基于模糊多判据的大型变压器差动保护研究

摘要

随着电力系统不断的发展进步，大容量、超高压电力变压器越来越多的投入到系统的运行中，相应的对变压器保护提出了更高的要求。差动保护作为一种原理简单、高可靠性的保护原理，一直以来都是变压器保护研究的核心内容。 在变压器差动保护的研究中，励磁涌流的应对措施一直是研究的重点。目前，工程应用的变压器励磁涌流识别方法，如二次谐波制动原理、波形对称原理、间断角原理等各有其优缺点，均不能很好地满足现代大型电力变压器保护的要求。为能适应大型变压器保护可靠性、快速性的要求，有必要探索更好的励磁涌流识别新方法。 论文对变压器励磁涌流的形成机理以及已有变压器励磁涌流识别方法进行了深入分析，得出了二次谐波制动比最佳计算方法；讨论了对称度的取值与对称范围的关系；提出了用数字滤波的方法来测量一阶微分，以提高计算间断角的精度。在对以上三个判据深入分析的基础上，提出了一种基于模糊逻辑理论的励磁涌流识别新方法。新方法运用模糊数学的理论对多个判据进行了综合，充分发挥了各个判据自身的优势，使得保护在涌流下能可靠制动，内部故障时能快速动作。 论文讨论了大型变压器比率制动差动保护的特点，对制动电流的选取方式进行了分析，得出了基于各侧绝对值之和二分之一的制动电流计算方式为最优的制动电流计算方式。论文提出了用工频变化量比率差动保护与稳态比率差动保护相配合的方案来提高变压器保护的整体性能，以弥补稳态比率差动保护对区内轻微故障灵敏度不足的缺点。针对工频变化量差动保护的特点，论文提出了将其运用于转换性故障的方案，探讨了其中存在的问题并得出了应对策略。 最后，根据提出的变压器保护方案，编制MATLAB程序，利用大型变压器动模试验数据对保护算法进行了仿真，仿真结果显示基于模糊多判据的励磁涌流识别方法要大大优于单个励磁涌流识别方法，在确保提高可靠性的同时使空投故障下的速动性大大提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究现状

1.3本文所做的工作

2励磁涌流产生的机理与特点

2.1单相变压器励磁涌流

2.2三相变压器励磁涌流

2.3变压器恢复性涌流

2.4变压器和应涌流

3变压器励磁涌流识别方法研究

3.1二次谐波制动原理

3.1.1二次谐波含量的讨论

3.1.2二次谐波制动方式的选取

3.1.3谐波电流计算门槛与解除制动

3.2波形对称原理

3.2.1波形对称原理分析

3.2.2非周期分量的影响

3.2.3对称度取值的讨论

3.3间断角原理

3.3.1间断角原理分析

3.3.2间断角的恢复

3.3.3间断角制动电流的浮动门槛

4基于模糊多判据的励磁涌流识别

4.1模糊集合理论基础知识

4.1.1模糊集合和隶属函数

4.1.2模糊集合的基本运算

4.2模糊多判据综合

4.2.1模糊多判据综合的方案

4.2.2多判据的模糊综合

5变压器差动保护研究

5.1变压器差动保护的特点

5.2变压器差动保护接线

5.2.1变压器差动保护基本工作原理

5.2.2相位与幅值校正

5.3稳态比率制动差动保护

5.3.1比率制动差动保护的基本原理

5.3.2比率制动特性

5.3.3制动电流选取方式的比较

5.4工频变化量比率差动保护

5.4.1工频变化量比率差动保护的基本原理

5.4.2突变量的提取与浮动门槛技术

5.4.3工频变化量比率差动的应用

5.5相关的几个问题

5.5.1变压器过励磁

5.5.2 TA饱和

5.5.3 TA断线

6动模试验数据仿真

6.1试验模型介绍

6.2保护程序流程与算法介绍

6.2.1程序流程

6.2.2算法介绍

6.3仿真结果与分析

6.3.1仿真结果

6.3.2仿真试验附图

6.3.3仿真结果分析

7总结与展望

7.1论文总结

7.2未来工作的展望

致谢

参考文献