配電網(wǎng)直接為電力用戶提供電能，其安全運(yùn)行關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展。然而，配電線路勵(lì)磁涌流導(dǎo)致線路保護(hù)誤動(dòng)、合閘失敗或饋線自動(dòng)化失效等事件時(shí)有報(bào)道，威脅配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

當(dāng)勵(lì)磁涌流造成線路保護(hù)誤動(dòng)作，導(dǎo)致合閘失敗時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員經(jīng)常通過人為延長保護(hù)動(dòng)作時(shí)限或調(diào)高動(dòng)作閾值等手段規(guī)避勵(lì)磁涌流，這無疑犧牲了保護(hù)的速動(dòng)性和靈敏性。隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)配電自動(dòng)化的要求也越來越高，上述規(guī)避勵(lì)磁涌流的手段更是弊端凸現(xiàn)，越來越不可取。

較為穩(wěn)妥的方案是，當(dāng)檢測(cè)到勵(lì)磁涌流錯(cuò)誤觸發(fā)保護(hù)時(shí)，對(duì)保護(hù)進(jìn)行閉鎖，避免其誤動(dòng)作。傳統(tǒng)的勵(lì)磁涌流辨識(shí)與閉鎖方法有二次諧波制動(dòng)法和間斷角原理等。近年來，國內(nèi)外研究人員對(duì)勵(lì)磁涌流進(jìn)行了深入的研究，提出了許多新型的方法，例如支持向量機(jī)鑒別法、波形分布特征法、自適應(yīng)數(shù)據(jù)窗法和峭度判別法等。

但是，這些方法主要針對(duì)主網(wǎng)變壓器差動(dòng)電流中的勵(lì)磁涌流。因配電線路勵(lì)磁涌流特征的特殊性，已有的應(yīng)用于單臺(tái)變壓器差動(dòng)保護(hù)的勵(lì)磁涌流辨識(shí)技術(shù)難以直接移植于配電網(wǎng)線路保護(hù)中。

對(duì)于配電線路中的勵(lì)磁涌流，文獻(xiàn)[1,14]分析了幾起配電變壓器勵(lì)磁涌流導(dǎo)致線路保護(hù)誤動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)案例，提出了應(yīng)對(duì)措施；文獻(xiàn)[15]研究了配電線路勵(lì)磁涌流的概率分布規(guī)律，可用于優(yōu)化保護(hù)整定值；文獻(xiàn)[16]提出了一種基于動(dòng)態(tài)四邊形法的配電網(wǎng)勵(lì)磁涌流識(shí)別方法。

盡管以上研究成效顯著，但配電線路勵(lì)磁涌流的辨識(shí)與閉鎖技術(shù)仍存在以下問題尚未被解決：

1）投入線路分支線時(shí)，配電變壓器產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流在線路上與正弦負(fù)荷電流混合疊加，使線路電流中不僅存在涌流成分，還存在正弦電流成分。這導(dǎo)致信號(hào)中涌流特征被削弱或掩蓋，使一些已有的勵(lì)磁涌流辨識(shí)方法失效。

2）傳統(tǒng)的閉鎖方案在檢測(cè)到線路電流中存在涌流后即對(duì)保護(hù)實(shí)施閉鎖，導(dǎo)致部分保護(hù)功能的關(guān)閉或延時(shí)。勵(lì)磁涌流狀態(tài)下短路電流水平較低的線路故障，因保護(hù)已被閉鎖而難以被檢測(cè)到。傳統(tǒng)的閉鎖方案在閉鎖后不再對(duì)信號(hào)中的非勵(lì)磁涌流成分進(jìn)行檢測(cè)，存在盲目性。

針對(duì)以上問題，本文提出了一種配電線路勵(lì)磁涌流自適應(yīng)閉鎖方案。一旦線路電流滿足線路保護(hù)動(dòng)作判據(jù)，所提閉鎖方案即被觸發(fā)啟動(dòng)。利用小波變換將線路電流波形在時(shí)域內(nèi)分割為涌流區(qū)段與正弦區(qū)段，以避免提取特征量時(shí)勵(lì)磁涌流成分與正弦電流成分相互干擾。

然后，利用最小二乘法分別擬合求取各段信號(hào)的參數(shù)（幅值和相角）；根據(jù)各區(qū)段信號(hào)參數(shù)排除涌流干擾，并取每個(gè)周期中的正弦區(qū)段的信號(hào)參數(shù)，判斷其是否滿足線路保護(hù)動(dòng)作判據(jù)，進(jìn)而確定是否閉鎖線路保護(hù)。

所提自適應(yīng)閉鎖方案能夠有效識(shí)別疊加在線路正弦電流中的勵(lì)磁涌流，實(shí)現(xiàn)閉鎖；在閉鎖勵(lì)磁涌流的同時(shí)，仍監(jiān)測(cè)線路電流信號(hào)中的正弦區(qū)段，一旦判定存在故障電流，將可靠開放保護(hù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)閉鎖，能有效避免前述的兩項(xiàng)問題。

圖1 勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理

圖6 配電網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)

結(jié)論

本文利用小波變換對(duì)線路電流波形中涌流區(qū)段與正弦區(qū)段進(jìn)行分割，再對(duì)各區(qū)段信號(hào)信息進(jìn)行甄別處理，在此基礎(chǔ)上提出了配電線路勵(lì)磁涌流自適應(yīng)閉鎖方案，并給出了具體實(shí)現(xiàn)步驟。

所提方案可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)閉鎖：勵(lì)磁涌流在線路上與正弦負(fù)荷電流混疊時(shí)，能夠正確地閉鎖線路保護(hù)；線路短路故障時(shí)，能夠可靠開放保護(hù)；即使在線路短路水平較低的短路電流與勵(lì)磁涌流并存時(shí)，亦能檢測(cè)到故障電流，開放保護(hù)，避免錯(cuò)誤閉鎖。此外，該方案不需另行設(shè)定閾值，且不需獲取電壓信息，便于工程實(shí)現(xiàn)。

本文為配電線路勵(lì)磁涌流的閉鎖問題提供了新的解決思路與方案。仿真測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)測(cè)試均驗(yàn)證了所提自適應(yīng)閉鎖方案的可行性。對(duì)比分析表明，其性能優(yōu)于一些已有的方法，如二次諧波制動(dòng)法和峭度判別法。