Identification Method of Transformer Magnetizing Inrush Current Based on Comprehensive Morphological Algorithm

Yunchi ZHANG; Houlei GAO; Shichang DU

doi:10.7500/AEPS20210204003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Identification Method of Transformer Magnetizing Inrush Current Based on Comprehensive Morphological Algorithm

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Identification Method of Transformer Magnetizing Inrush Current Based on Comprehensive Morphological Algorithm
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 24, Pages: 165-173(2021)
- 作者机构：
  
  1.电网智能化调度与控制教育部重点实验室（山东大学），山东省济南市 250061
  2.山东鲁圣电气设备有限公司，山东省日照市 276800
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51877127)
- DOI：10.7500/AEPS20210204003
  CLC：
- Received：04 February 2021，
  
  Revised：2021-05-20，
  
  Published Online：03 August 2021，
  
  Published：25 December 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
张运驰,高厚磊,杜士昌.基于综合形态算法的变压器励磁涌流识别方法[J].电力系统自动化,2021,45(24):165-173.

ZHANG Yunchi,GAO Houlei,DU Shichang.Identification Method of Transformer Magnetizing Inrush Current Based on Comprehensive Morphological Algorithm[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(24):165-173.
张运驰,高厚磊,杜士昌.基于综合形态算法的变压器励磁涌流识别方法[J].电力系统自动化,2021,45(24):165-173. DOI： 10.7500/AEPS20210204003.

ZHANG Yunchi,GAO Houlei,DU Shichang.Identification Method of Transformer Magnetizing Inrush Current Based on Comprehensive Morphological Algorithm[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(24):165-173. DOI： 10.7500/AEPS20210204003.

摘要

针对励磁涌流对变压器差动保护的影响，提出了一种基于综合形态算法的励磁涌流识别方法。首先

利用改进形态梯度算子对采集的信号进行处理，然后利用加权形态滤波算子对梯度信号进行滤波。然后，基于内部故障电流和励磁涌流基波相似性的显著差异构造判据对二者进行区分。判据1用来快速识别大多数内部故障，判据2应对电流互感器饱和及空合于内部轻微匝间故障等特殊情况。两识别判据通过协同逻辑，实现涌流情况下的保护闭锁与内部故障情况下的快速动作。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真对所提算法进行了验证分析。

Abstract

Aiming at the influence of magnetizing inrush current on transformer differential protection

a method of magnetizing inrush current identification based on comprehensive mathematical morphology is proposed. First

the improved morphological gradient operator is used to process the sampled signal

and then the weighted morphological filtering operator is used to filter the gradient signal. Based on the significant difference in fundamental wave similarity of internal fault current and magnetizing inrush current

two criteria are constructed to distinguish them. The first criterion is used to quickly identify most internal faults

and the second criterion deals with special cases such as current transformer saturation and no-load closing with a slight internal turn-to-turn fault. The two identification criteria can realize protection blocking in the case of inrush current and fast operation in the case of internal faults through collaborative logic. Finally

the proposed algorithm is verified and analyzed through PSCAD/EMTDC simulation.

关键词

Keywords

references

李贞，张明珠，倪传坤，等 . 变压器励磁涌流的自适应二次谐波分相制动方案［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 6 ）： 121 - 124 .

LI Zhen ， ZHANG Mingzhu ， NI Chuankun ， et al . An adaptive secondary harmonic split-phase restrained scheme for magnetizing inrush current in transformers ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 6 ）： 121 - 124 .

卢雪峰，王增平，徐岩，等 . 基于波形间断角原理识别变压器励磁涌流的新方法［J］. 继电器， 2007 ， 35 （增刊1 ）： 1 - 4 .

LU Xuefeng ， WANG Zengping ， XU Yan ， et al . A new method to identify inrush current based on the principle of dead angle ［J］. Relay ， 2007 ， 35 （ Supplement 1 ）： 1 - 4 .

李贵存，刘万顺，滕林，等 . 基于波形相关性分析的变压器励磁涌流识别新算法［J］. 电力系统自动化， 2001 ， 25 （ 17 ）： 25 - 28 .

LI Guicun ， LIU Wanshun ， TENG Lin ， et al . A new algorithm of discrimination between inrush current and fault current of transformer based on self-correlation analysis ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2001 ， 25 （ 17 ）： 25 - 28 .

张小钒，兰生 . 基于拟合波形相关性的变压器励磁涌流识别新方法［J］. 电测与仪表， 2017 ， 54 （ 1 ）： 61 - 66 .

ZHANG Xiaofan ， LAN Sheng . A new method to identify excitation inrush current of transformer based on the correlation of waveform fitting ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2017 ， 54 （ 1 ）： 61 - 66 .

邵文权，乔妮，王建波 . 基于波形互相关系数的变压器励磁涌流识别方法［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 23 ）： 14 - 20 .

SHAO Wenquan ， QIAO Ni ， WANG Jianbo . A novel algorithm of identifying inrush current based on waveform cross-correlation coefficient ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 23 ）： 14 - 20 .

黄少锋，申洪明，刘欣，等 . 基于能量信息的变压器励磁涌流识别方法［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 18 ）： 110 - 113 .

HUANG Shaofeng ， SHEN Hongming ， LIU Xin ， et al . A novel identification criterion for inrush current based on energy information ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 18 ）： 110 - 113 .

姚东晓，张凯，贺要锋，等 . 变压器多特征励磁涌流识别方案研究［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 13 ）： 149 - 154 .

YAO Dongxiao ， ZHANG Kai ， HE Yaofeng ， et al . Research on multi-feature recognition scheme of transformer inrush current ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 13 ）： 149 - 154 .

孙洋，黄家栋 . 基于磁通频域特征的变压器励磁涌流识别新方法［J］. 华北电力大学学报（自然科学版）， 2011 ， 38 （ 1 ）： 21 - 25 .

SUN Yang ， HUANG Jiadong . Identification of transformer magnetization inrush current based on frequency-domain characteristics of magnetic flux ［J］. Journal of North China Electric Power University （Natural Science Edition）， 2011 ， 38 （ 1 ）： 21 - 25 .

郑涛，陆格野，赵彦杰，等 . 基于虚拟等效电感的特高压调压变压器励磁涌流判别算法［J］. 电工技术学报， 2016 ， 31 （ 7 ）： 118 - 125 .

ZHENG Tao ， LU Geye ， ZHAO Yanjie ， et al . A discriminating algorithm for identifying inrush of UHV voltage-regulating transformer based on virtual equivalent inductance ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2016 ， 31 （ 7 ）： 118 - 125 .

李宗博，焦在滨，何安阳 . 基于等效磁化曲线智能识别的变压器保护原理［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 7 ）： 1464 - 1475 .

LI Zongbo ， JIAO Zaibin ， HE Anyang . Equivalent magnetization curve intelligent recognition based transformer protection ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 7 ）： 1464 - 1475 .

古斌，谭建成 . 基于有功无功直流分量比值的变压器涌流新判据［J］. 电力系统自动化， 2007 ， 31 （ 20 ）： 65 - 69 .

GU Bin ， TAN Jiancheng . New criterion to identify transformer inrush current based on ratio of DC component of real power to reactive power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2007 ， 31 （ 20 ）： 65 - 69 .

焦在滨，行武，王钊，等 . 变压器励磁涌流负序二次谐波特征及机理［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 11 ）： 146 - 151 .

JIAO Zaibin ， XING Wu ， WANG Zhao ， et al . Features and mechanism of negative-sequence second harmonics of magnetizing inrush current in transformers ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 11 ）： 146 - 151 .

郑彬，滕文涛，项祖涛，等 . 基于变压器电流直流分量衰减特性的励磁涌流识别方法［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 6 ）： 2020 - 2026 .

ZHENG Bin ， TENG Wentao ， XIANG Zutao ， et al . A novel inrush current distinguishing scheme based on DC component decaying characteristics of transformer current ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 6 ）： 2020 - 2026 .

黄少锋，李姗姗，肖远清 . 基于非周期分量衰减速率的变压器励磁涌流鉴别方法［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 15 ）： 9 - 15 .

HUANG Shaofeng ， LI Shanshan ， XIAO Yuanqing . A novel identification criterion for transformer inrush current based on decay rate of aperiodic component ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 15 ）： 9 - 15 .

ZHANG L L ， WU Q H ， JI T Y ， et al . Identification of inrush currents in power transformers based on higher-order statistics ［J］. Electric Power Systems Research ， 2017 ， 146 ： 161 - 169 .

翁汉琍，刘华，林湘宁，等 . 基于Hausdorff距离算法的变压器差动保护新判据［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 2 ）： 475 - 483 .

WENG Hanli ， LIU Hua ， LIN Xiangning ， et al . A novel criterion of the transformer differential protection based on the Hausdorff distance algorithm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 2 ）： 475 - 483 .

MEDEIROS R P ， COSTA F B ， SILVA K M . Power transformer differential protection using the boundary discrete wavelet transform ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2016 ， 31 （ 5 ）： 2083 - 2095 .

WU W C ， JI T Y ， LI M S ， et al . Inrush identification by applying improved morphological gradient algorithm ［C］// 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting ， July 21-25 ， 2013 ， Vancouver， Canada ： 1 - 5 .

黄永红，马锋，沈敏 . 基于最小二乘支持向量机的变压器励磁涌流识别方法研究［J］. 电力系统保护与控制， 2010 ， 38 （ 23 ）： 93 - 96 .

HUANG Yonghong ， MA Feng ， SHEN Min . Research of magnetizing inrush current identification method based on LS-SVM ［J］. Power System Protection and Control ， 2010 ， 38 （ 23 ）： 93 - 96 .

马静，王增平 . 自适应加权形态梯度在变压器保护中的应用［J］. 电力系统自动化， 2006 ， 30 （ 17 ）： 59 - 64 .

MA Jing ， WANG Zengping . Application of morphological gradient with adaptive weighting in transformer protection ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2006 ， 30 （ 17 ）： 59 - 64 .

黄家栋，罗伟强 . 采用改进数学形态学识别变压器励磁涌流的新方法［J］. 中国电机工程学报， 2009 ， 29 （ 7 ）： 98 - 105 .

HUANG Jiadong ， LUO Weiqiang . New algorithm to identify inrush current based on improved mathematical morphology ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2009 ， 29 （ 7 ）： 98 - 105 .

肖诗意，杨凡凡 . 基于形态开闭运算和结构元素选取原则的励磁涌流识别新方法［J］. 浙江电力， 2018 ， 37 （ 8 ）： 21 - 27 .

XIAO Shiyi ， YANG Fanfan . A new excitation inrush current identification method based on morphological open-closed operation and structural element selection ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2018 ， 37 （ 8 ）： 21 - 27 .

郑涛，刘万顺，肖仕武，等 . 一种基于数学形态学提取电流波形特征的变压器保护新原理［J］. 中国电机工程学报， 2004 ， 24 （ 7 ）： 18 - 24 .

ZHENG Tao ， LIU Wanshun ， XIAO Shiwu ， et al . A new algorithm based on the mathematical morphology for power transformer protection ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2004 ， 24 （ 7 ）： 18 - 24 .

ZHAO Y C ， CROSSLEY P . Countermeasure to prevent the incorrect blocking of differential protection applied to converter transformers ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2020 ， 35 （ 1 ）： 95 - 105 .

WU W C ， JI T Y ， LI M S ， et al . Using mathematical morphology to discriminate between internal fault and inrush current of transformers ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2016 ， 10 （ 1 ）： 73 - 80 .

ZHANG A Q ， JI T Y ， LI M S ， et al . A weighted mathematical morphological method for the identification of transformer sympathetic inrush ［C］// 2015 IEEE Innovative Smart Grid Technologies-Asia ， November 3-6 ， 2015 ， Bangkok， Thailand ： 1 - 6 .

曾杰，张禄亮，吴青华 . 基于形态学骨架的变压器差动保护［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 23 ）： 68 - 76 .

ZENG Jie ， ZHANG Luliang ， WU Qinghua . Morphological skeleton based differential protection for power transformers ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 23 ）： 68 - 76 .

HUANG M C ， WU Q H ， JI T Y ， et al . Transformer inrush identification based on improved mathematical gradient with dissociative structuring element ［J］. IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering ， 2020 ， 15 （ 7 ）： 1126 - 1127 .

ZHANG A Q ， JI T Y ， LI M S ， et al . An identification method based on mathematical morphology for sympathetic inrush ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2018 ， 33 （ 1 ）： 12 - 21 .

林湘宁，刘沛，刘世明，等 . 电力系统超高速保护的形态学-小波综合滤波算法［J］. 中国电机工程学报， 2002 ， 22 （ 9 ）： 19 - 24 .

LIN Xiangning ， LIU Pei ， LIU Shiming ， et al . A novel integrated morphology-wavelet filter algorithm used for ultra-high speed protection of power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2002 ， 22 （ 9 ）： 19 - 24 .

吴青华，张东江 . 形态滤波技术及其在继电保护中的应用［J］. 电力系统自动化， 2003 ， 27 （ 7 ）： 45 - 49 .

WU Q H ， ZHANG D J . Morphological filtering techniques and applications in protection relaying ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2003 ， 27 （ 7 ）： 45 - 49 .

WU Q H ， LU Z ， JI T Y . Protective relaying of power systems using mathematical morphology ［M］. London， UK ： Springer London ， 2009 .

伍文聪 . 数学形态学快速辨别变压器励磁涌流与内部故障的方法研究［D］. 广州：华南理工大学， 2014 .

WU Wencong . Fast discrimination between transformers internal fault and inrush current using mathematical morphology ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2014 .

刘超，陈凤涛 . 基于PSCAD/EMTDC的变压器励磁涌流仿真研究［J］. 变压器， 2020 ， 57 （ 5 ）： 44 - 47 .

LIU Chao ， CHEN Fengtao . Research on simulation of inrush current in transformer based on PSCAD/EMTDC ［J］. Transformer ， 2020 ， 57 （ 5 ）： 44 - 47 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

No data

Related Author

No data

Related Institution

No data

⁰