YNd11型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種YNd11型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法，首先，信號采集裝置通過互感器對YNd11型三相組式變壓器的電壓電流波形進行采樣得到電壓電流瞬時值，通過傅氏算法求出各電氣量的復(fù)數(shù)形式，進而獲得功率因數(shù)角及鐵芯穩(wěn)態(tài)磁通峰值；然后，根據(jù)采樣獲得的三相電流波形，確定首斷相及首斷相開斷電壓相角；最后，根據(jù)分閘過程中繞組電壓的變化情況及其與鐵芯磁通的關(guān)系估算三相鐵芯剩磁；該方法只需采樣YNd11型三相組式變壓器運行時三相電壓電流波形，通過數(shù)據(jù)處理獲得穩(wěn)態(tài)運行下的功率因數(shù)角及鐵芯穩(wěn)態(tài)磁通峰值，即可據(jù)此估計鐵芯剩磁，相關(guān)參數(shù)易獲取，可以方便的用于實際工程預(yù)估中。
【專利說明】YNd11型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變壓器剩磁估計方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種YNdll型三相組式變壓 器非故障跳閘的剩磁估計方法。

【背景技術(shù)】
[0002] YNdll型三相組式變壓器由三臺單相變壓器組成，鐵芯主要由硅鋼片疊成，原邊繞 組星型聯(lián)結(jié)且中性點接地，副邊繞組三角形聯(lián)結(jié)。由于各相磁通沿各自的磁路閉合，故其磁 路系統(tǒng)彼此無關(guān)，在電源頻率和繞組匝數(shù)一定時，各相鐵芯磁通由繞組外加電壓決定（忽 略線圈電阻和漏磁通）。
[0003] 由于硅鋼片屬于鐵磁材料，存在磁滯現(xiàn)象，在變壓器分閘后，外磁場撤銷，鐵磁質(zhì) 仍能保持原有的部分磁性，使變壓器鐵芯內(nèi)留有部分磁通，該磁通稱為鐵芯剩磁。故可近似 認為變壓器分閘后剩磁隨時間的變化并不明顯，剩磁近似等于分閘時刻鐵芯磁通。YNdll型 三相組式變壓器在三相對稱系統(tǒng)中正常運行時原邊三相電流大小相等，相位互差120°，由 于各相斷路器在電流過零時自然分斷，故三相分閘時刻非同期，該過程將造成繞組外加電 壓的改變，進而影響鐵芯剩磁。而在變壓器空載合閘時，由于鐵芯材料勵磁特性具有非線性 特性，受鐵芯剩磁和斷路器合閘相角影響，可能造成鐵芯的飽和，導(dǎo)致變壓器在電壓突變的 一側(cè)產(chǎn)生很大的勵磁電流，其數(shù)值最大可達額定電流的6?8倍，這種電流就稱為變壓器的 勵磁涌流。由于勵磁涌流幅值很大且僅流經(jīng)變壓器一側(cè)，將引起變壓器縱差動保護產(chǎn)生很 大的差流，導(dǎo)致差動保護誤動作跳閘，使變壓器的投運屢次失??；數(shù)值很大的勵磁涌流還會 導(dǎo)致變壓器及斷路器因電動力過大而受損；勵磁涌流還可能誘發(fā)鄰近其它變電站等正在運 行的變壓器產(chǎn)生"和應(yīng)涌流"而誤跳閘，造成大面積停電；其中的大量諧波對電網(wǎng)電能質(zhì)量 也會造成嚴重的污染。
[0004] 選相合閘技術(shù)是隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展而提出的一種新型電力設(shè)備的關(guān)合手段，其 抑制勵磁涌流的原理是根據(jù)分閘后鐵心中的剩磁選擇合適的合閘相位，控制斷路器動靜觸 頭在系統(tǒng)電壓或電流波形的指定相位角時刻進行開關(guān)關(guān)合，使合閘時剩磁和偏磁可以近似 的相互抵消，從而避免變壓器鐵心磁通的過飽和，從根本上達到削弱勵磁涌流的目的。
[0005] 現(xiàn)有的多種關(guān)于剩磁或磁場的經(jīng)典計算模型包括Product模型、Preisach模型、 Stoner-Wohlfarth模型，但是以上模型計算方法都涉及部分不可直接測量的參數(shù)，而利用 軟件仿真變壓器剩磁要求對系統(tǒng)工作行為進行比較精確的模擬，模型搭建較為復(fù)雜，故在 變壓器鐵心剩磁的具體估計中實用性均不大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種YNdll型三相組式變壓器非 故障跳閘的剩磁估計方法，該方法只需采樣YNdl1型三相組式變壓器運行時三相電壓電流 波形，通過數(shù)據(jù)處理獲得穩(wěn)態(tài)運行下的功率因數(shù)角及鐵芯穩(wěn)態(tài)磁通峰值，即可據(jù)此估計鐵 芯剩磁，相關(guān)參數(shù)易獲取，可以方便的用于實際工程預(yù)估中。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] YNdll型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟I:YNdll型三相組式變壓器運行時，信號采集裝置通過互感器對YNdll型三 相組式變壓器的電壓電流波形進行采樣，得到電壓電流瞬時值；
[0010] 步驟2 :通過傅氏算法求出YNdll型三相組式變壓器穩(wěn)態(tài)三相電壓、電流復(fù)數(shù)形 式，獲得功率因數(shù)角％及鐵芯穩(wěn)態(tài)磁通峰值φπ，所述鐵芯穩(wěn)態(tài)磁通峰值九=€，其中： Um表示相電壓幅值，N表示繞組匝數(shù)，ω為系統(tǒng)角頻率；
[0011] 步驟3 :根據(jù)步驟1采樣獲得的三相電流波形，確定首斷相及首斷相開斷電壓相角 <5 =φ或^ = ，所述首斷相是指首先斷開的相，即當(dāng)某相的電流首先降為零并保持 不變，則該相為首斷相；
[0012] 步驟4 :估算三相鐵芯剩磁
[0013] 假設(shè)首斷相為A相，且首斷相電壓相角為δ，A相開斷后三相繞組電壓仍近似如式 (5)所示，由于首斷相開斷后三相繞組電壓近似不變，故磁通仍按式（7)變化，三相電流如 式⑶所示；

【權(quán)利要求】
l.YNdll型三相組式變壓器非故障跳閘的剩磁估計方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟1 :YNdll型三相組式變壓器運行時，信號采集裝置通過互感器對YNdll型三相組 式變壓器的電壓電流波形進行采樣，得到電壓電流瞬時值； 步驟2 :通過傅氏算法求出YNdll型三相組式變壓器穩(wěn)態(tài)三相電壓、電流復(fù)數(shù)形式，獲
得功率因數(shù)角及鐵芯穩(wěn)態(tài)磁通峰值，所述鐵芯穩(wěn)態(tài)磁通峰值 其中：Um表示 <P 相電壓幅值，N表示繞組匝數(shù)，《為系統(tǒng)角頻率； 步驟3 :根據(jù)步驟1采樣獲得的三相電流波形，確定首斷相及首斷相開斷電壓相角 5 = <?>或<5 = 0 + ：18〇°，所述首斷相是指首先斷開的相，即當(dāng)某相的電流首先降為零并保持不 變，則該相為首斷相； 步驟4 :估算三相鐵芯剩磁 假設(shè)首斷相為A相，且首斷相電壓相角為S，A相開斷后三相繞組電壓仍近似如式（5) 所示，由于首斷相開斷后三相繞組電壓近似不變，故磁通仍按式（7)變化，三相電流如式 (8)所示；
由式（8)可知，
時C相電流降為零，該相斷路器開斷。C相開斷后，三相 繞組電壓近似為
三相電流近似為
根據(jù)式（7)，C相開斷時刻
，三相鐵芯磁通如式（11)所示；
根據(jù)電磁感應(yīng)定律，由c相開斷后三相繞組電壓產(chǎn)生的三相預(yù)感應(yīng)磁通<i)ay、<Ky、小cy 為式（12);
根據(jù)磁通連續(xù)性定理，該時刻磁通無法突變，將產(chǎn)生如式（13)所示的偏磁通以抵消該 時刻的預(yù)感應(yīng)磁通；
故C相斷開后，三相鐵芯磁通為式（11)、（12)、（13)式之和即式（14);
由式（10)可知，B相將在《t= 8+120°時電流過零熄?。粚ⅰ秚= 8+120°帶入式 (14)，可得三相鐵芯剩磁為式（15);
由于三相系統(tǒng)具有對稱性，故B，C相為首斷相時，首斷相及另兩相磁通變化規(guī)律與上 述情況相同，據(jù)此可得首斷相剩磁表達式，如式（16)所示；
正常運行時電壓相位超前首斷相120°的相為次斷相，該相剩磁為式（17)所示
正常運行時電壓相位滯后首斷相120°的相為末斷相，該相剩磁為式（18)所示
【文檔編號】G01R33/12GK104483639SQ201410723535
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】郝治國, 譚婷月, 張保會, 張曉靜, 劉志遠, 韋鵬, 鄒洪森, 單睿, 李君宏 申請人:西安交通大學(xué), 國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司