基于数学形态学原理的励磁涌流识别方法研究

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大型电力变压器在空载合闸的过程中,会产生额定电流几倍甚至近十倍励磁涌流。由于励磁涌流仅在变压器的电源侧产生,作为变压器主保护的纵差动保护装置会测到很大的电流,如果保护不闭锁,则可能误动作。因此,如何防止变压器励磁涌流引起保护误动作是纵差动保护亟待解决的关键问题。  首先,本文系统地分析了单相变压器励磁涌流产生的机理及其特征,进而总结了三相变压器励磁涌流的特点,并且介绍了变压器纵差动保护的基本原理,为后文新方法的提出和仿真分析提供理论依据。  其次,本文论述了数学形态学在电力系统信号滤波的基本理论,并总结了数学形态学在电力系统信号处理领域的研究现状,在此基础之上改进了结构元素的选取原则,即同形性、适当性和组合性。  然后在深刻理解结构元素特征、选取原则与形态学开、闭运算的运算效果及运算性质的基础上,指出了一维数学形态学开、闭运算的遗传性,进而推导出自不变的性质,其实质是一种结构元素的选取方式。基于此,由变压器励磁涌流峰谷的凹凸特性出发,改进了利用数学形态学方法识别励磁涌流的原理。定义并构造出反映波形峰谷凹凸特性的峰谷系数Kg,并根据差流的峰谷系数Kg的值来区分变压器励磁涌流和故障电流。试验结果证明了该方法原理简单,实现容易,并且不受常规算法中存在的电流互感器饱和、非周期分量影响及频率变动的问题。由大量的仿真计算得出在变压器发生各种故障的情况下均能正确、快速地识别励磁涌流,与传统算法相比具有较少的计算量和较高的可靠性,并且具有更高的灵敏度和更快的故障响应速度。
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