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变压器励磁涌流的识别与抑制技术研究

作　者: 张荣海
导　师: 熊小伏
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 变压器保护励磁涌流模糊数学信息检索励磁电感
分类号: TM407
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 251次
引　用: 1次
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内容摘要

电力变压器作为电力系统中最重要的设备之一,在电力系统中起着转换枢纽的作用,其运行正常与否、经历故障时是否有完善的保护措施、在各种非故障的扰动下是否具有足够的运行可靠性,直接关系到整个电网的安全稳定运行,因此必须对其配置高性能、高可靠性的继电保护装置。随着电压等级的提高、变压器容量的增大,电力系统对变压器保护的性能提出了更高的要求。虽然随着我国继电保护技术的不断发展,变压器保护的研究与实际运行水平有了长足的进步,但相对于线路保护、母线保护等其它继电保护而言,变压器保护的正确动作率依然是偏低的。这一事实反映了现有的变压器保护在某些方面还存在一些亟待解决的问题。为此,本文对如何正确识别与有效抑制励磁涌流这两个变压器保护的核心问题进行了相关方面的研究。通过理论分析了变压器空载合闸励磁涌流、过励磁和恢复性涌流的产生机理,利用PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态软件构建了这三种情况下的仿真模型,并结合仿真结果研究了这三种涌流各自的特征,并分析了外部故障切除后使差动保护误动的真正原因。在广泛搜集与查阅了国内外相关领域文献资料的基础上,对现有的励磁涌流识别和抑制方法进行了深入研究,分析了它们各自的优点与不足,并且从中发现对于现代变压器保护,仅靠一种判别方法都还不能做到100%正确识别励磁涌流。在对差动回路中产生过电流的原因及其各自的特征进行详细分析的基础上,将模糊数学的相关理论和信息检索法应用于涌流识别,提出了基于模糊信息检索的变压器励磁涌流识别法。借助PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态软件,对各种工况进行了仿真分析,仿真结果表明了该算法的有效性,能克服二次谐波、波形间断角等制动原理在某些工况下的误判和延时动作问题。鉴于励磁涌流对变压器保护乃至电力系统的不良影响,提出了一种简单有效的涌流抑制方法——通过在变压器低压侧并联电容器以抑制变压器励磁涌流。由于该方法的难点在于对变压器铁心饱和时励磁电感的估算,因此提出了利用等效瞬时电感来计算变压器铁心饱和情况下的瞬时励磁电感的方法。数字仿真及动模实验结果表明,该涌流抑制方法能使变压器在各种剩磁、合闸角的情况下投入系统都可以较有效地抑制励磁涌流。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题的背景与提出意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 变压器励磁涌流识别方法的研究  10-11
    1.2.2 变压器励磁涌流抑制技术的研究  11
    1.2.3 电流互感器饱和对变压器保护的影响及识别方法的研究  11-13
    1.2.4 外部故障切除后恢复性涌流的研究  13
  1.3 本文研究的主要内容  13-15
2 励磁涌流产生的机理及仿真分析  15-26
  2.1 引言  15
  2.2 变压器空载合闸励磁涌流  15-19
    2.2.1 机理分析  15-17
    2.2.2 仿真分析  17-19
  2.3 变压器过励磁  19-21
    2.3.1 机理分析  19
    2.3.2 仿真分析  19-21
  2.4 变压器恢复性涌流  21-25
    2.4.1 机理分析  21-23
    2.4.2 仿真分析  23-25
  2.5 本章小结  25-26
3 变压器励磁涌流处理方法的分析与评价  26-36
  3.1 引言  26
  3.2 变压器励磁涌流识别技术  26-32
    3.2.1 基于变压器电流量的励磁涌流识别方法  27-29
    3.2.2 基于电压量的励磁涌流识别方法  29
    3.2.3 基于变压器电流量和电压量的励磁涌流识别方法  29-31
    3.2.4 与现代智能技术相结合的励磁涌流识别方法  31-32
  3.3 变压器励磁涌流抑制技术  32-35
  3.4 本章小结  35-36
4 基于模糊信息检索的变压器励磁涌流识别技术  36-56
  4.1 引言  36
  4.2 产生差流的原因及各自的特征  36-37
    4.2.1 内部故障导致的差流及其特征  36
    4.2.2 励磁涌流导致的差流及其特征  36-37
    4.2.3 过励磁导致的差流及其特征  37
    4.2.4 变压器外部故障切除后恢复性涌流导致的差流及其特征  37
  4.3 模糊数学理论简介  37-40
    4.3.1 模糊集合和隶属函数  38-40
    4.3.2 信息检索原理  40
  4.4 各特征量隶属函数的选取  40-44
    4.4.1 二次谐波含量  40-41
    4.4.2 波形间断角特征  41-42
    4.4.3 波形对称度  42-43
    4.4.4 低电压  43
    4.4.5 五次谐波含量  43-44
    4.4.6 时间差  44
  4.5 基于模糊信息检索的综合判据  44-45
  4.6 仿真算例与分析  45-55
    4.6.1 仿真试验系统  45
    4.6.2 仿真算例  45-54
    4.6.3 试验结果分析  54-55
  4.7 本章小结  55-56
5 变压器低压侧并联电容器的励磁涌流抑制方法  56-72
  5.1 引言  56
  5.2 变压器低压侧并联电容器抑制励磁涌流的基本原理  56-58
  5.3 涌流抑制电容大小的选择  58-60
    5.3.1 利用等效瞬时电感求取瞬时励磁电感的方法  59-60
    5.3.2 电容值的求取  60
  5.4 数字仿真分析  60-68
    5.4.1 空载合闸仿真  60-61
    5.4.2 变压器低压侧并联电容器抑制励磁涌流仿真  61-64
    5.4.3 变压器合闸于内部故障的仿真分析  64-68
  5.5 动模实验分析  68-71
    5.5.1 实验系统与参数  68
    5.5.2 空载合闸实验  68-69
    5.5.3 并入电容后的合闸实验  69-71
  5.6 本章小结  71-72
6 结论与展望  72-74
  6.1 主要结论  72-73
  6.2 后续研究及展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
附录: A. 攻读硕士学位期间发表论文  79
  B. 攻读硕士学位期间参加科研项目  79

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