一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法技術

本發明專利技術提供了一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法，通過漏磁的監測間接獲得鐵心的工作狀態，判斷鐵心是否飽和，在內部具有鐵心以及繞組的箱體外部同一電流回路中不同空間位置安裝兩組CT，使用這兩組CT的二次電流以及回路電壓，無需增加硬件，使用軟件對電壓電流數據進行實時處理即可重構出表示鐵心磁通變化的BH曲線，根據BH曲線的特征監測鐵心的工作狀態，用來作為繼電保護裝置的動作判據。本發明專利技術可以將經過量化后的鐵心狀態的不對稱度作為實時數據在監視屏幕上繪制出變化曲線，同時通過設置報警閾值，實現當檢測到鐵心異常狀態時的自動報警；不用在箱體內部高壓區域安裝任何磁場測量探頭，避免了由于探頭及引線對局部高壓電場的畸變影響，對設備的可靠性無任何影響。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力系統自動化
，具體涉及一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法。
技術介紹
當變壓器中繞組與電源相聯后，就會在鐵心中產生磁通，在鐵心中由于激磁電壓產生的磁通叫主磁通，主磁通大小決定于激磁電壓的大小，額定電壓激磁時產生的主磁通不應使鐵心飽和，即此時的磁通密度不應飽和，主磁通在閉合磁路的鐵心中成封閉回路，但在鐵心飽和后會溢出鐵心。未經過鐵心閉合的部分磁通為漏磁通，變壓器的漏磁通可分為兩種，一種為變壓器正常運行時的穩態漏磁通，另一種是變壓器空載合閘、突然短路、直流偏磁等一次電流含有非周期分量導致鐵心出現暫態飽和時的暫態漏磁通。不同于主磁通只在鐵心內流動，漏磁通的路徑比較多元化，漏磁通的路徑有的是通過部分繞組和變壓器油閉合，有的通過部分繞組、鐵心與變壓器油閉合，有的通過繞組、拉板與變壓器油閉合，還有一部分通過繞組、夾件與變壓器油閉合，從高壓繞組離開的磁力線向油箱側彎曲，有的通過繞組與變壓器油閉合，有的通過繞組、變壓器油、油箱閉合。此外，當油箱或夾件設有屏蔽時，還有一部分磁力線通過繞組、變壓器油及屏蔽閉合。隨著變壓器容量不斷增大，受限于運輸，導致體積與外形設計受到極大的限制，變壓器的漏磁問題日益嚴峻，變壓器正常運行時穩態漏磁通導致油箱壁局部鐵損增大而引起局部溫升過高，目前可以通過過電流試驗予以檢測驗證并采用磁屏蔽予以解決，但對于勵磁涌流等導致鐵心出現暫態飽和時的暫態漏磁通尚未采取有效措施予以屏蔽，暫態漏磁通干擾套管CT的傳變準確性，容易導致繼電保護裝置誤動，影響運行的可靠性。
技術實現思路
一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法，在內部具有鐵心以及繞組的箱體外部同一電流回路中不同空間位置安裝兩組CT，使用這兩組CT的二次電流以及回路電壓，重構出表示鐵心磁通變化的BH曲線，根據BH曲線的特征監測鐵心的工作狀態。優選的，BH曲線的重構方法如下：對一電氣回路上的兩組CT的電流以及電壓進行高速數字采樣，將電壓和電流轉換為表征其變化過程的采樣數據序列，然后通過兩組CT電流的組合計算求出鐵心的漏磁感應電流。根據數據的采樣率，截取當前時刻之前的一個完整周波的電壓、漏磁感應電流的數據序列，對電壓數據序列進行積分處理后得到的B_one_wave序列，將其作為磁感應強度B的變化，漏磁感應電流數據作為H_one_wave序列表現磁場強度H的變化，在二維平面上，將H_one_wave序列作為水平方向的磁場強度H軸的坐標數據，B_one_wave序列作為垂直方向的磁感應強度B軸的坐標數據，使用上述兩組坐標數據序列構造出BH曲線。優選的，根據BH曲線的特征監測鐵心的工作狀態具體方法如下：使用不對稱度k_asy對BH曲線的不對稱特征進行量化，不對稱度k_asy具體計算方法如下：分別找出BH曲線上B軸、H軸方向的極大值點A(H_max,B_max)，極小值點C(H_min,B_min)，以及新的中心D點；以新的中心D點為原點構建參考坐標系，參考坐標系中橫軸、縱軸將BH曲線所在平面分割為四個象限，分別求出新坐標系中A、C兩點在第一、第三兩個象限內與坐標軸所形成的矩形面積S1、S3，據此計算出本BH曲線的不對稱度k_asy，具體計算公式為：S1=|H_max*(B_max–(B_max+B_min)/2)|;S3=|H_min*(B_min–(B_max+B_min)/2)|;k_asy=|S1-S3|/(S1+S3)。優選的，BH曲線中D點坐標為D（0，(B_max+B_min)/2）。優選的，通過兩組CT電流的組合計算求出鐵心的漏磁感應電流具體方法為：對一電氣回路上的兩組CT的電流數字采樣，通過軟件處理合成濾除其中共同的一次電流對應的二次電流分量，剩余電流作為漏磁磁通作用在CT二次回路上產生的感應電流。優選的，兩組CT安裝在同一個電氣回路中的不同空間位置，一組安裝在靠近鐵心的位置，在漏磁通的影響范圍內，另一組則安裝在遠離鐵心的其他空間位置，避免漏磁通的影響。優選的，為了提高精度，避免鐵心在未飽和低漏磁狀態下的采樣誤差影響，當兩組CT的電流差值小于空載電流的k倍時，不進行BH曲線的重構及不對稱度計算，本次取k=1.5。有益效果本專利技術提供了一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法，采集安裝在不同空間位置的兩組CT的二次電流，通過漏磁的監測間接獲得鐵心的工作狀態，判斷鐵心是否飽和，無需增加硬件，使用軟件對電壓電流數據進行實時處理即可實現。通過鐵心BH曲線的重構獲得鐵心的磁通變化過程，用來作為繼電保護裝置的動作判據。本專利技術可以將經過量化后的鐵心狀態的不對稱度作為實時數據在監視屏幕上繪制出變化曲線，同時通過設置報警閾值，實現當檢測到鐵心異常狀態時的自動報警；不用在變壓器內部高壓區域安裝任何磁場測量探頭，避免了由于探頭及引線對局部高壓電場的畸變影響，對變壓器可靠性無任何影響。附圖說明圖1為單相變壓器兩組CT安裝位置示意圖；圖2為單相變壓器內部磁通及套管區域漏磁通示意圖；圖3為BH曲線不對稱度的計算原理圖；圖4為主變套管與線路CT的三相電流工程錄波波形；圖5為三相電流工程錄波中C相兩組CT以及兩組CT差值的電流波形；圖6為使用三相漏磁感應電流與三相電壓重構的三相BH曲線；圖7為C相BH曲線不對稱度的變化。具體實施方式下面結合附圖給出本專利技術較佳實施例，具體以單相雙繞組變壓器來說明本專利技術的具體應用。在電力系統中，對于大容量變壓器，基于運輸及制造因素，通常采用三個獨立的單相變壓器在安裝就位后組合而成三相變壓器，單相變壓器與電網的常見連接方式如圖1所示，配置了兩組CT，其中線路CT101安裝在變壓器引線的斷路器附近，變壓器套管CT102安裝在變壓器本體上方的升高座內部，靠近變壓器內部的繞組及鐵心。單相變壓器內部磁通及套管區域漏磁通如圖2所示，由于正常運行期間變壓器的磁通主要通過鐵心構成回路，如對于降壓變壓器，由于高壓側與電網相聯接，電壓固定，隨著低壓側負載的增大，負載電流形成的反向磁通雖然會抵消高壓側電流形成的磁通，但由于高壓側電壓固定，繞組中需始終保持必要的剩余磁通，剩余磁通包括漏磁通以及鐵心勵磁磁通，在正常運行時，剩余磁通量較小，漏磁通也較小。在勵磁涌流或偏磁等引起的鐵心單側飽和以及過電壓形成的鐵心雙向飽和時，由于鐵心的導磁能力降低，導致原經過鐵心形成閉環的磁通彌散到鐵心外部經由油箱壁、變壓器油以及空氣等構成回路，導致漏磁通急劇增大，這些不經過鐵心回環的漏磁通一部分直接穿過了油箱的鋼板彌散到油箱外部，但衰減很大；另有一部分磁通則從套管及升高座等油箱封閉箱體的局部安裝孔中的非鋼板完全覆蓋區域的間隙中逃逸，由于此處無有效的導磁體予以屏蔽磁通的泄漏，這些漏磁通未得到明顯的衰減，強度較大，漏磁通穿過升高座內部的CT環形鐵心以及纏繞在鐵心上的二次繞組泄漏到油箱封閉箱體之外，在漏磁通作用下，二次回路形成了感應電壓，于是二次回路中出現了這部分漏磁通所對應的感應電流。因此，圖2中所示的套管中CT的二次電流i2是在兩種磁通作用下的共同結果:A、一次回路上電流I1所對應的磁通作用下CT繞組感應產生的二次電流；B、變壓器鐵心漏磁通作用下CT二次回路產生的感應電流。當漏磁通微弱時，感應電流相對于CT二次電流而言不明顯，當漏磁通較強時，感本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法，其特征在于，在內部具有鐵心以及繞組的箱體外部同一電流回路中不同空間位置安裝兩組CT，使用這兩組CT的二次電流以及回路電壓，重構出表示鐵心磁通變化的BH曲線，根據BH曲線的特征監測鐵心的工作狀態。

【技術特征摘要】
1.一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法，其特征在于，在內部具有鐵心以及繞組的箱體外部同一電流回路中不同空間位置安裝兩組CT，使用這兩組CT的二次電流以及回路電壓，重構出表示鐵心磁通變化的BH曲線，根據BH曲線的特征監測鐵心的工作狀態。2.如權利要求1所述的一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法，其特征在于：BH曲線的重構方法如下：對一電氣回路上的兩組CT的電流以及電壓進行高速數字采樣，將電壓和電流轉換為表征其變化過程的采樣數據序列，然后通過兩組CT電流的組合計算求出鐵心的漏磁感應電流，根據數據的采樣率，截取當前時刻之前的一個完整周波的電壓、漏磁感應電流的數據序列，對電壓數據序列進行積分處理后得到的B_one_wave序列，將其作為磁感應強度B的變化，漏磁感應電流數據作為H_one_wave序列表現磁場強度H的變化，在二維平面上，將H_one_wave序列作為水平方向的磁場強度H軸的坐標數據，B_one_wave序列作為垂直方向的磁感應強度B軸的坐標數據，使用上述兩組坐標數據序列構造出BH曲線。3.如權利要求1所述的一種基于漏磁的箱體內部鐵心工作狀態監測方法，其特征在于：根據BH曲線的特征監測鐵心的工作狀態具體方法如下：使用不對稱度k_asy對BH曲線的不對稱特征進行量化，不對稱度k_asy具體計算方法如下：分別找出BH曲線上B軸、H軸方向的極大值點A(H_max,B_max)，極小值點C(H_min,B_min)，以及新的中心D點；以新的中心D點為原點構建參考...

【專利技術屬性】
技術研發人員：樂曉蓉，盧慶港，
申請(專利權)人：盧慶港，
類型：發明
國別省市：江蘇;32