绕组回路平衡方程主变保护的应用研究

摘要

电力变压器是电力系统中的重要设备，其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定的工作。差动保护是变压器保护的电气主保护，变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，励磁涌流将流入差动保护的差动回路，若差动保护不能够躲过这一电流，它就会误动作。根据重庆市电力公司的主变跳闸情况分析，在空载合闸过程中运行主变因不能躲过励磁涌流而误动的现象时有发生，运行主变因内部故障跳闸的情况也不少，探索一种有效识别励磁涌流和内部故障电流的主变保护，提高主变保护动作可靠性、灵敏性具有重要的现实意义。因此，如何正确地识别励磁涌流和内部故障电流是当前变压器保护的核心问题。
　　 论文首先介绍了变压器保护的发展历程及现在采用的多种保护方案，并从变压器基本回路方程出发，利用三角形侧绕组内的不平衡电流来联系三相回路方程，得到了表示正常运行的变压器绕组回路平衡方程模型。该模型考虑了三角形侧不平衡三相绕组中任意一相绕组对其他两相绕组的影响，根据变压器发生内部故障时，绕组参数发生变化，该等式不再成立这一特征，提出了基于绕组平衡方程的变压器保护原理，并给出了保护判据。
　　 实现基于绕组回路平衡方程的变压器保护原理的关键在于准确获取绕组回路平衡方程的系数。因为被估计的参数可根据其物理特性及变压器铭牌数据获得，所以提出了利用约束最小二乘估计算法来对变压器绕组平衡方程的系数进行估计。
　　 针对变压器保护研究的需要，建立了三相三绕组变压器的ATP数字仿真模型，并根据实际铭牌参数，仿真了重庆市电力公司江津供电局220kV龙井站变压器的运行工况，计算了保护特征值。同时采用龙井变压器的实际运行数据和特变电工厂家提供的试验数据，根据推导的保护判据计算了各种运行状态下的保护特征值。数字仿真和现场数据推导得到的保护特征值基本一致，都能够正确地识别励磁涌流和较小匝数的内部故障。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2电力变压器保护技术的发展及现状

1.3论文的研究思路和内容

2变压器励磁涌流产生的基本原理及其特点

2.1励磁涌流产生的机理及其特点

2.1.1单相变压器励磁涌流分析

2.1.2三相变压器励磁涌流分析

2.2励磁涌流对变压器差动保护的影响

2.3本章小结

3变压器励磁涌流识别方法的分析与评价

3.1基于电流波形的识别法

3.1.1二次谐波制动原理

3.1.2间断角闭锁原理

3.1.3波形对称原理

3.1.4基于采样值差动的励磁涌流鉴别方法

3.1.5虚拟三次谐波式涌流制动原理

3.2基于变压器自身参数的识别方法

3.2.1磁通特性鉴别法

3.2.2等值电路参数鉴别法

3.2.3基于变压器回路方程的鉴别方法

3.2.4基于参数辨识原理

3.2.5励磁阻抗变化原理

3.2.6基于瞬时励磁电感频率特性

3.2.7基于序阻抗原理

3.3基于功率差动原理的识别方法

3.4与现代信号处理技术、智能技术相结合的识别方法

3.4.1小波理论在涌流识别中的应用

3.4.2人工神经网络技术在涌流识别中的应用

3.4.3模糊方法在变压器涌流识别中的应用

3.5本章小结

4基于绕组回路平衡方程的变压器故障综合识别判据

4.1基本原理

4.2保护判据

4.3平衡回路方程系数的估计

4.3.1约束线性最小二乘估计

4.3.2平衡方法系数的估计

4.3.3保护判据的实现

4.4本章小结

5变压器仿真分析和结果验证

5.1变压器的数字仿真

5.1.1 AIP仿真软件介绍

5.1.2变压器数字仿真模型

5.2龙井变压器的实际数据仿真

5.3方案验证及结果分析

5.3.1数字仿真的方案验证

5.3.2现场数据的方案验证

5.3.3对比验证

6结 论

致 谢

参考文献