马丰华[1]2007年在《电力变压器励磁涌流分析若干问题研究》文中指出本文对电力变压器保护励磁涌流问题进行了深入的研究，提出了一种励磁涌流研究中计算磁化曲线的新方法，并给出了新型变压器保护原理中需要的漏电感、励磁电感参数的计算方法。由于电力系统对安全性的要求，原理简单、灵敏度比较高的差动保护仍然是变压器保护中应用最为广泛的方法。励磁涌流问题是影响变压器差动保护性能的重要因素。文章在综述了励磁涌流的产生机理后，对励磁涌流的各种识别方法进行了分析比较，并指出了其缺陷。励磁涌流识别需要变压器基本磁化曲线参数，磁化曲线的设定会直接影响到涌流和谐波计算。本文从考虑铁芯损耗的空载单相变压器模型出发，提出了直接利用变压器励磁磁链与磁化电流关系来分段线性化计算基本磁化曲线的全新方法。该方法充分利用变压器励磁电压电流关系和空载实验的各种已知数据，可以根据需要调节计算精度。根据电力变压器铁心磁导率在励磁涌流与内部故障时会有不同，应用等效瞬时电感的概念可以判别变压器励磁涌流；根据变压器内部故障时漏电感会发生明显的变化这一特性，近年有等值参数法和变压器回路方程法等不同于差动保护原理的保护方法出现。这些新型的变压器保护方法都需要计算相关的电感参数。为此，本文总结提出了变压器漏电感和等效瞬时电感的计算方法。本文主体部分为四章。第二章介绍了励磁涌流产生机理和各种涌流识别方法；第叁章提出了一种改进的磁化曲线的计算方法；第四章描述了计算漏电感和励磁电感的方法；第五章对现在变压器保护方法进行了反思，并展望了变压器保护未来的发展方向。各章都有严谨的推理和相应的仿真验证，以不同的视角对变压器保护进行了研究。
马静[2]2007年在《变压器主保护新原理和新算法的研究》文中研究表明近年来,随着超高压大容量电力变压器不断投入运行,现场对变压器主保护的可靠性、快速性和灵敏性提出了更高的要求,完善变压器差动保护和提出新型主保护原理势在必行。论文主要针对目前变压器主保护中尚未很好解决的一些关键问题展开工作,提出了相应的解决措施。论文研究的主要内容和成果有:(1)首次提出了基于数学形态学提取暂态量的励磁涌流识别新方法,该方法分别从奇异点信息和能量谱特征的角度出发设计了两种方案。仿真和动模实验结果均表明:该方法能够正确区分变压器励磁涌流和内部故障电流,计算量小;不受对称性涌流和非周期分量的影响;在性能上明显优于二次谐波制动原理和波形比较原理。(2)首次提出了利用网格分形技术鉴别励磁涌流的新方法,该方法分别从时域和频域出发设计了两种方案:时域法动作速度快,而频域法灵敏度高,两者相结合,不仅能有效地区分励磁涌流和故障电流,而且在性能上超越了二次谐波制动原理和波形比较原理。此外,新原理还采用了标准化的方法,使其在定值的选取上更具有通用性。(3)首次提出了基于网格分形和自适应广义形态滤波技术识别TA饱和的新方法。该方法实现了在TA严重饱和情况下,对差动保护区内和区外故障的准确识别;解决了在“小时差”情况下,传统的“时差法”无法判别的难题。该方法特征明显,易于实现,动模实验数据验证了它的有效性和可行性。(4)首次提出了基于广义瞬时功率的新型变压器保护原理。利用正常情况下变压器的模型和回路方程,得到了仅含漏电感和绕组电阻的二端网络,从分析输入端口的广义瞬时功率出发,彻底摆脱了变压器铁损和铜损带来的不利影响,进一步揭示了变压器出现励磁涌流状态与发生内部故障状态在本质上的不同。该原理计算量小,不受Y/Δ接线方式的影响,无须知道变压器的漏感参数,仿真和动模实验结果证明了该原理的正确性和可行性。(5)提出了基于等效瞬时漏电感的新型变压器保护原理。在变压器回路方程的基础上,利用电压、电流的差分形式计算变压器等效瞬时漏电感,并通过各漏感之间的差异构成判据。该判据不受励磁涌流的影响,而且避开了变压器难以取得的内部参数,实施简单,物理意义明确,动模实验验证了该原理的正确性和有效性。
张杰[3]2010年在《新型换流变压器故障建模及保护原理研究》文中研究指明换流变压器是直流输电系统中的重大技术装备,为了从根本上解决传统直流输电网侧滤波所不能解决的谐波与无功对换流变压器的不良影响,“自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器”(简称新型换流变压器)以及相应的感应滤波技术被提出,并获得了专利。目前该专利的推广应用已获得湖南省“十五”、“十一五”重大科技专项(05GK1002-1)、(06GK1003-1)以及国家自然科学基金(50907018)资助。为了实现该专利的工程化,需要完成大量的理论分析和科学试验工作。由于换流变压器的可靠性与可用性对于整个直流输电系统来说很关键,其安全运行与否,将直接关系到整个直流输电系统能否连续、可靠和稳定地工作。因此本论文围绕着新型换流变压器的故障建模和保护原理开展了下面的研究工作：详细研究了新型换流变压器的接线方案、结构型式及其工作原理。分析了直流输电新技术研究平台的构造以及平台各部分的功能,并介绍了新型换流变压器和与之配套的滤波装置的参数。基于直流输电新技术研究平台,对传统直流输电以及基于新型换流变压器的直流输电系统在谐波抑制、节能降耗、减振降噪、改善换相方面进行了实验对比研究,对比结果表明基于新型换流变压器的直流输电系统相对于传统直流输电在这些方面具有明显的优越性,从而表明了新型换流变压器原理的正确性,具有良好的应用前景。与传统的换流变压器相比,新型换流变压器具有独特的绕组联结方式,而在现有的电力系统仿真软件中所用的均是传统意义上的变压器模型,没有具有特殊绕组联结方式的新型换流变压器仿真模型。本论文基于互耦的概念,把新型换流变压器看作多个线圈的耦合,从而建立了新型换流变压器的多线圈耦合模型。在此基础上,根据新型换流变压器特殊的接线方式,结合有限元仿真软件,采用MATLAB里的多线圈耦合模块分别设计了新型换流变压器正常状态和发生内部故障时的仿真模型,并设计了非线性电感支路来模拟新型换流变压器铁心饱和特性,从而设计出能仿真新型换流变压器正常运行、内外部故障、励磁涌流的通用仿真模型。新型换流变压器具有特殊的绕组连接方式,因此需要研究合适的数学方法来推导新型换流变压器正常状态和内部故障数学模型,并计算其任意的内外部短路故障。电网络分析中的稀疏列表法和添加法在建立电网络方程方面各有特色,但是关于如何应用稀疏列表法或添加法建立含互感支路的电网络方程以及根据节点或支路的变化应用稀疏列表法或添加法形成新网络方程的方法目前还没有相关文献介绍。本论文将新型换流变压器看作含互感支路的网络,根据新型换流变压器特殊的绕组连接方式和相应的耦合电路,首次分别将稀疏列表法和添加法应用于建立含互感支路的电网络方程,从而建立了新型换流变压器正常状态的基本数学模型。为了便于在实际工程中灵活运用,对基本模型进行拓展,建立了更为详细的计及中性点接地阻抗的节点拓展模型、计及副边角接叁角形绕组抽头处滤波装置的支路拓展模型。基于所建立的正常状态数学模型,根据电网络有向图节点或支路的变化,分别采用稀疏列表法和添加法建立了新型换流变压器内部故障数学模型而且对新型换流变压器各种内外部短路故障进行了计算。在研究常规变压器差动保护原理的基础上,对新型换流变压器差动保护原理进行了研究。在分析新型换流变压器绕组接线方案和叁绕组之间特定匝比关系的基础上,根据新型换流变压器是否接滤波装置,分别推导出了相应的新型换流变压器两侧电流关系,进而分别提出两种差动保护接线的理论方程式,据此给出了相应的模拟式和微机式差动保护接线方案图。详细对比分析了新型换流变压器正常运行、内外部故障状况时两种保护接线方案的动作特性,并根据差动保护方案动作特性分析结果选择出适合新型换流变压器的差动保护接线方案。对新型换流变压器励磁涌流产生机理进行了研究,并从电路基本原理的角度对励磁涌流有可能引起新型换流变压器差动保护方案误动的根本原因进行了分析,鉴于差动保护方案在鉴别新型换流变压器励磁涌流方面的不足,对一种抛开差动保护思路、综合利用变压器电压和电流信息量的新型微机型变压器保护方案—基于模型的变压器保护原理进行了研究,在数学推理验证该保护原理同样适用于新型换流变压器的前提下,将该保护原理的思路运用于新型换流变压器保护方案设计中,从而制定了基于模型的单相和叁相新型换流变压器微机主保护方案。考虑到微机保护工作时用差分代替微分引起的误差可能会使新型换流变压器保护误动,对已建立的保护判据动作特性方程进行梯形积分来构成新的保护判据。
穆志军, 张志强, 魏燕, 栗君, 袁桂华[4]2009年在《对多种新型变压器保护原理的研究》文中研究指明变压器是电力系统中的枢纽关节,是电力系统的重要组成部分。长期以来,变压器保护通常采用纵联差动保护,由于受励磁涌流的影响,其正确动作率一直不高。介绍了几种新型的变压器保护原理。在研究变压器的暂态模型过程中,提出了一种基于磁链平衡方程的保护原理,并在理论上进行了可行性的探讨。该原理应用最小二乘参数估计原理和基于投影变换的微分变换方法,能够准确地计算变压器的磁链平衡方程的动作整定值。初步的理论分析表明,该保护方案能够准确地辨识变压器的绕组参数和实现磁链平衡方程的微分变换。
姜方财[5]2012年在《新型换流变压器主保护原理研究》文中研究表明换流变压器是直流输电系统中的关键电气装备，针对传统换流变压器及其滤波系统存在的不足，课题组申请了“自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器”（简称新型换流变压器）及其相应的感应滤波技术的发明专利。为了推进该新型换流变压器的工程化应用，需开展大量研究工作，其中就包括变压器的保护方案。本文围绕新型换流变压器的差动保护和励磁涌流识别展开了如下的研究工作：本文在分析新型换流变压器接线方案的基础上，对新型换流变压器的工作原理进行了详细的阐述，从本质上分析了以变压器耦合绕组间的谐波安匝平衡为滤波机理的谐波屏蔽新方法。在分析常规变压器差动保护基本原理的基础上，分别对阀侧未接入滤波装置和阀侧接入滤波装置两种情况下的新型换流变压器差动保护进行研究，根据两种情况下新型换流变压器网侧绕组电流和阀侧绕组电流间的变换关系，提出了新型换流变压器的差动保护接线方案；结合叁折线比率制动特性，对新型换流变压器差动保护方案进行整定计算，给出整定原则与计算公式，该整定原则和计算公式既考虑了新型换流变压器存在外部严重短路时的差动保护可靠性，也顾及到了变压器存在内部轻微的匝间短路存在流出电流时的保护灵敏度，而且该整定原则与计算公式具有通用性；并在Matlab/Simulink中建立了新型换流变压器阀侧未接入滤波装置和阀侧接入滤波装置时差动保护方案的仿真模型，对新型换流变压器多种故障运行工况进行仿真分析，对新型换流变压器差动保护方案的可行性以及保护动作判据整定原则和计算公式的正确性进行仿真验证。在分析变压器励磁涌流产生机理的基础上，深入分析了励磁电流引起变压器差动保护误动作的根本原因。针对传统差动保护方案在鉴别变压器励磁涌流方面的不足，对一种抛开差动保护思路、综合利用变压器电压和电流信息量的新型微机型变压器保护方案—基于电感倒数等效电路的变压器保护原理进行了研究，给出了基于电感倒数的新型换流变压器等效电路，从叁端网络理论出发，验证了等效电路的正确性，根据励磁支路参数值设定区分变压器励磁涌流与内部短路故障的变压器保护动作判据；并在Matlab/Simulink中建立了保护方案的仿真模型，对新型换流变压器多种故障运行工况进行仿真分析，验证了基于电感倒数等效电路的新型换流变压器保护方案的正确性。
王雪[6]2011年在《电力变压器内部故障计算及新型保护研究》文中研究指明随着电力系统规模的扩大,超高压大容量电力变压器不断投入运行,它的安全运行直接影响到整个电力系统的安全稳定,现场对其主保护提出了更高的要求,完善现有差动保护方案和开发应用新型主保护具有十分重要的意义,而变压器内部故障仿真又是揭示内部故障规律提高保护性能的必要手段。本文针对目前变压器仿真和保护相关研究中仍存在的一些关键问题展开工作,并提出了相应的解决措施。论文的主要内容和研究成果包括：深入研究了利用有限元方法进行变压器磁场计算过程,提出了新型的自适应单元划分方法和变压器绕组漏电感参数计算方法,利用VC++程序封装有限元分析过程,开发模型参数计算平台,极大地提高了计算的效率和精度。与实验数据的比较结果说明了本方法的正确性和可行性。提出了新的励磁涌流识别方法。深入研究了不同运行状态下差动电流相位关系和在时域、采样空间中的分布特征。基于Park矢量模频率特征的识别方法利用Park矢量模中二次谐波含量反应叁相差动电流的相对相位关系,该方法计算量小,物理意义明确,不受非故障相影响；基于波形时域分布特征的识别方法利用直方图技术提取励磁涌流的诸如间断、尖顶等局部特征,不受对称性涌流的影响,具有很好的识别效果；基于采样空间分布特征的励磁涌流识别方法通过空间变换技术获取最佳识别子空间,可以最大程度地保证识别的可靠性和灵敏性。提出励磁涌流变权综合识别方法。在统计分析的基础上提出了利用2可加测度定量分析判据交互性的方法,并将其作为选取最优判据组合、确定判据常权的依据,根据励磁涌流隶属函数的特点构造了新的状态变权向量函数,使判据权重综合体现了判据的全局重要性和在特定状态下的相对重要性,避免了权重固定可能造成的性能下降问题。提出了新的变压器△侧绕组电流计算方法。分析了空载合闸过程中Y侧零序电流和△侧绕组环流间的相似关系,通过分析拟合励磁电流相似度的大小确定二者间的比例系数,该方法无需知道变压器绕组参数,不用控制变压器空载合闸过程,具有很高的计算精度。提出两种新型变压器绕组参数在线辨识方法。利用变压器回路方程构造绕组参数辨识模型,基于UD分解的最小二乘辨识方法在绕组电流可得的前提下能快速得到稳定的结果,数值稳定性高,基于现代内点法的非线性辨识方法无需测量△侧绕组电流,仅利用负荷数据即可得到高精度的计算结果,易于应用。提出了两种新型基于回路方程的变压器主保护。基于广义基波功率的新型变压器保护突出了回路方程中差电压、电流间的相位特征,不受变压器铁损、铜损的影响,无需知道变压器各侧漏阻抗参数,与回路方程差值判据结合构成新型实用化主保护方案。基于补偿电压的电压差动保护分别考虑回路方程中两侧补偿电压的幅值和相位关系,最大程度地扩大了保护的动作区,在保证可靠性的前提下提高了保护在内部故障时的灵敏度。
陈海滨[7]2007年在《基于变压器等值回路方程的新型变压器保护的研究和开发》文中研究指明电力变压器是电力系统中最重要的设备之一,变压器的正常运行直接关系到整个电网的可靠性。本文首先综述了变压器保护的研究现状和发展趋势,并对现有的故障电流和励磁涌流鉴别方法进行了比较,指出这些判据的优点以及存在的问题。然后提出了基于变压器等值回路方程的变压器保护方案,从保护原理上解决了变压器差动保护的历史难题——区分励磁涌流和故障电流。采用新型保护原理,在MPC555嵌入式硬件平台上研制出新型变压器保护装置。本文对保护装置硬件平台进行简介,然后对保护配置、算法、软件设计方案以及保护辅助功能等进行了详细的介绍。最后通过动模试验验证新型保护的可行性和先进性。
吴大立[8]2004年在《新型变压器保护的研究》文中研究表明电力变压器是电力系统中最重要的电气设备之一,变压器保护原理和实现技术的研究一直受到继电保护工作者的广泛关注。本文回顾了变压器保护的发展历史和现状,特别针对变压器后备保护在实际应用中原理繁多、配置复杂的问题,提出了研制通用型变压器后备保护系统的总体构想,即以一套后备保护系统去适应不同的应用现场。本文系统阐述了通用型变压器后备保护系统的总体设计方案、设计原则和功能要求,介绍了系统所采用的硬件平台,并对底层软件系统和上层软件系统的基本功能和特点进行了简要说明。变压器后备保护原理相对简单成熟,但其种类繁多。论文结合通用型变压器后备保护系统的实际应用情况,对后备保护的主要保护原理和算法进行了分析和讨论。在详细介绍了通用型变压器后备保护系统底层和上层软件结构和功能的基础上,对实现通用型保护的关键技术问题进行了深入分析。提出按最大化保护功能配置方法以解决保护功能通用性配置的问题、利用“映射原理”来实现软件与硬件之间的协调与配合、并通过构建索引数组的方式来实现监测与管理界面的动态调整。所开发的通用型变压器后备保护装置已经过全面的静态测试和动模试验验证,结果表明,装置的总体性能达到了预期的目标,文中给出了具体的试验结果。通用型变压器后备保护的应用对降低开发和维护成本,提高装置运行的可靠性将发挥积极作用。
张志强[9]2009年在《基于磁链平衡方程的变压器保护新原理的研究》文中认为变压器是电力系统中的枢纽环节,变压器保护也就成为电力系统继电保护中的重要组成部分。传统的电力变压器纵联差动电流保护基于基尔霍夫定律构建保护方案,由于变压器电磁耦合特性,变压器的电路模型中还包括着磁路,特别是在铁心饱和的情况下,不再满足基尔霍夫定律。也正是由于变压器特殊的电磁耦合特性,使得电流差动保护的正确动作率不高,影响了电力系统的安全性。本文首先在研究了传统的电流纵差动保护原理的基础上,利用变压器的等值电路模型,提出了不同接线方式下变压器基于磁链平衡的保护原理和判据。该原理首先针对各种接线形式的变压器建立两侧磁链平衡方程组,并利用高斯(Gauss)消元方法,消除引起传统变压器电流纵联差动保护误动作的自感、互感因素,构造相应的保护判据。通过分析磁链平衡动作方程,推导出保护判据动作门槛值的计算公式。基于磁链平衡的保护原理和方案的主要关键技术之一是变压器绕组参数的准确辨识。变压器提供的铭牌参数不精确,严重影响该原理。采用最小二乘算法能够准确的实现参数估计,但是随着数据的不断增加,最小二乘算法的计算量不断增加,计算时间延长。通过分析不同时间窗宽度对于最小二乘参数估计计算效率和精度的影响,选取合适的时间窗宽度,对变压器电气信号中的暂态信息与稳态信息实现合理的取舍,提高了最小二乘算法参数估计的收敛速度和准确性。提出了基于磁链平衡原理的变压器保护实现方案,并通过ATPDraw和MATLAB的仿真验证,证明了该保护原理能够正确反映变压器的内部故障、区内故障,并且在两侧的TA外部发生故障时,能够可靠不动作。该原理不受励磁涌流、故障类型、系统合闸角、外部过渡电阻等因素的影响。本文是对基于磁链平衡方程的变压器保护原理的改进,提出了保护动作门槛值的整定原则,并提出了完整的保护方案。下一步的工作应进行相关的现场试验,检验现场干扰对原理的影响,并且完善算法以及保护方案,提高保护的动作可靠性。
陈军[10]2005年在《基于波形不对称系数的新型变压器差动保护》文中研究表明随着越来越多的超高压远距离输电线路在我国的建成和运行,大容量变压器的应用也日益增多。电力变压器在电力系统输电和配电各个环节中广泛使用,因而也就对变压器保护的可靠性和速断性提出了更高的要求。差动保护是变压器保护的主保护,变压器在空载合闸或外部故障切除后恢复供电时,差动回路会流入励磁涌流,若差动保护不能识别并躲过此电流,就会发生误动。因此,励磁涌流的识别一直也是国内外继电保护工作者的研究热点。本文先变压器励磁涌流的成因进行了较为详细的论述。随后分类介绍了以电气量和现代信号处理方法为手段的多种涌流识别方法,并对每种方法做了分析和评价。接着,本文通过对励磁涌流和故障电流波形的分析和比较,提出了一种通过比较波形不对称系数来识别励磁涌流和故障电流的新原理。根据该原理分别建立了单相变压器涌流、叁相变压器对称涌流和叁相变压器单向涌流的简化数学模型,并从理论上推导出基于波形不对称系数的变压器涌流判别定值。由于故障电流具有正弦波的特征,因而其波形不对称系数近似为零。当故障电流中含有衰减直流分量,并考虑波形初相角因素的影响时,不对称系数会变大但不会超过0.1。而涌流的波形不对称系数一般在0.15左右,仅在个别情况下,由于间断角过小,波形不对称系数会低于0.15,但采用“或”门制动的方法可以有效的对保护进行闭锁。文章最后借助MATLAB的电力工具箱进行了双端供电系统的空载合闸和区内、区外故障仿真,并用本文提出的原理进行涌流和故障电流的鉴别。大量仿真试验表明,该变压器涌流鉴别法,原理清晰,计算简单,容易在微机保护中实现,而且算法本身具有滤除衰减直流分量,抑制高次谐波,抗CT饱和以及不受系统频率偏移影响等优点。
参考文献：
[1]. 电力变压器励磁涌流分析若干问题研究[D]. 马丰华. 浙江大学. 2007
[2]. 变压器主保护新原理和新算法的研究[D]. 马静. 华北电力大学（河北）. 2007
[3]. 新型换流变压器故障建模及保护原理研究[D]. 张杰. 湖南大学. 2010
[4]. 对多种新型变压器保护原理的研究[J]. 穆志军, 张志强, 魏燕, 栗君, 袁桂华. 电气应用. 2009
[5]. 新型换流变压器主保护原理研究[D]. 姜方财. 湖南大学. 2012
[6]. 电力变压器内部故障计算及新型保护研究[D]. 王雪. 华北电力大学. 2011
[7]. 基于变压器等值回路方程的新型变压器保护的研究和开发[D]. 陈海滨. 华北电力大学（河北）. 2007
[8]. 新型变压器保护的研究[D]. 吴大立. 华中科技大学. 2004
[9]. 基于磁链平衡方程的变压器保护新原理的研究[D]. 张志强. 山东理工大学. 2009
[10]. 基于波形不对称系数的新型变压器差动保护[D]. 陈军. 天津大学. 2005
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