基于剩磁预测的变压器励磁涌流特性分析与抑制策略研究

 变压器励磁涌流是变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时产生的一种暂态电流现象。深入研究励磁涌流特性及其抑制措施，对保障电力系统的安全稳定运行至关重要，因其可能导致继电保护装置误动，严重威胁供电可靠性。本文重点探讨基于铁芯剩磁预测的励磁涌流特性分析方法及其在保护策略优化中的应用。

 一、铁芯剩磁的产生机理及其对励磁涌流的影响

 变压器在空载切除或外部故障切除后，其铁芯中将不可避免地残留磁通，即剩磁。剩磁的存在为再次合闸时铁芯磁通的建立设定了特定的初始条件，从而显著影响随后产生的励磁涌流特性，包括其幅值大小、波形特征（如偏磁饱和程度、间断角、谐波含量）以及整个暂态过程的发展路径。准确量化剩磁的影响是预测和控制励磁涌流的关键。

 二、铁芯剩磁的预测方法

 实现励磁涌流的精准分析与抑制，关键在于对变压器铁芯剩磁状态进行高精度预测。目前主要的预测方法包括：

 间接测量法：通过测量变压器停机时刻的关键电气量（如断点电压、电流），结合铁芯磁化特性，间接推算铁芯剩磁的大小和极性。

 模型与算法预测法：利用电磁场数值计算（如有限元分析）、机器学习算法（如神经网络、支持向量机）等技术，结合变压器精确的结构参数、材料特性及历史运行数据，建立预测模型，实现对铁芯内部剩磁分布与强度的预测。

 三、基于剩磁预测的励磁涌流计算与分析

 基于预测的铁芯剩磁状态及变压器精确电磁参数（如非线性励磁曲线、绕组电阻与漏感），可建立更贴近物理实际的暂态电磁模型（如改进的J-A模型或精细EMTP模型），计算合闸励磁涌流的幅值与波形。深入分析涌流波形特征至关重要，其显著的非正弦特性——如高次谐波（尤其二次谐波）占比大、波形间断及明显偏置现象——是与内部故障短路电流区分的核心判据。

 四、基于剩磁信息的励磁涌流抑制与保护策略优化

 利用预测的剩磁信息，可有效指导励磁涌流的抑制措施并优化变压器保护策略，降低误动风险。

 选相合闸：根据预测的剩磁大小和极性，精确计算并选择最佳电压相位角进行合闸，使暂态磁通与剩磁叠加后尽可能避免深度饱和，从而有效抑制涌流幅值。

 涌流抑制装置：加装涌流抑制装置吸收高次谐波，改善电能质量。

 保护定值动态整定与逻辑优化：基于预测的涌流特性（如预期幅值、谐波含量），动态调整差动保护的启动门槛值、谐波制动系数或增设特定的涌流闭锁逻辑（如基于波形对称度或间断角的判据），显著提高保护在涌流工况下的可靠性。

 智能保护算法开发：探索融合多种涌流特征量（如谐波比、波形对称度、间断角、变化率）的多判据融合智能保护算法，利用机器学习等技术提升励磁涌流与真实内部故障电流的快速、准确甄别能力。

 五、模型与策略的验证方法

 所提出的剩磁预测模型、涌流计算方法及优化保护策略的有效性与实用性，需通过实验室模拟、数字仿真及现场录波分析进行综合验证。时间有限，今天就到这里。若需进一步了解励磁涌流治理方案，欢迎留言咨询。