基于小波熵的变压器差动保护算法研究

论文摘要

变压器是电力系统中十分关键的能量传递元件,其正常运行关系到整个电力系统的稳定运行,此外大型变压器本身造价不菲。一旦发生故障,造成的经济损失难以估量。近年来变压器保护动作正确率不高,拒动、误动事件时有发生的事实说明,我们迫切需要研究新的变压器保护方法和解决一些存在的问题。本文首先分析了变压器差动保护存在的问题。一方面在对变压器励磁涌流产生机理及波形特点与识别方法的探讨基础上,指出了,在变压器差动保护中,基于常规识别励磁涌流的方法及存在的问题。令一方面区外短路故障时,受传统比率制动曲线特性的限制,变压器差动保护对轻微内部故障保护的灵敏度不够高。为提高差动保护动作的可靠性和快速性,本文在深入研究了数字信号的小波分析(离散小波变换等)的基础上分别提出了两种利用小波熵(小波能熵和小波时间熵)作为判据来识别电力变压器励磁涌流和内部故障电流的新方法。通过在MATLAB上搭建变压器空载合闸和匝间短路仿真模型验证这两种新型判据的有效性。而本文研究小波时间熵基础上提出了利用小波熵(时熵和能熵)联合诊断变压器故障的方法则为改善变压器处于极端恶劣的工况下(从大涌流中识别出轻微内部故障电流)的差动保护性能的提高提供了新的解决途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景、目的和意义
• 1.2.1 影响变压器差动保护性能的因素
• 1.2.2 变压器差动保护中存在的问题及研究热点
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 变压器差动保护原理及研究现状
• 2.1 差动保护基本原理概述
• 2.2 平衡系数对差动门槛的整定影响
• 2.2.1 变压器各侧的二次电流都折算至低压侧
• 2.2.2 变压器各侧的二次电流都折算至高压侧
• 2.2.3 变压器各侧的电流都折算为标么值
• 2.3 比率制动曲线参数分析及存在的问题
• 2.4 励磁涌流的形成及特点
• 2.5 常规励磁涌流识别方法及存在的问题
• 2.6 新的变压器主保护方案
• 2.7 小结
• 第三章 数字信号的小波分析基础
• 3.1 离散小波变换（DWT）
• 3.2 多分辨率分析（MRA）及塔式算法（FWT）
• 3.3 极大交叠离散小波变换（MODWT）
• 3.4 离散小波包变换（DWPT）
• 3.5 小结
• 第四章 变压器励磁涌流和内部故障仿真
• 4.1 空载合匝仿真模型的建立
• 4.2 不同合闸角下的励磁涌流波形及其特点
• 4.2.1 合闸角
• A = 25 ° 时励磁涌流仿真'>4.2.3 合闸角α_A = 25 ° 时励磁涌流仿真
• A = 92 °时励磁涌流仿真'>4.2.4 合闸角α_A = 92 °时励磁涌流仿真
• A = 155 °时励磁涌流仿真'>4.2.5 合闸角α_A = 155 °时励磁涌流仿真
• α=215 ° 时励磁涌流仿真'>4.2.6 合闸角A_α=215 ° 时励磁涌流仿真
• 4.2.7 合闸角Aα=275 ° 时励磁涌流仿真
• α=335 °时励磁涌流仿真'>4.2.8 合闸角A_α=335 °时励磁涌流仿真
• A= 395°= 360 ° + 35 ° 时励磁涌流仿真'>4.2.9 合闸角α_A= 395°= 360 ° + 35 ° 时励磁涌流仿真
• A= 455°= 36 0° + 95 ° 时励磁涌流仿真'>4.2.10 合闸角α_A= 455°= 36 0° + 95 ° 时励磁涌流仿真
• 4.3 匝间短路模型的建立
• 4.4 匝间短路的故障电流波形及其特点
• 4.4.1 匝间短路百分比90%时的短路电流
• 4.4.2 匝间短路百分比50%时的短路电流
• 4.4.3 匝间短路百分比16%时的短路电流
• 4.4.4 匝间短路百分比3.3%时的短路电流
• 4.5 小结
• 第五章 故障信号变换与识别
• 5.1 利用小波能熵作为识别的判据
• 5.2 利用小波时间熵作为识别的判据
• 5.3 利用小波熵（能熵和时熵）联合诊断故障
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文获得的研究成果和结论
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录 小波时间熵的核心代码
• 在读期间发表的学术论文
• 致谢