变压器励磁涌流及其对差动保护的影响——原理分析与仿真评估

摘要

电力系统的安全稳定运行是国民生活正常的保证,继电保护则担负着迅速切除故障,及时恢复供电的重要任务。变压器作为一种不可缺少的电气设备,在电力系统中占有极其重要的地位,它在整个电力系统中起着转换枢纽的作用,它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响。
　　本文主要分为两部分;一是原理分析,二是仿真评估。基于电力系统对安全性的要求,变压器保护中应用最为广泛的方法仍然是原理简单、灵敏度比较高的差动保护,而励磁涌流一直是影响变压器差动保护正确动作的原因之一。本文首先分析了变压器励磁涌流的产生机理及励磁涌流的波形特征,同时对影响励磁涌流的两个重要因素合闸角和剩磁进行了探讨,研究了不同转角方式对励磁涌流波形的影响,根据励磁涌流的特征,对各种识别方法进行了分析比较,并指出了其缺陷。
　　其次,本文分析了变压器纵差动保护的基本原理,并对影响纵差保护的不平衡电流进行了分析,建立模型仿真变压器内部、外部故障及空载合闸于内部故障时的故障电流,以及分别采用差动速断保护原理和比率制动保护原理时,各保护元件的动作行为。
　　同时,由于近年来出现了多起和应涌流导致变压器差动保护和后备保护误动的现象,因此本文对多台变压器之间出现的和应涌流进行了仔细研究,分析了和应涌流产生的机理及影响和应涌流的因素,分析了保护误动的原因,提出了可行的防误动措施,提高供电可靠性。
　　在仿真评估部分,首先基于PSCAD和MATIAB搭建一次系统模型,在此基础上,使用VC++开发的保护动作演示模块,将PSCAD仿真得到的故障数据读入本模块,把保护装置对数据的逐步处理过程真实再现于用户面前。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景和现状

1.2 本文的主要工作

第二章 变压器励磁涌流分析与仿真评估

2.1 励磁涌流产生机理及其特点

2.1.1 单相变压器励磁涌流

2.1.2 三相变压器励磁涌流

2.1.3 仿真模型

2.2 影响励磁涌流的因素

2.2.1 合闸角对励磁涌流的影响

2.2.2 剩磁对励磁涌流的影响

2.3 变压器的相位补偿方式

2.3.1 Y→△转角方式

2.3.2 △→Y转角方式

2.3.3 侧不减零序电流的△→Y,转角方式

2.4 励磁涌流判别的研究现状

2.4.1 二次谐波制动原理

2.4.2 间断角原理

2.4.3 波形对称原理

2.4.4 谐波电压识别原理

2.4.5 基于两点乘积算法的识别原理

2.4.6 磁通特性识别原理

2.5 本章小结

第三章 变压器差动保护原理分析与仿真评估

3.1 变压器纵差保护基本原理

3.2 纵差保护不平衡电流分析

3.2.1 稳态不平衡电流

3.2.2 励磁电流产生的不平衡电流

3.3 变压器纵差保护的构成与仿真

3.3.1 变压器纵差保护的构成

3.3.2 仿真图形

3.4 本章小结

第四章 变压器和应涌流的产生机理及其影响分析

4.1 和应涌流的产生机理及其特点

4.1.1 并联运行变压器和应涌流产生机理和特点

4.1.2 串联运行变压器和应涌流产生机理和特点

4.2 和应涌流的影响因素分析

4.2.1 电源合闸初相角的影响

4.2.2 空投变压器不同剩磁的影响

4.2.3 系统阻抗的影响

4.2.4 并联电容的影响

4.2.5 变压器二次侧负载的影响

4.2.6 接地方式对三相和应涌流的影响

4.3 和应涌流对变压器保护的影响

4.3.1 对变压器差动保护的影响

4.3.2 对电流距离保护的影响

4.3.3 对变压器零序电流保护的影响

4.3.4 对变压器过流保护的影响

4.3.5 防范措施

4.4 基于基波幅值增量的和应涌流识别方法

4.5 本章小结

第五章 变压器保护动态仿真系统的设计与实现

5.1 图形用户界面开发环境介绍

5.1.1 Visual C++简介

5.1.2 PSCAD简介

5.1.3 MATLAB简介

5.2 变压器保护动态仿真系统界面的设计

5.3 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间参加的科研工作

学位论文评阅及答辩情况表