直流偏磁对变压器差动保护的影响及抑制

论文摘要

直流偏磁是指在变压器励磁电流中出现了直流分量的现象,是变压器的一种非正常运行状态。当直流量进入变压器之后，会使变压器铁心半周饱和,在励磁电流中产生大量谐波,导致变压器损耗增加、温升，从而引发变压器局部过热、噪声增大、振动加剧，系统电压下降，继电保护误动作等一系列现象，严重威胁电网安全运行。在直流偏磁问题的研究上，国内外学者主要侧重于直流量大小的计算及抑制措施改进方面，对变压器保护影响方面的研究还比较欠缺。因此本文首先阐述了直流偏磁产生的机理，同时对不同直流偏磁条件下，变压器磁链、励磁电流和谐波的变化情况进行了理论分析，并研究了谐波的变化情况给变压器差动保护带来的影响。基于以上的理论研究，本文利用PSCAD/EMTDC搭建了具体的仿真模型，分别仿真了不同的直流偏磁情况下，变压器正常运行、励磁涌流以及各种内部故障时励磁电流和谐波的变化情况，并利用Matlab对PSCAD中导出的数据进行了编程处理，得出了变压器保护的动作情况，对比分析可知直流偏磁会使变压器差动保护拒动。目前，解决变压器差动保护拒动问题的途径主要有两种：一是减小变压器中性点直流量；二是在原来保护的基础上改进保护算法。国内外研究表明，减小直流量的三种措施在经济性和安全性方面各有优缺点，在实际电网中投入运行的很少。因此，本文采用途径二解决由直流偏磁引起的变压器拒动问题。通过大量仿真研究发现直流偏磁下发生内部故障并且差动保护拒动时，变压器中的差流有其独特的谐波特性，所以本文据此提出了一种新的保护算法。通过验证分析，此方法简单、可靠、易行，并且不会对电网造成额外的危害。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 直流偏磁的机理分析
• 2.1 直流偏磁对变压器工作状态的影响
• 2.2 直流偏磁下励磁电流的计算及分析
• 2.2.1 直流偏磁下励磁电流的计算
• 2.2.2 直流偏磁下励磁电流分析
• 2.3 直流偏磁下谐波的分析
• 2.3.1 离散傅里叶变换
• 2.3.2 直流偏磁下谐波的分解变换
• 2.4 本章小结
• 第3章 直流偏磁对差动保护的影响
• 3.1 二次谐波制动的差动保护原理
• 3.2 直流偏磁对差动保护的影响
• 3.2.1 直流偏磁对励磁涌流的影响
• 3.2.2 直流偏磁对内部故障的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 防止差动保护拒动的新方法
• 4.1 减小中性点直流量的抑制措施
• 4.1.1 中性点串接电阻法
• 4.1.2 中性点串接电容法
• 4.1.3 反向电流注入法
• 4.2 新的保护算法的提出
• 4.3 本章小结
• 第5章 PSCAD/EMTDC 仿真
• 5.1 PSCAD/EMTDC 简介
• 5.2 变压器模型
• 5.3 原保护算法的系统仿真
• 5.3.1 系统模型的建立
• 5.3.2 正常运行
• 5.3.3 励磁涌流
• 5.3.4 内部故障
• 5.4 新算法的仿真验证
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文
• 致谢