多数字源环境下大型变压器零序保护算法的研究

摘要

随着电网的不断扩大，变压器的数量也在不断的增加，保证变压器的安全稳定运行就显得尤为重要，变压器零序保护是保证运行绝缘安全的重要保护之一。中性点经保护间隙接地的变压器间隙击穿受多种不确定因素影响，会出现间歇性击穿的现象，对保护算法的正确性造成较大影响。充分利用数字化特点，正确的检测零序电流是当前重要的研究课题。 本文分析了零序电压和零序电流构成变压器间隙零序保护的特点，介绍了变压器零序保护的原理和配置整定方式，并对全波傅氏算法、半波傅氏算法的原理和特性进行了分析，针对半波傅氏算法受衰减直流分量影响较大这一缺点进行了改进，提出了一种改进的半波傅氏算法。该算法通过延迟一个采样周期，对相邻的两个数据窗进行半波傅氏算法运算，得到衰减直流分量产生的误差并把该误差除去。提出的改进半波傅氏算法克服了衰减直流分量产生的影响，能具有更好的抑制衰减直流分量的能力。 本文提出了一种基于二阶插值的变压器零序保护算法。该算法对采样点进行插值运算，将一个周期内的最大值作为输出。当输入信号在一个周期内发生间断时，该算法依然能够求出信号的最大值，克服了间断过程对算法输出的影响，可以保证算法的输出结果在整个间断过程中的稳定，提高了变压器零序保护在间隙电流发生间断时的计算精度。 最后，利用MATLAB/Simulink搭建了电力系统仿真模型，采用连续、较长间断和半波间断情况对上述算法进行了仿真，证明了方法的有效性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究的背景和意义

1．3 变压器零序保护的研究现状

1．4 本论文各章节的主要内容

第二章 零序网络的构成

2．1 引言

2．2 中性点接地方式

2．2．1 中性点接地方式现状

2．2．2 中性点直接接地系统

2．2．3 中性点经消弧线圈接地系统

2．2．4 中性点部分接地系统

2．2．5 其他中性点接地方式

2．3 变压器的零序阻抗与等值电路

2．3．1 双绕组变压器

2．3．2 三绕组变压器

2．3．3 自耦变压器

2．4 接地故障下的零序网络

2．5 本章小结

第三章 变压器零序保护的基本原理

3．1 引言

3．2 接地短路的分析计算

3．2．1 对称分量法

3．2．2 单相接地短路分析

3．2．3 两相接地短路分析

3．3 变压器零序电流保护原理

3．3．1 零序电流互感器

3．3．2 变压器零序电流保护

3．4 变压器零序电压保护原理

3．4．1 零序电压互感器

3．4．2 变压器零序电压保护

3．5 变压器间隙保护原理

3．5．1 变压器间隙零序电流电压保护

3．5．2 变压器中性点过电压分析

3．6 本章小结

第四章 变压器零序保护算法的研究

4．1 引言

4．2 间断性信号下全波傅氏算法的分析

4．2．1 全波傅氏算法的原理

4．2．2 全波傅氏算法的特性

4．2．3 间断性信号下全波傅氏算法的分析

4．3 间断性信号下半波傅氏算法的分析

4．3．1 半波傅氏算法的原理

4．3．2 半波傅氏算法的特性

4．3．3 间断性信号下半波傅氏算法的分析

4．4 一种改进的半波傅氏算法

4．4．1 半波傅氏算法的改进

4．4．2 改进半波算法的特性

4．4．3 间断信号下改进半波傅氏算法的分析

4．5 基于二阶差值的变压器零序保护新算法

4．5．1 二阶插值算法的基本原理

4．5．2 二阶插值算法的误差分析

4．5．3 基于二阶插值的变压器零序保护新算法

4．5．4 间断性信号下变压器零序保护新算法的分析

4．6 本章小结

第五章 变压器零序保护算法的仿真

5．1 引言

5．2 仿真模型的建立

5．3 变压器放电间隙击穿故障情况仿真

5．3．1 连续间隙电流情况

5．3．2 长持续时间间断性间隙电流情况

5．3．3 间断性半波间隙电流情况

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的论文