王俊俊 曹龙汉 姜昆

摘 要：在变压器差动保护中，励磁涌流的准确识别是保护可靠动作的保证，也是变压器保护的难点之一。提出一种准确可靠的基于小波变换的变压器励磁涌流和内部故障电流识别新方法。采用Matlab/Simulink建立模型进行仿真，得到了励磁涌流与内部故障电流的波形图，利用db2小波进行4尺度小波变换，将高频分量在第4尺度上的2个初始峰值比作为励磁涌流和内部故障电流识别的判据。大量实验表明，此判据能有效识别变压器差动保护中的励磁涌流和故障电流。

关键词：变压器 励磁涌流 内部故障电流 小波变换 故障识别

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：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

变压器保护关键在于对励磁涌流和内部短路电流的快速识别。与内部短路电流相比较，励磁涌流有较大的二次谐波分量，传统的判别方法是通过比较二次谐波的大小[1-2]。但是，随着变压器技术的不断进步，在发生励磁涌流时，其中所包含的二次谐波的分量值也越来越小，使谐波分量的检测变得更加困难，这些均显示出二次谐波判别的一些局限性。

1 励磁涌流

变压器在正常运行情况下，铁芯工作在未饱和状态，相对磁导率很大，绕组的励磁电感也很大，因而励磁电流很小，一般不会超过额定电流的2%～5%。当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，容易引起铁芯饱和，铁芯相对磁导率接近于1，绕组的电感值降低，从而绕组中会出现数值很大的励磁电流，即励磁涌流。当变压器空载合闸时，由于其铁芯饱和的非线性磁特性，从而可能产生与短路电流可比拟的励磁涌流。

2 仿真模型及结果分析

该文用MATLAB来建立励磁涌流和内部故障电流的仿真模型，进而得出仿真波形。

2.1 励磁涌流的波形分析

改变电源的合闸初相角以及变压器的剩磁Φr，可以得到不同情况下的励磁涌流波形图。

2.2 内部故障电流的仿真建模及结果分析

变压器内部故障电流与励磁涌流有明显区别：

（1）励磁涌流存在周期性的间断现象，而内部故障电流是连续的，不存在间断现象。

（2）励磁涌流偏于时间轴的一侧，而内部故障电流波形并不偏于时间轴的一侧，而是随着时间的推移逐渐关于时间轴对称。

（3）内部故障电流的直流分量不像励磁涌流的那样，它比励磁涌流中的直流分量衰减的快。

3 基于小波变换的变压器励磁涌流识别

3.1 励磁涌流和内部故障电流的小波分解

该文选择db2小波函数对，时的励磁涌流和内部故障电流波形进行四尺度小波分解。（由于篇幅有限，本文只选取和的结果进行分析）

3.2 基于小波变换的变压器励磁涌流和内部故障电流识别方法

励磁涌流和内部故障电流经小波变换后的结果突出反映了信号波形的畸变特征。

（1）由于励磁涌流波形的畸变程度较大，所以在畸变点处的小波系数也较大，而故障电流畸变程度较小，相应的小波变换系数也较小。

（2）励磁涌流的小波变换结果每个周波都有畸变，呈现一定的周期性，而故障电流小波变换结果就在故障发生短时间内有较大的畸变，之后波形平缓，几乎没有突变。

我们采用Yl与Y2的比值Y1/Y2作为识别励磁涌流与内部故障电流的依据，具体识别方法为：（1）当Yl/Y2<1时，判断为励磁涌流；（2）当Yl/Y2>l时，判断为内部故障电流。

4 结语

通过仿真实验证明了该判据简单直接，准确性高，且能够在故障发生后1/4周期内快速地将励磁涌流与故障电流区分开来。该方法符合电力系统继电保护所提倡的速动性、灵敏性、选择性和可靠性要求。

参考文献

[1] 袁宇波，李鹏，黄浩声.变压器差动保护误动原因分析及对策综述[J].江苏电机工程，2013，32（6）：8-14.

[2] 吕珍，岳蔚，刘沛.变压器差动保护二次谐波制动判据的仿真研究[J].继电器，2003，31（6）：69-72.

[3] 王桔红，段炜.变压器励磁涌流对差动保护的影响及解决方法[J].科技信息，2012，31（25）：377-378.