流的最大值和最小值，以此为基准，对序列中各点进行幅值压缩，获得归一化后的零序电流序列，使电流序列各点落在[‑1,1]的变化范围内；步骤4：对归一化后的零序电流序列I0′进行相空间重构，在一个周期内的相空间重构方法为：二维相空间中第i个数据点，其x轴坐标为归一化后零序电流序列中第i点的幅值，即I0′(i)，y轴坐标取归一化后零序电流序列中延迟于第i点后N/4个点的幅值，即I0′(i+N/4)，最后取遍N个采样点，即

【技术特征摘要】
1.基于零序电流相空间分布重心幅值变化的变压器零序过电流保护方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：在一定采样率下获取变压器中性线电流互感器TA测量零序电流序列I0，在一个采样周期内，采样点数为N，I0＝{I0(1),I0(2),...I0(i),...I0(N)},i＝1,2,...N；步骤2：判断零序电流幅值是否大于零序过电流保护动作整定值，若大于则至步骤3；否则持续对该不等式进行判别；步骤3：对零序电流进行归一化处理，在确定的时间窗内提取电流的最大值和最小值，以此为基准，对序列中各点进行幅值压缩，获得归一化后的零序电流序列，使电流序列各点落在[-1,1]的变化范围内；步骤4：对归一化后的零序电流序列I0′进行相空间重构，在一个周期内的相空间重构方法为：二维相空间中第i个数据点，其x轴坐标为归一化后零序电流序列中第i点的幅值，即I0′(i)，y轴坐标取归一化后零序电流序列中延迟于第i点后N/4个点的幅值，即I0′(i+N/4)，最...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁汉琍，刘雷，林湘宁，金能，万毅，黄景光，李振兴，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42