利用磁通轨迹特征识别变压器励磁涌流
本文提出了一种基于磁通轨迹特征的变压器励磁涌流识别方法。该方法利用实测的变压器电压和电流量来推算变压器主磁通的轨迹，通过提取主磁通轨迹的特征来判断主磁通变化范围，从而确定变压器是否发生励磁涌流。仿真和实验结果证明了识别方法的可行性。
关键词：继电保护；电力变压器；励磁涌流；铁心饱和
Identification of Magnetizing Inrush Currents of Power Transformers Based on Features of Flux Locus
XiaoTan- ZHAO, JianYun- CHAI, PengSheng- SU
(Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084)
Abstract: In this paper, a new method of identifying magnetizing inrush currents based on features of flux locus is presented. The measured currents and voltages of transformer windings are used to reconstruct the locus of main flux. Its variation range then is examined if within or not the saturation zone by extracting the flux locus features. Based on this, a new criterion of identifying inrush current is proposed. Both the EMTP simulation and experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed discrimination algorithm.
Key words:relay protection; power transformer; magnetizing inrush current; core saturation
0 引言
电力变压器是电力系统的重要设备。随着电力系统规模的扩大，高电压等级线路的迅速增加，大容量、高电压的大型电力变压器大量投入运行，其安全运行更被人们所关注，对电力变压器继电保护装置准确动作提出了更高的要求[1-2]。
资料表明[3]，220kv以上变压器保护的正确动作率平均为68.96％，远低于发电机保护的正确动作率98.2%和系统保护的正确动作率99.33％，而励磁涌流是引起变压器误动的一个重要因素。因此，有效地识别短路故障电流与变压器励磁涌流是继电保护中的重要研究课题。
目前在理论上进行过研究，并已经运用于实践的变压器励磁涌流识别方法可分为以下两类：1)利用变压器电流量判别励磁涌流，如间断角原理、二次谐波制动原理[1]；2)同时利用变压器电流和电压量判别励磁涌流，如磁通特性原理和等值电路参数原理[1-4]。
二次谐波制动原理是通过计算差动电流中的二次谐波电流分量来判断是否发生励磁涌流。当出现励磁涌流时应有：Id2>KId1。其中，Id1、Id2分别为差动电流中的基波和二次谐波电流的幅值；为二次谐波制动比。但是，由于变压器磁特性的变化，某些工况下励磁涌流的二次谐波含量低，容易导致误动；而大容量变压器、远距离输电的发展，使得内部故障时暂态电流可能产生较大二次谐波，容易导致拒动。
