王俊俊 曹龍漢 姜昆

摘 要：在變壓器差動(dòng)保護(hù)中，勵(lì)磁涌流的準(zhǔn)確識(shí)別是保護(hù)可靠動(dòng)作的保證，也是變壓器保護(hù)的難點(diǎn)之一。提出一種準(zhǔn)確可靠的基于小波變換的變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流識(shí)別新方法。采用Matlab/Simulink建立模型進(jìn)行仿真，得到了勵(lì)磁涌流與內(nèi)部故障電流的波形圖，利用db2小波進(jìn)行4尺度小波變換，將高頻分量在第4尺度上的2個(gè)初始峰值比作為勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流識(shí)別的判據(jù)。大量實(shí)驗(yàn)表明，此判據(jù)能有效識(shí)別變壓器差動(dòng)保護(hù)中的勵(lì)磁涌流和故障電流。

關(guān)鍵詞：變壓器 勵(lì)磁涌流 內(nèi)部故障電流 小波變換 故障識(shí)別

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（a）-0038-01

Research of Magnetizing Inrush Current and Internal Fault Current Identification Basedon Wavelet Transform in Transformer Protection

Wang Junjun1 Cao longhan2 Jiang kun1

（1.Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing，400065，China；

2. Chongqing Communication Institute of Key laboratory of control engineering， Chongqing，400035，China）

Abstract：In differential protection of transformer， the accurate identification of magnetizing inrush current is a guarantee of reliable action， which also is difficult point in the protection of transformer. This paper proposes a new accurate and reliable method of transformer magnetizing inrush current and internal fault current based on wavelet transform. We get the oscillograms of magnetizing inrush current and internal fault current by Matlab/Simulink modeling simulation， in which we make use of the db2 4-scale wavelet transform and treat the 4th dimension of two initial peak values as the identify basis of magnetizing inrush current and internal fault current in high frequency components. Experiments show that this criterion can effectively recognize the magnetizing inrush current and internal fault current in differential protection of transformer.

Key Words：Transformer；Inrush Current；Internal fault current；Wavelet Transforms；Fault Identification

變壓器保護(hù)關(guān)鍵在于對(duì)勵(lì)磁涌流和內(nèi)部短路電流的快速識(shí)別。與內(nèi)部短路電流相比較，勵(lì)磁涌流有較大的二次諧波分量，傳統(tǒng)的判別方法是通過(guò)比較二次諧波的大小[1-2]。但是，隨著變壓器技術(shù)的不斷進(jìn)步，在發(fā)生勵(lì)磁涌流時(shí)，其中所包含的二次諧波的分量值也越來(lái)越小，使諧波分量的檢測(cè)變得更加困難，這些均顯示出二次諧波判別的一些局限性。

1 勵(lì)磁涌流

變壓器在正常運(yùn)行情況下，鐵芯工作在未飽和狀態(tài)，相對(duì)磁導(dǎo)率很大，繞組的勵(lì)磁電感也很大，因而勵(lì)磁電流很小，一般不會(huì)超過(guò)額定電流的2%～5%。當(dāng)變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，容易引起鐵芯飽和，鐵芯相對(duì)磁導(dǎo)率接近于1，繞組的電感值降低，從而繞組中會(huì)出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，即勵(lì)磁涌流。當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)，由于其鐵芯飽和的非線性磁特性，從而可能產(chǎn)生與短路電流可比擬的勵(lì)磁涌流。

2 仿真模型及結(jié)果分析

該文用MATLAB來(lái)建立勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流的仿真模型，進(jìn)而得出仿真波形。

2.1 勵(lì)磁涌流的波形分析

改變電源的合閘初相角以及變壓器的剩磁Φr，可以得到不同情況下的勵(lì)磁涌流波形圖。

2.2 內(nèi)部故障電流的仿真建模及結(jié)果分析

變壓器內(nèi)部故障電流與勵(lì)磁涌流有明顯區(qū)別：

（1）勵(lì)磁涌流存在周期性的間斷現(xiàn)象，而內(nèi)部故障電流是連續(xù)的，不存在間斷現(xiàn)象。

（2）勵(lì)磁涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)，而內(nèi)部故障電流波形并不偏于時(shí)間軸的一側(cè)，而是隨著時(shí)間的推移逐漸關(guān)于時(shí)間軸對(duì)稱。

（3）內(nèi)部故障電流的直流分量不像勵(lì)磁涌流的那樣，它比勵(lì)磁涌流中的直流分量衰減的快。

3 基于小波變換的變壓器勵(lì)磁涌流識(shí)別

3.1 勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流的小波分解

該文選擇db2小波函數(shù)對(duì)，時(shí)的勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流波形進(jìn)行四尺度小波分解。（由于篇幅有限，本文只選取和的結(jié)果進(jìn)行分析）

3.2 基于小波變換的變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流識(shí)別方法

勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流經(jīng)小波變換后的結(jié)果突出反映了信號(hào)波形的畸變特征。

（1）由于勵(lì)磁涌流波形的畸變程度較大，所以在畸變點(diǎn)處的小波系數(shù)也較大，而故障電流畸變程度較小，相應(yīng)的小波變換系數(shù)也較小。

（2）勵(lì)磁涌流的小波變換結(jié)果每個(gè)周波都有畸變，呈現(xiàn)一定的周期性，而故障電流小波變換結(jié)果就在故障發(fā)生短時(shí)間內(nèi)有較大的畸變，之后波形平緩，幾乎沒(méi)有突變。

我們采用Yl與Y2的比值Y1/Y2作為識(shí)別勵(lì)磁涌流與內(nèi)部故障電流的依據(jù)，具體識(shí)別方法為：（1）當(dāng)Yl/Y2<1時(shí)，判斷為勵(lì)磁涌流；（2）當(dāng)Yl/Y2>l時(shí)，判斷為內(nèi)部故障電流。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了該判據(jù)簡(jiǎn)單直接，準(zhǔn)確性高，且能夠在故障發(fā)生后1/4周期內(nèi)快速地將勵(lì)磁涌流與故障電流區(qū)分開(kāi)來(lái)。該方法符合電力系統(tǒng)繼電保護(hù)所提倡的速動(dòng)性、靈敏性、選擇性和可靠性要求。

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