数字化变电站电子式互感器渐变性故障诊断方法研究.pdf

第４０卷第２４期２０１２年１２月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｂ１．４０Ｎｏ．２４Ｄｅｃ．１６，２０１２数字化变电站电子式互感器渐变性故障诊断方法研究王洪彬，唐昆明，徐瑞林，朱小军，李筱婧。（１．输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学），重庆４０００４４；２．重庆市电力公司电力科学研究院，重庆４０１１２３；３．四川省超高压运行检修公司南充中心，四川南充６３７１００）摘要：目前对电子式互感器的在线监测和故障诊断还处于起步阶段，尤其对于渐变性故障诊断的研究较少。从系统元件物理电气特性出发，构建了输电线路和变压器的电流观测器模型，对观测器输出与电子式互感器输出值进行比较，将由此构成的残差故障信息来诊断互感器渐变性故障。在此基础上，进一步引入网络图论的诊断机制对故障源辨识定位。通过仿真验证了观测器模型的正确性和故障诊断方法的有效性。该方法不受网络运行方式变化的影响，可在无附加硬件设备、互感器不停电、不脱网的条件下，实现电子式互感器的在线监测和故障诊断。关键词：电子式互感器；故障诊断；残差；阈值；故障定位Ｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｓｏｆｔｆａｕｌｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ’—ＷＡＮＧＨｏｎｇ－ｂｉｎ，ＴＡＮＧＫｕｎ－ｍｉｎｇ，ＸＵＲｕｉｌｉｎ，ＺＨＵＸｉａｏｄｕｎ，ＬＩＸｉａｏ－ｊｉｎｇ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ＳｙｓｔｅｍＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２３，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｕｐｅｒＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＯｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＣｏｍｐａｎｙｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＮａｎｃｈｏｎｇＣｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｃｈｏｎｇ６３７１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ（ＥＣＴ）ｉｓｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｔｈｅｓｏｆｔｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｏｂｓｅｒｖｅｒｍｏｄｅｌｓｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＴｈｅｏｂｓｅｒｖｅｒｏｕｔｐｕｔｓａｎｄＥＣＴｏｕｔｐｕｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｆｏｒｔｈｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｓｏｆｔｆａｕｌｔ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｇｒａｐｈｔｈｅｏｒｙｉｓｕｓｅｄｔｏｌｏｃａｔｅｆａｕｌｔｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌｍｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｏｂｓｅｒｖｅｒｍｏｄｅｌｓａｎｄｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｍｏｄｅｃｈａｎｇｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｎｏａｄｄｉｔｉｏｎａｌｈａｒｄｗａｒｅ，ＥＣＴｗｉｔｈｏｕｔｐｏｗｅｒｆａｉｌｕｒｅａｎｄｏｎｌｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ｒｅｓｉｄｕａｌ；ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ；ｆａｕｌｔｌｏｃａｔｉｏｎ中图分类号：ＴＭ７６文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４３４１５（２０１２）２４－００５３－０６０引言随着数字化变电站的推广，电子式互感器在电力系统中的应用日趋广泛ｌ】。］。作为一次系统的传感元件，它的稳定可靠运行是电能计量、继电保护、测控的重要保证。由于采用了大量电子器件和光学器件等相对易耗元件，电子式互感器长期处于变电站户外的恶劣环境中，其故障隐患存在于制造原理、工艺组合、运行环境等多个方面【４Ｊ。实际挂网运行的电子式互感器，运行时间都不长，且大多数具有一定故障率。因此，有必要对电子式互感器进行在线监测和故障诊断。目前，国内外对于电子式互感器的故障诊断研究还处于起步阶段，尚无成熟的理论和方法可供借鉴。鉴于对电子式互感器运行状态识别的研究开展较少，尚缺乏有效手段对其进行在线监测和故障诊断，其维护还停留在定期停电维修水平。对正在运行的互感器进行在线监测，根据其自身结构特点制定一套有效的故障诊断方案具有重要的现实意义。互感器的故障类型通常按照故障程度可以分为硬故障和软故障（即渐变性故障）两类圳。目前仅有个别学者对电子式互感器突变性故障诊断做过探】，而对于难度更大的渐变性故障诊断研究还处于空白。当电子式互感器发生渐变性故障时，故障信号在时域表现为跨度大且局部特征不明显，很难直接用于故障判断。本文针对电子式电流互感器电力系统保护与控制（ＥＣＴ），从变电站一次系统数学模型出发搭建电气诊断平台，构建输电线路电流和变压器的电流观测器模型，将观测器输出和ＥＣＴ输出值比较，得到残差故障信息并对其变化情况进行分析，以此进行互感器渐变性故障的辨识。同时结合本文所提基于网络图论的电子式互感器故障定位综合矩阵算法，对故障源进行准确定位。本文方法简单、直观，不受电网结构变化的影响，通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。１诊断平台电流观测器模型１．１输电线路电流观测器模型为建立超高压输电线路首末两端电流的电气联系，从而构造电流观测器，现构建考虑多阶距离无穷小的线路分布参数数学模型Ｌ１¨。依据传输线路的有损分布参数等值电路和沿线电流电压计算原理，将输电线路划分为无穷多个微元级联而成，每一微元上的分布参数等值电路如图１所示，、、Ｃｎ和分别为线路的单位长度电阻、电感、电容和电导，，为线路长度，Ｘ为点舷到首端Ｍ的长度，ｉ（ｘ，ｆ）、ｕ（ｘ，ｆ）分别为ｆ时刻ｋｌ点上的电流和电压。Ｍ图１分布参数线路时域等值电路Ｆｉｇ．１Ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｍｏｄｅｌ为了减小线路分布参数模型的误差，本文将线路无穷多个微元上的电压和电流级联叠加，计及距离的二阶无穷小量，推导归纳出考虑多阶距离无穷小的输电线路分布参数数学模型，则Ｎ端ｔ时刻的电流、电压瞬时值ｆＮ（ｆ，，）、（ｆ，，）可由Ｍ端卜—时刻的电流、电压瞬时值ｆＭ一）、ＵＭｔｏ）及其各阶次导数表示为—∑ＩＩＮ（）＝（卜ｔｏ）一／（￣ｉＭ（ｔｔｏ）＋Ｌｏｒ（一））＋（）ｆＮ（ｆ）：（ｆ一）一ｆｆ－＂Ｂ（ｊ）户ｊ＝ｌ其中，）ｃ恸””‘卜们。””ｏ一≠∑丽ｉ＝０ｃｌ／＋ｌ‘ｉｃ。＋。赤研ｆｃ川ｉＲ。”卜＋Ｇ。ｏ一如＂一ｆｃ）ＲｏＪＬｏ￣－＇（Ｃｊ。ｏ”—式中：Ｃ；ｔｏ＝，，为Ｍ端至Ｎ端（＿，一ｆ）！ｆ！。传输延时。随着，取值的逐渐增大，算法（１）中表达式项数增加，由该式计算所得（ｆ）、ｉＮ（ｔ）也越趋近实测值，理论上当，取至无穷大时，Ｎ端电流、电压计算值和测量值相等。即依据上述分布参数线路数学模型，可由线路一端的电压电流采样值，精确观测到另一端的电流瞬时值。１．２变压器电流观测器模型为全面描述变压器高低压侧的电流电气联系，现以Ｊｉｌｅｓ．Ａｔｈｅｒｔｏｎ磁滞原理ｚＪ为基础推导建立变压器的时域模型。考虑铁磁磁滞的单相或三相组式变压器端口电压电流关系为厶＋Ⅳｆ２等＋２““式中：令．＝．一ｒｌｉｌ一厶ｄｉ１；甜“：＝：一ｆ２一２孚。ＵＩＵｌ文献［１３］建立了以磁场强度为输入量的静态磁滞能量平衡方程如式（３），本文在此基础上，从能量平衡原理出发，推导建立适用于变压器的以磁通密度为输入量的铁心磁滞逆Ｊ．Ａ模型。ｄ＝ｄＨｅ＋ｇ０８（１－ｃ）Ｉ（）ｄＨ。（３）等式中左侧代表能量输入，右侧第一项代表静磁能变化量，第二项代表阻塞能量损耗。为真空磁导率：ｋ为反映对磁畴运动牵制作用的参数；Ｃ为磁畴壁弯曲常数；为磁畴间的耦合参数；为方向系数；为非磁滞磁化强度。将ｉ：ｌ二代入上式，于等式两端对（１）进行微分，并同乘以ｄＨｅ／ｄＨ，再将ｄＨｅ＝１＋ｄＭ代入式中，经整理后可得王洪彬，等数字化变电站电子式互感器渐变性故障诊断方法研究一５５．：竺二！：釜㈩（＿Ｍ＆）再由＝１一ｄＭ，代入ｄＭｄＨ可得：旦（５）ｄ＋ｄＭ）将式（４）代入式（５）经整理后，可得以磁感应强度为自变量的磁滞逆Ｊ．Ａ数学模型为Ｍ－…，ａＭ一．ａｎ－－Ｍ高＋ＫＯＣ－＂（６）ｄ＋（１一）（一＋Ｊｉ｝＆）根据电磁感应定律，对励磁支路端电压的梯△形积分可计算磁通增量，进而得到磁感应强度—增量ＡＢ。采用四级四阶ＲｕｎｇｅＫｕｔｔａ法，即可对式（６）进行求解。结合Ｂ＝ｇｏ（Ｈ＋Ｍ），由安培环路定律，可得励磁电流为＋Ａｔ）＝Ｈ（ｔ＋Ａｔ）ｌ￣（７）‘ⅣⅣ再由磁动势平衡方程＋２ｆ２＝ｌ有Ⅳｉ２（ｔ＋Ａｔ）＝÷‘‘△［＋Ａｔ）一＋ｆ）］（８）－／Ｖ２即依据上述推导建立的铁心磁滞逆Ｊ．Ａ模型，结合变压器电路方程，可由变压器一侧的电压电流采样值，精确观测到另一侧的电流瞬时值。２电子式互感器故障诊断原理２．１故障特征的提取电子式互感器故障诊断所依赖的信息来源是建立何种诊断模式的关键。电子式互感器是光机电一体化设备，由于其组成构件涉及面广，可靠性影响因素复杂、故障模式众多，且尚缺乏通用的电子式互感器模型。因此，其故障诊断具有明显的黑箱特点。基于此，本文提出一种基于关联设备的故障诊断方法，根据数字化变电站的特点搭建电气诊断平台，构造了输电线路、变压器的电流观测器模型，并结合网络模型的约束条件，提取出故障特征参考分量，以此进行故障辨识。为提取故障特征分量，将前述电流观测器的输出与实际互感器的输出值进行比较得到对应残差为ｒ／＝ｌｉ（ｆ）一ｉｊ（ｔ）Ｉ（９）式中：ｆｃ（ｆ）为互感器测量输出值、ｆ－ｉ（，）为观测计算值。接着判断残差是否超过渐变性故障阈值，如超过阈值则启动扰动过滤单元，进一步判断是真实故障还是干扰信号，从而实现互感器的渐变性故障判别，其故障诊断流程如图２所示。图２电子式互感器故障诊断流程图Ｆｉｇ．２Ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ２．２故障源定位由前述残差构建方法可知，当某一互感器故障时，由于受一次元件电气特性的约束，元件两端电流测量点均会产生残差越限。针对此问题，本文将网络图论运用于电子式电流互感器的故障诊断，通过对系统不同观测点的故障现象进行观测，达到故障源定位的目的。数字化变电站是由变压器、母线、线路等一次系统电力元件按一定形式联结而成的整体，其电气运行特性受到元件特性约束和联结拓扑约束。当不考虑网络中元件特性，即各支路的物理参数时，网络可以抽象成由支路及节点联结而成的几何图形。根据网络拓扑理论，对于任意一个变电站网络拓扑结构，可将ＥＣＴ作为节点，一次系统元件看做Ⅳ支路。设网络有个节点，则可根据各节点间的连Ⅳ接关系构造一个阶方阵，称为网络描述矩阵Ｄ。若第ｆ个节点和第，个节点之间存在连接，则对应的网络描述矩阵Ｄ中的元素，、置ｌ，并称这两个节点为相邻节点；反之，则置０。一Ⅳ个具有个电子式互感器的变电站网络所对Ⅳ应的ＥＣＴ故障信息矩阵Ｆ是一个阶对角阵，其元素定义规则为：若第ｆ个节点的ＥＣＴ对应的电流残差满足故障信息告警条件，置０；反之，则置１，故障信息矩阵的其他元素均置０。将网络描述矩阵Ｄ与故障信息矩阵相乘，可得故障源定位辅助矩阵Ｐ。对矩阵Ｐ中所有对称元素做异或运算，若ＰｌｉＸＯＲｐ＝１，则可辨识出连接于同一条母线支路上的所属互感器为ＥＣＴｉ与ＥＣＴｊ。．５６．电力系统保护与控制通过对该母线的所有注入电流做基尔霍夫检测，便能成功定位故障源互感器。该故障定位综合矩阵算法亦可推广至多互感器故障诊断，由于篇幅所限，本文仅讨论单个互感器故障情况。３仿真分析３．１电流观测器的仿真验证分析为验证本文电流观测器模型的准确性，对模型观测电流瞬时值和互感器实际测量值进行了仿真比较。首先建立分布参数线路模型，搭建５００ｋＶ单电源仿真系统，线路全长３００ｋｍ，线路参数如图３所示，Ｎ端所带负荷等效阻抗１０００Ｑ。Ｒ＝Ｏ．０２０８３Ｑ／ｋｍＸ＝０．２８２１Ｑ／ｋｍＣ＝Ｏ．０１２９ｇＦ／ｋｍ图３分布参数线路仿真系统模型Ｆｉｇ．３Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ式（１）中ｕ，的取值取至２时，即可得到较高精度。以０．００１Ｓ为等采样间隔，抽取样本点序列，由Ｍ端电流、电压采样值计算Ｎ端电流瞬时值，并与Ｎ端电流互感器测量输出值进行比较如表１。表１Ｎ端电流测量值与计算值比较—Ｔａｂｌｅ１Ｎｓｉｄｅｃｕｒｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅ再者，以某５００ｋＶ电网单相芯式升压变压器为研究对象，主要参数为：额定容量＿２２３ＭＶＡ，额ⅣⅣ定电压５１２．５／２４ｋＶ，绕组匝数比。／２＝７１５／３５，高压绕组电阻ＪＲ＝０．７９０５ｎ，低压绕组电阻：＝０．００２９Ｑ，短路阻抗百分比Ｚ＝１６．５４％；铁心尺寸为：横截面积９３４３ｃｍ，等效磁路长度１０．８７ｍ；磁滞回线参数：ａ＝６．５Ａ／ｍ、Ｏｆ＝１．４９ｘ１０～、Ｍｓ＝１．４８ｘ１０Ａ／ｍ、ｋ＝－８．６Ａ／ｍ、ｃ＝０．１。励磁电流与二次侧电流计算值同互感器输出测量值间的比较如图４和表２。０．０００．０２０．０４０．０６０．０８０．１０ｆ／ｓ图４励磁电流计算值和测量值波形Ｆｉｇ．４Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓｏｆｅｘｃｉｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔ表２二次侧电流测量值与计算值比较Ｔａｂｌｅ２Ｓｅｃｏｎｄ．ｓｉｄｅｃｕｒｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅ由以上图表分析可以看出，本文所构造的输电线路和变压器电流观测器输出值和相应电子式互感器输出值能很好地保持一致，且精确度较高，能够适用于互感器渐变性故障诊断的精度需求。３．２故障诊断的仿真分析为充分验证本文故障诊断方法的有效性和适应性，建立了５００ｋＶ数字化变电站网络结构模型，主要系统元件模型参数与前述相同，各条输电线路长度示于图中，故障阈值选取互感器输出幅值的０．０２倍，仿真系统模型见图５。为不失一般性，图中特意打乱了互感器的编号顺序。本节假设ＥＣＴ７在３Ｓ时发生渐变性故障，模拟方式为在互感器输出侧叠加一个带有噪声的漂移信号，这时线路Ｌｌ两端互感器均会产生相同残差，王洪彬，等数字化变电站电子式互感器渐变性故障诊断方法研究仿真结果如图６所示。从图中可以看出，当互感器发生故障时，其输出电流测量值会小幅度偏离观测器值，在４ｓ时，残差达到渐变性故障阈值，扰动过滤单元启动，在计时时问达到０．４ｓ时，就对电子式互感器进行故障报警。图中仿真结果验证了互感器故障诊断的准确性。邑ｊｌ１】ｊ图５仿真系统模型Ｆｉｇ．５Ｓｉｎｇｌｅ・ｌｉｎｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＬＤ１ＬＤ２ＬＤ３图６电子式互感器的故障诊断仿真结果Ｆｉｇ．６Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ为进一步验证本文故障诊断模型对干扰信号的辨别能力，以电子式互感器出现短时干扰信号为例进行仿真。假设变压器高压侧互感器ＥＣＴ５电流信号在３ｓ时出现一个幅值为Ｏ．Ｏ５倍电流幅值的干扰信号，在３．２ｓ时干扰信号消失，其故障仿真结果如图７所示。ｏ．０４０．０２Ｏ．ＯＯ故障阈值＼残差，／１时■…■＿一一一…一一一…００ｒ图７电子式互感器在干扰信号下的仿真结果Ｆｉｇ．７Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｉｔｈｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ时计时数值并未超时，不会触发故障告警，因而诊断为干扰信号。３．３故障源定位仿真实例基于３．１、３．２的基础上，对故障源定位进行仿真。对应图５的变电站拓扑结构，可将其转化为以互感器为节点，系统元件为支路的几何图形，如图８图８电子式互感器网络拓扑结构Ｆｉｇ．８Ｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ由前述故障源定位原理，可得网络描述矩阵为（１０）当ＥＣＴ７故障时，ＥＣＴ３处亦会产生故障告警，因此有故障信息矩阵为Ｆ＝０Ｏ１将网络描述矩阵和故障信息矩阵相乘，可得故障源定位辅助矩阵为Ｐ＝Ｄ×Ｆ０００００１Ｏ０１００００１００１ｌ０１００然电曩磊嵩篓蓑日寸髭对矩阵中的对称元素做异或运算可得………………’…然电流残差会在很短的时间内超过故障阈值，但此～～一～（１２）０ＯＯ０００Ｏ１００Ｏ００００Ｏ．５８．电力系统保护与控制ｆＰ３５（９Ｐ５３＝１（９０＝１ｌＰ３６０Ｐ６３＝１００＝１ｌＰ３８（ｇＰｓ３＝ｌ（９０＝１¨∈≠１，（ｇＰｊｆ＝０（ｉ、［１，８】，且ｆ＝３吨５，６，８）由运算结果即可辨识出连接于同一条母线上的支路对应互感器为ＥＣＴ３、ＥＣＴ５、ＥＣＴ６、ＥＣＴ８。对该母线的各支路注入电路做基尔霍夫检测，有ｊ３＋ｆ５＋ｆ６＋ｆ８Ｅｒ，则可正确判断故障互感器位于故障支路非母线侧，即ＥＣＴ７。本方法可自动适应变电站网络拓扑结构的变化，当某一开关ｉ断开时，只需将故障源定位辅助矩阵Ｐ的第ｉ行和第ｆ列删除即可，不影响最终判定结果。４结语本文从系统元件物理电气特性出发，建立了输电线路和变压器的电流观测器计算模型，并在此基础上搭建故障诊断平台，将观测器输出与互感器输出值比较，构建残差信息用于电子式互感器的渐变性故障诊断。同时，运用图论诊断机制成功辨识出故障源。通过互感器的故障模拟以及扰动信号的辨识仿真，验证了所建立诊断方法的有效性和抗干扰信号的鲁棒性能。该方法不受网络运行方式变化的影响，无需附加外部硬件检测设备，利用数字化变电站特有的信息冗余，可在电子式互感器不停电、不脱网的条件下，实现在线监测和故障诊断，为电子式互感器实施状态检修提供参考依据。参考文献［１］ＪｅｆｆｒｅｙＤＢ。ＮｉｃｏｌａｓＡＦ．ＦａｍｏｏｓｈＲ．Ａｎｅｗｈｙｂｒｉｄｃｕｒｒｅｎｔｓｅｎｓｏｒｆｏｒｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００５，２Ｏｆ１：３２．３８．［２］李九虎，郑玉平，古世东，等．电子式互感器在数字化变电站的应用［Ｊ］．电力系统自动化，２００７，３１（７）：９４．９８．ＬＩＪｉｕ．ｈｕ，ＺＨＥＮＧＹ＿ｕ．ｐｉｎｇ，ＧＵＳｈｉ．ｄｏｎｇ，ｅｔａ１．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｎｌｅｒｉｎｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００７．３１ｆ７１：９４．９８．［３］李文升．２２０ｋＶＧＩＳ用电子式电流电压互感器在午山数字化变电站中的应用［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１６）：ｌ５７．１６２．ＬＩＷｅｎ．ｓｈｅｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ２２０ｋＶＧＩＳｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｉｎＷｕｓｈａｎｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１６）：１５７．１６２．［４］罗苏南，田朝勃，赵希才．空心线圈电流互感器性能分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２００４，２４（３）：１０８．１３３．ＬＵＯＳｕ．ｎａｎ．ＴＩＡＮＺｈａｏ．ｂｏ．ＺＨＡＯＸｉ．ｃａｉ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａ１）ｓｉｓｏｆａｉｒ－ｃｏｒｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００４，２４（３）：１０８－１１３．［５］王鹏，张贵新，朱小梅，等．基于故障模式与后果分析及故障树法的电子式电流互感器可靠性分析［Ｊ］．电网技术，２００６，３０（２３）：１５．２０．—ＷＡＮＧＰｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＧｕｉ－ｘｉｎ，ＺＨＵＸｉａｏｍｅｉ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｂａｓｅｄｏｎｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ，ｅｆｆｅｃｔｓａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｆａｕｌｔｔｒｅｅａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，３０（２３）：１５．２０．［６］陈亦平，费云中，祝建华．基于ＩＥＣ６１８５０．９．２数字化变电站的二次检修［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，—３９（２）：１４２１４４．ＣＨＥＮＹｉ－ｐｉｎｇ，ＦＥＩＹｕｎ－ｚｈｏｎｇ，ＺＨＵＪｉａｎ－ｈｕａ．ＳｅｃｏｎｄａｒｙｔｅｓｔｉｎｇｏｆｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎＩＥＣ６１８５０－９－２【Ｊ】．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（２）：１４２－１４４．［７］聂一雄，刘艺，王星华，等．电子式互感器工作电源解决方案研究ｆＪ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１４）：３９．４２．——ＮＩＥＹｉｘｉｏｎｇ，ＬＩＵＹｉ，ＷＡＮＧＸｉｎｇｈｕａ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１４）：３９．４２．［８］周东华，叶银忠．现代故障诊断与容错控ｆ￣ｌＪ［Ｍ１．北京：清华大学出版社，２０００：２４．２６．［９］ＨｕａｎｇＳＮ，ＴａｎＫＫ．Ｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｉｓｏｌａｔｉｏｎ，ａｎｄａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｎｒｏｂｏｔｉｃｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，５（３）：４８０－４８９．［１０］熊小伏，何宁，于军，等．基于小波变换的数字化变电站电子式互感器突变性故障诊断方法［Ｊ］．电网技术，２０１０，３４（７）：１８１－１８５．—ＸＩＯＮＧＸｉａｏｆｕ，ＨＥＮｉｎｇ，ＹＵＪｕｎ，ｅｔａ１．Ｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆａｂｒｕｐｔ－ｃｈａｎｇｉｎｇｆａｕｌｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３４（７）：１８１．１８５．［１１］重庆大学．输电线路的纵差保护方法：中国，ＣＮ—１０２０８２４２０Ａ［Ｐ］．２０１１－０６０１．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ：Ｃｈｉｎａ，ＣＮ１０２０８２４２０Ａ［Ｐ］．２０１１－０６－０１．［１２］ＪｉｌｅｓＤＣ，ＡｔｈｅｒｔｏｍＤＬ．Ｔｈｅｏｒｙｏｆｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ［Ｊ］．ＪｏｕｍａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃ——Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，１９８６，６１（１２）：４８６０．［１３］ＪｉｌｅｓＤＣ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｓｉｎｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，１９９４，７６（１０）：５８４９－５８５５．收稿日期：２０１２－０３－０９；修回日期：２０１２－０６－０５作者简介：王洪彬（１９８４－），男，硕士研究生，主要研究方向为数字化变电站；Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｈｂｌｅｅｈｏｍｗｈｂ＠１６３．ｃｏｍ唐昆明（１９５９－），男，副教授，主要研究方向为电力系统保护与控制、数字化变电站。