在電力系統(tǒng)運維場景中，不少企業(yè)的變電班組都遇到過類似問題：變壓器空載合閘時明明沒有故障，卻觸發(fā)變壓器保護誤動跳閘，停電檢修不僅耽誤生產(chǎn)進度，還會產(chǎn)生額外的運維成本；而如果調(diào)整保護定值降低靈敏度，又怕真的出現(xiàn)內(nèi)部故障電流時保護拒動，引發(fā)設(shè)備燒毀等嚴重安全事故。同時，電力監(jiān)管部門的定期巡檢中，也要求運維單位提供變壓器保護對勵磁涌流與故障電流的識別準確率驗證材料，不少單位因為缺乏標準化的檢測數(shù)據(jù)，無法通過合規(guī)性檢查。

要解決這類問題，首先要理清兩種電流的本質(zhì)差異，明確變壓器勵磁涌流特征是區(qū)分兩者的核心基礎(chǔ)。變壓器勵磁涌流是變壓器鐵芯飽和時產(chǎn)生的暫態(tài)電流，通常出現(xiàn)在空載合閘、外部故障切除后電壓恢復(fù)的場景中，含有大量的二次、三次諧波，其中二次諧波占比通常超過15%，波形存在明顯的間斷角，整體偏于時間軸的一側(cè)，幅值*高可達到額定電流的8倍左右【1】。而內(nèi)部故障電流是變壓器繞組出現(xiàn)匝間短路、相間短路、接地短路等故障時產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)電流，波形接近標準正弦波，對稱分布于時間軸兩側(cè)，諧波含量低，以基波分量為主，故障持續(xù)時間較長時幅值基本穩(wěn)定。部分場景下兩種電流的幅值接近，僅靠幅值判斷很容易出現(xiàn)誤判，這也是很多變壓器保護誤動的核心原因。

一、主流變壓器勵磁涌流與內(nèi)部故障電流識別方法對比

目前應(yīng)用于變壓器保護的變壓器勵磁涌流與內(nèi)部故障電流識別方法主要分為三類，不同方案的適用場景和準確率存在明顯差異。

第一類是二次諧波制動法，基于變壓器勵磁涌流的高次諧波特征，設(shè)置二次諧波占比閾值，當檢測到電流中的二次諧波占比超過閾值時判定為變壓器勵磁涌流，閉鎖保護動作。這種方法原理簡單，實現(xiàn)成本較低，是當前變壓器保護中應(yīng)用*廣泛的識別方法，但在特定場景下，比如變壓器帶故障合閘、內(nèi)部故障電流伴隨電容效應(yīng)產(chǎn)生諧波時，容易出現(xiàn)誤判。

第二類是間斷角識別法，通過檢測電流波形的間斷角大小區(qū)分兩種電流，變壓器勵磁涌流的間斷角通常超過60度，而內(nèi)部故障電流基本沒有間斷角。這種方法識別準確率較高，但對保護裝置的采樣精度要求高，現(xiàn)場運行時容易受到線路噪聲干擾，在電壓等級較低的變電站中應(yīng)用限制較多。

第三類是智能識別法，結(jié)合小波變換、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)提取電流波形的多維度特征，實現(xiàn)更精準的區(qū)分，目前已經(jīng)開始在智能變電站的變壓器保護中試點應(yīng)用【2】。這類識別方法對復(fù)雜工況的適應(yīng)性更強，能夠適配新能源并網(wǎng)場景下多變的變壓器勵磁涌流特征，但算法訓(xùn)練需要大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)支撐，落地成本相對較高。

二、面向B端用戶的變壓器保護校驗落地方案

對于風(fēng)電、光伏、工礦企業(yè)的自備電站等B端用戶來說，僅靠保護裝置自帶的識別方法不足以完全規(guī)避誤動、拒動風(fēng)險，需要提前結(jié)合現(xiàn)場工況做針對性校驗，這時*需要用到繼電保護測試儀開展模擬測試。

常規(guī)的繼電保護測試儀支持自定義輸出不同特征的電流波形，用戶可以模擬現(xiàn)場可能出現(xiàn)的各種變壓器勵磁涌流場景，比如不同合閘角度、不同鐵芯剩磁、不同容量變壓器的涌流波形，同時也可以模擬不同嚴重程度的內(nèi)部故障電流，測試變壓器保護裝置的動作邏輯是否符合預(yù)期。針對特殊工況的用戶，還可以選用專用的變壓器保護測試儀，這類設(shè)備內(nèi)置了多組標準的變壓器勵磁涌流和內(nèi)部故障電流樣本庫，支持一鍵生成測試序列，自動完成不同識別方法的閾值校驗，測試完成后可以自動生成校驗報告，方便運維團隊存檔。

比如某鋼鐵企業(yè)的自備電站之前多次出現(xiàn)主變空載合閘時變壓器保護誤動的問題，運維團隊用變壓器保護測試儀模擬現(xiàn)場的合閘工況，發(fā)現(xiàn)是現(xiàn)場變壓器剩磁較高，勵磁涌流的二次諧波占比剛好低于保護裝置的默認制動閾值，導(dǎo)致保護誤判為內(nèi)部故障電流。通過調(diào)整定值并反復(fù)測試不同場景下的識別準確率，驗證定值合理性后，后續(xù)再也沒有出現(xiàn)同類問題，單次校驗*避免了數(shù)十萬元的停機損失。對于B端用戶來說，定期用繼電保護測試儀開展校驗，能夠在極低的成本下規(guī)避保護誤動、拒動風(fēng)險，保障生產(chǎn)用電的穩(wěn)定性。

三、符合G端監(jiān)管要求的標準化檢測流程

對于電力監(jiān)管機構(gòu)、電網(wǎng)運維管理部門等G端用戶來說，*關(guān)心的是變壓器保護的運行符合相關(guān)標準規(guī)范，能夠有效降低電網(wǎng)安全風(fēng)險。目前國內(nèi)的變壓器保護相關(guān)標準明確要求，保護裝置對變壓器勵磁涌流和內(nèi)部故障電流的識別準確率需要滿足對應(yīng)電壓等級的要求，運維單位需要定期開展校驗并留存檢測報告【3】。

在監(jiān)管巡檢過程中，運維單位可以出具通過繼電保護測試儀完成的標準化測試報告，作為變壓器保護運行合規(guī)的證明材料。同時，電力管理部門在開展區(qū)域電網(wǎng)安全隱患排查時，也可以配備便攜式的變壓器保護測試儀，現(xiàn)場抽檢不同變電站的變壓器保護裝置的識別能力，及時排查識別方法失效、定值不合理等隱患，降低區(qū)域大面積停電的風(fēng)險。比如某省電力監(jiān)管部門在開展工業(yè)園區(qū)用電安全專項檢查時，用便攜式繼電保護測試儀抽檢了12家企業(yè)的主變保護裝置，發(fā)現(xiàn)有3家的保護裝置對特定特征的變壓器勵磁涌流識別失效，誤判為內(nèi)部故障電流，要求企業(yè)限期整改，有效排查了潛在的停電風(fēng)險。

對于G端用戶來說，推廣標準化的變壓器保護測試流程，要求運維單位用測試儀定期驗證識別方法的有效性，能夠從制度層面提升區(qū)域電網(wǎng)的運行安全性，減少用電安全事故的發(fā)生。

隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，大量新能源并網(wǎng)導(dǎo)致變壓器的運行工況更加復(fù)雜，變壓器勵磁涌流的特征也出現(xiàn)了更多變化，對識別方法的適應(yīng)性提出了更高的要求。相關(guān)運維單位可以定期用變壓器保護測試儀開展校驗，結(jié)合*新的運行數(shù)據(jù)優(yōu)化變壓器保護的定值，提升對復(fù)雜場景下兩種電流的識別準確率，既保障設(shè)備安全，也滿足合規(guī)性要求。

參考文獻

【1】 GB/T 14285-2006 繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程

【2】 電力變壓器勵磁涌流抑制技術(shù)導(dǎo)則

【3】 智能變電站變壓器保護技術(shù)規(guī)范

【4】 電力系統(tǒng)繼電保護測試技術(shù)手冊