專利名稱：在線鐵磁共振檢測的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在線鐵磁共振檢測的方法和系統(tǒng)，特別是電力變壓器的在線鐵磁共振檢測的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鐵磁共振是在存在不穩(wěn)定高電壓時發(fā)生的一種現(xiàn)象，通常在三相電系統(tǒng)中發(fā)生， 并且僅在特定條件下發(fā)生。鐵磁共振對于變壓器饋線或者存在雙架空線部分的網(wǎng)狀拐角(meshcorner)和T 形連接構(gòu)造是尤其危險的現(xiàn)象。確實，當(dāng)將變壓器饋線與電力系統(tǒng)的剩余部分?jǐn)嚅_時，由于被隔離系統(tǒng)的電容接地的放電，變壓器被驅(qū)動為飽和。然后會在反應(yīng)部件之間發(fā)生鐵磁共振，所述鐵磁共振由從保留在負(fù)載上的并行線的耦合電容傳輸?shù)哪芰烤S持。在存在鐵磁共振時，再激勵 (re-energized)的變壓器能夠引起嚴(yán)重的操作過電壓。因此鐵磁共振檢測和警報設(shè)備是必需的。鐵磁共振是復(fù)雜的非線性電共振現(xiàn)象，由與系統(tǒng)電容耦合的變壓器的飽和電感產(chǎn)生。對于電力系統(tǒng)中的大范圍情形都會發(fā)生的該現(xiàn)象，由于其帶來的過電壓、過電流以及諧波的異常率，對于電力系統(tǒng)很危險，會導(dǎo)致介電和熱損壞、絕緣體的性能和壽命降低、設(shè)備故障(例如保護(hù)設(shè)備的不時跳閘)、電子設(shè)備的提前老化，甚至整個系統(tǒng)的崩潰。鐵磁共振的主要特點(diǎn)在于其對系統(tǒng)參數(shù)和初始條件高度敏感，這使得很難預(yù)測。根據(jù)鐵磁共振電壓的形狀和頻率，存在鐵磁共振的四種不同模式，所述模式是基波模式、分諧波模式、擬周期模式和混亂模式。在電力系統(tǒng)中，基波模式和分諧波模式比其它兩種模式更頻繁。傳統(tǒng)的UK實踐已經(jīng)適合鐵磁共振檢測，其通過在鐵磁共振開始時通過打開終端斷路器的操作自動初始化變壓器與去激勵線路的隔離在去激勵時，如果三相電壓中的兩相維持高電壓，則將發(fā)出警報。說明書的結(jié)尾處的參考文獻(xiàn)[1]描述了由Reyrolle公司制造的保護(hù)繼電器0(R 309)。在特大功率系統(tǒng)中，在直接連接的變壓器去激勵之后會出現(xiàn)鐵磁共振?？梢酝ㄟ^來自激勵的并聯(lián)電路的電感維持鐵磁共振。在鐵磁共振狀態(tài)下再激勵變壓器能夠引起嚴(yán)重的操作過電壓的風(fēng)險，因此在存在這樣的鐵磁共振風(fēng)險的情況下，警報繼電器是必需的。因此， 在系統(tǒng)激勵或者去激勵時，繼電器XR309按照如下方式檢測鐵磁共振-在系統(tǒng)去激勵時，次級電壓下降到低于復(fù)位電平，并且三個元件急下降(drop off)。在發(fā)生鐵磁共振的情況下，三個元件中的兩個元件將保持激勵。-如果在去激勵系統(tǒng)上感應(yīng)鐵磁共振，則繼電器僅在鐵磁共振的幅度高于40VAC 的繼電器元件吸合(pick-up)電平時才做出響應(yīng)。-連線繼電器觸點(diǎn)以初始化定時器，該定時器將順次初始化警報。該現(xiàn)有技術(shù)方法不能覆蓋所有的鐵磁共振情形例如電軌道電路中僅一個相位高電壓的情況。該繼電器的另一缺點(diǎn)在于其不是數(shù)字的而是模擬的。因而，其不能被結(jié)合到新的保護(hù)繼電器中。本發(fā)明涉及鐵磁共振的檢測以及所述鐵磁共振的模式的確定，特別是在電壓器饋線連接條件下，或者諸如存在雙電路架空線部分的網(wǎng)狀拐角和電路T形連接的等同條件下。本發(fā)明的目的在于獲得鐵磁共振的精確檢測和模式識別，集中于其最明顯的特征及其譜性能，其最明顯的特征為變壓器鐵心飽和。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種高電壓電分配網(wǎng)絡(luò)中的在線鐵磁共振檢測的方法，其特征在于所述方法包括-超通量(overflux)檢測，其作為開始要素(startelement)，如果在規(guī)定的時間段內(nèi)通量大于閾值，則設(shè)置超通量，-模式驗證，用于識別所述鐵磁共振的模式，使用模糊邏輯方法區(qū)分所述鐵磁共振模式。有利的是，本發(fā)明方法是用于電力變壓器饋線條件的鐵磁共振檢測方法。有利的是，在所述方法中，對于鐵磁共振檢測來說，根據(jù)去除DC分量的電壓的積分得到所述通量，然后將所述通量與自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較以確定是否存在超通量。有利的是，在檢測到超通量時計算許多頻率分量，然后存儲所述頻率分量的許多 (例如20)最新值，通過對每一個頻率分量的標(biāo)準(zhǔn)偏差的和與每一個頻率分量的期望值的和進(jìn)行比較首先確定穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)。如果所述狀態(tài)不穩(wěn)定并且持續(xù)規(guī)定的時間段，則驗證混亂模式，并且如果所述狀態(tài)穩(wěn)定，則應(yīng)用模糊邏輯區(qū)分所述鐵磁共振模式。有利的是，所述頻率分量是1/5分諧波分量、1/3分諧波分量、1/2分諧波分量、基波分量和三次諧波分量。有利的是，所述模糊邏輯使用自定義的“大”成員函數(shù)，通過所述函數(shù)對相同情況下的每一個分量的值進(jìn)行模糊，規(guī)則如下-如果C1很大并且C3也很大，則其是基波模式；-如果C1很大并且C3不大，則其是正常狀態(tài)；-如果C1不大并且C1/2很大，則其是1/2分諧波模式；-如果C1不大并且C1/3很大，則其是1/3分諧波模式；-如果C1不大并且C1/5很大，則其是1/5分諧波模式；C1, C3分別是基波和三次諧波的分量，C1/2, C173> C175分別是1/2、1/3、1/5分諧波的分量，其中所述“不大”的值等于“1-很大”，其中通過“最小”算子計算所述規(guī)則的前項 (antecedent) 0通過以具有最高前項的所述規(guī)則的相應(yīng)模式實現(xiàn)去模糊作為結(jié)果；如果多余一個的規(guī)則具有最高前項，則所述結(jié)果是混亂模式。有利的是，如果模式發(fā)生多于所述最新值中的15個，則驗證所述模式。有利的是，始終監(jiān)控所述通量，并且如果三相通量中的兩個下降到低于閾值，則認(rèn)為所述變壓器饋線被去激勵。在這樣的情形下，用于超通量和模式驗證的所述閾值減半。有利的是，所述方法包括下列步驟
采樣電壓，并且-在第一方式中·通量計算，·閾值調(diào)節(jié)，·超通量檢測，·超通量警報，-在第二方式中·分量計算， 模式驗證，然后-計數(shù)，-報告。本發(fā)明還涉及一種用于高電壓電分配網(wǎng)絡(luò)中的在線鐵磁共振檢測的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括-超通量檢測裝置，其作為開始要素，如果在規(guī)定的時間段內(nèi)通量大于閾值，則設(shè)置超通量，-模式驗證裝置，用于識別所述鐵磁共振的模式，其包括用于區(qū)分所述鐵磁共振模式的模糊邏輯裝置。有利的是，所述系統(tǒng)包括用于根據(jù)去除DC分量的電壓的積分得到所述通量的裝置，以及用于將所述通量與自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較以確定是否存在超通量的裝置。有利的是，所述系統(tǒng)包括用于在檢測到超通量時計算許多頻率分量的裝置，以及用于存儲許多(例如20)最新值的裝置，通過對每一個頻率分量的標(biāo)準(zhǔn)偏差的和與每一個頻率分量的期望值的和進(jìn)行比較首先確定穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)。如果所述狀態(tài)不穩(wěn)定并且持續(xù)規(guī)定的時間段，則驗證混亂模式，并且如果所述狀態(tài)穩(wěn)定，則應(yīng)用模糊邏輯區(qū)分所述鐵磁共振模式。有利的是，所述頻率分量是1/5分諧波分量、1/3分諧波分量、1/2分諧波分量、基波分量和三次諧波分量。有利的是，所述模糊邏輯使用自定義的“大”成員函數(shù)，通過所述函數(shù)對相同情況下的每一個分量的值進(jìn)行模糊，規(guī)則如下
-如果C1很大并且C3也很大，則其是基波模式；-如果C1很大并且C3不大，則其是正常狀態(tài)；-如果C1不大并且C1/2很大，則其是1/2分諧波模式；-如果C1不大并且C1/3很大，則其是1/3分諧波模式；-如果C1不大并且C1/5很大，則其是1/5分諧波模式；C1, C3分別是基波和三次諧波的分量，C1/2, C1/3、C175分別是1/2、1/3、1/5分諧波的分量，其中所述“不大”的值等于“1-很大”。通過“最小”算子計算所述規(guī)則的前項。通過以具有最高前項的所述規(guī)則的相應(yīng)模式實現(xiàn)去模糊作為結(jié)果；如果多余一個的規(guī)則具有最高前項，則所述結(jié)果是混亂模式。有利的是，如果模式發(fā)生多于所述最新值中的15個，則驗證所述模式。
有利的是，始終監(jiān)控所述通量，其中如果三相通量中的兩個下降到低于閾值，則認(rèn)為所述變壓器饋線被去激勵。在這樣的情形下，用于超通量和模式驗證的所述閾值減半。有利的是，所述系統(tǒng)依次包括-接收電壓輸入的濾波器，-A/D 轉(zhuǎn)換器，-數(shù)據(jù)存儲器，-處理器，-放大器，-警報輸出設(shè)備，用于輸出警報輸出。并且還包括連接到所述處理器的用戶接口。本發(fā)明能夠在線檢測鐵磁共振的發(fā)生，可應(yīng)用于電力變壓器。本發(fā)明使用超通量作為開始要素，其中使用模糊邏輯方法評估不同的特征頻率分量以驗證鐵磁共振的發(fā)生同時確定其模式?；诔繖z測和模式驗證的組合，本發(fā)明能夠克服傳統(tǒng)繼電器算法的困難并且填充數(shù)字鐵磁共振檢測方法的空白。有利的是，本發(fā)明能夠結(jié)合到新的數(shù)字保護(hù)繼電器中。其在覆蓋特別是電力變壓器上的鐵磁共振的所有情況和模式方面更加敏感和精確。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的方框圖。圖2是“大”成員函數(shù)。圖3是本發(fā)明方法的組織圖。圖4是模式驗證的組織圖。
具體實施例方式本發(fā)明方案以超通量檢測和頻率分量評估為基波。鐵心電感的飽和是鐵磁共振的前提。因此超通量是鐵磁共振的優(yōu)秀指示器?；陔妷旱?50Hz、50Hz、25Hz、162/3Hz、IOHz 分量，其中50Hz作為基波系統(tǒng)頻率(或者基于電壓的180Hz、60Hz、30Hz、20Hz和12Hz分量， 其中60Hz作為基波系統(tǒng)頻率)，使用模糊邏輯方法確定鐵磁共振的模式。如果在規(guī)定的時間段內(nèi)通量保持為高，并且具有失真的電壓波形，則假設(shè)已經(jīng)發(fā)生了鐵磁共振。1)超通量檢測存在幾種方式來檢測超通量，例如檢測V/f > Vn/fn(V 電壓，f 頻率)或者檢測五次諧波。但是，由于波形的失真以及鐵磁共振的分諧波模式，這樣的方法在鐵磁共振條件下不能用于超通量檢測。本發(fā)明方案采取另一種方法，通過對電壓的積分直接計算通量。
權(quán)利要求
1.一種高電壓電分配網(wǎng)絡(luò)中的在線鐵磁共振檢測方法，其特征在于所述方法包括-超通量檢測03)，其作為開始要素，如果在規(guī)定的時間段內(nèi)通量大于閾值，則設(shè)置超通量，-模式驗證06)，用于識別所述鐵磁共振的模式，使用模糊邏輯方法區(qū)分所述鐵磁共振模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法是用于電力變壓器鐵磁共振的在線鐵磁共振檢測方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)去除DC分量的電壓的積分得到所述通量，然后將所述通量與自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較以確定是否存在超通量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在檢測到超通量時計算許多頻率分量，然后存儲所述頻率分量的許多最新值，通過對每一個頻率分量的標(biāo)準(zhǔn)偏差的和與每一個頻率分量的期望值的和進(jìn)行比較首先確定穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)，其中，如果所述狀態(tài)不穩(wěn)定并且持續(xù)規(guī)定的時間段，則驗證混亂模式，并且其中如果所述狀態(tài)穩(wěn)定，則應(yīng)用模糊邏輯區(qū)分所述鐵磁共振模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述頻率分量是1/5分量、1/3分量、1/2分諧波分量、基波分量和三次諧波分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述模糊邏輯使用大成員函數(shù)，通過所述函數(shù)對相同情況下的每一個分量的值進(jìn)行模糊，規(guī)則如下-如果C1很大并且C3也很大，則其是基波模式； -如果C1很大并且C3不大，則其是正常狀態(tài)； -如果C1不大并且Cv2很大，則其是1/2分諧波模式； -如果C1不大并且Cv3很大，則其是1/3分諧波模式； -如果C1不大并且Cv5很大，則其是1/5分諧波模式；C1X3分別是基波和三次諧波的分量，Cv2X1^cv5分別是1/2、1/3、1/5分諧波的分量， 其中，所述“不大”的值等于“ 1-很大”，其中，通過“最小”算子計算所述規(guī)則的前項，其中， 通過以具有最高前項的所述規(guī)則的相應(yīng)模式實現(xiàn)去模糊作為結(jié)果；并且其中，如果多余一個的規(guī)則具有最高前項，則所述結(jié)果是混亂模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，如果所述模式發(fā)生在多于所述最新值中的15個， 則驗證所述模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，始終監(jiān)控所述通量，其中，如果三相通量中的兩個下降到低于閾值，則認(rèn)為所述變壓器饋線被去激勵，并且其中，在這樣的情形下，用于超通量和模式驗證的所述閾值減半。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括下列步驟 采樣電壓(20)，并且-在第一方式中 通量計算01)， 閾值調(diào)節(jié)02)， 超通量檢測03)， 超通量警報04)， -在第二方式中 分量計算05)， 模式驗證06)， 然后-計數(shù)(27)， -報告(28)。
10.一種用于高電壓電分配網(wǎng)絡(luò)中的在線鐵磁共振檢測的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括-超通量檢測裝置，其作為開始要素，如果在規(guī)定的時間段內(nèi)通量大于閾值，則設(shè)置超通量，-模式驗證裝置，用于識別所述鐵磁共振的模式，其包括用于區(qū)分所述鐵磁共振模式的模糊邏輯裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是用于電力變壓器鐵磁共振的在線鐵磁共振檢測系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，包括用于根據(jù)去除DC分量的電壓的積分得到所述通量的裝置，以及用于將所述通量與自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較以確定是否存在超通量的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，包括用于在檢測到超通量時計算許多頻率分量的裝置，用于存儲所述頻率分量的許多最新值的裝置，通過對每一個頻率分量的標(biāo)準(zhǔn)偏差的和與每一個頻率分量的期望值的和進(jìn)行比較首先確定穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)，其中，如果所述狀態(tài)不穩(wěn)定并且持續(xù)規(guī)定的時間段，則驗證混亂模式，并且其中，如果所述狀態(tài)穩(wěn)定，則應(yīng)用模糊邏輯以區(qū)分所述鐵磁共振模式。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述頻率分量是1/5分量、1/3分量、1/2分諧波分量、基波分量和三次諧波分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述模糊邏輯裝置使用大成員函數(shù)，通過所述函數(shù)對相同情況下的每一個分量的值進(jìn)行模糊，規(guī)則如下-如果C1很大并且C3也很大，則其是基波模式； -如果C1很大并且C3不大，則其是正常狀態(tài)； -如果C1不大并且Cv2很大，則其是1/2分諧波模式； -如果C1不大并且Cv3很大，則其是1/3分諧波模式； -如果C1不大并且Cv5很大，則其是1/5分諧波模式；C1X3分別是基波和三次諧波的分量；C1^Cv3Wv5分別是1/2、1/3、1/5分諧波的分量， 其中，所述“不大”的值等于“ 1-很大”，其中，通過“最小”算子計算所述規(guī)則的前項，其中， 通過以具有最高前項的所述規(guī)則的相應(yīng)模式實現(xiàn)去模糊作為結(jié)果；并且其中，如果多余一個的規(guī)則具有最高前項，則所述結(jié)果是混亂模式。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，如果所述模式發(fā)生在多于所述最新值中的15 個，則驗證所述模式。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，始終監(jiān)控所述通量，其中如果三相通量中的兩個下降到低于閾值，則認(rèn)為所述變壓器饋線被去激勵，并且其中，在這樣的情形下，用于超通量和模式驗證的所述閾值減半。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，依次包括 -接收電壓輸入的濾波器(10)， -A/D轉(zhuǎn)換器(11)， -數(shù)據(jù)存儲器(12)， -處理器(13)， -放大器(14)，-輸出警報輸出的警報輸出設(shè)備15。 并且還包括連接到所述處理器(1 的用戶接口 16。
全文摘要
本發(fā)明涉及高電壓電分配網(wǎng)絡(luò)中的在線鐵磁共振檢測的方法和系統(tǒng)。所述方法包括超通量檢測(23)，其作為開始要素，如果在規(guī)定的時間段內(nèi)通量大于閾值，則設(shè)置超通量，模式驗證(26)，用于識別所述鐵磁共振的模式，使用模糊邏輯方法區(qū)分所述鐵磁共振模式。
文檔編號G01R23/16GK102269785SQ20101019226
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者A·克利梅克, R·查特菲爾德, 李旭陽, 董新洲, 薄志謙 申請人:清華大學(xué), 阿海琺輸配電英國有限公司