基于绕组回路平衡方程的变压器保护研究

论文摘要

变压器是完成不同电压等级电能转换的枢纽,是电力系统最重要的电气主设备之一,其运行状态直接影响着电力系统的安全稳定运行。变压器也是造价十分昂贵的电气主设备,应根据需要设置相应的保护。近年来,变压器保护动作正确率一直较低,远远低于线路保护和发电机保护,且有原因不明的误动,现有的变压器保护已不能满足电力系统的需要。因此,研究更为有效、可靠的变压器保护原理,对提高变压器保护的性能具有非常重要的意义。论文首先介绍了现有的变压器差动原理以及存在的不足,对变压器主保护方案的一些新思路做了较全面的综述。论文对现有的基于变压器模型的保护原理存在的不足进行了分析,指出其根源在于忽略了含有三角形绕组时三相绕组不平衡对绕组回路的影响。从变压器基本回路方程出发,利用三角形侧绕组内的不平衡电流来联系三相回路方程,得到了表示正常运行的变压器绕组回路平衡方程模型,该模型考虑了三角形侧不平衡三相绕组中任意一相绕组对原、副边其他两相绕组的影响。根据变压器发生内部故障时,绕组参数发生变化,该等式不再成立这一特征,提出了基于绕组平衡方程的变压器保护原理,并给出了判据。实现基于绕组回路平衡方程的变压器保护原理的关键在于准确获取绕组回路平衡方程的系数。由于被估计的参数,可根据其物理特性及变压器铭牌数据,获得比较多的信息。因此,提出了利用约束最小二乘估计算法来对变压器绕组平衡方程的系数进行估计。针对变压器保护研究的需要,在分析和总结前人经验的基础上,建立变压器数字仿真和动模仿真模型,仿真了典型的变压器运行工况,并记录了电压、电流数据。利用仿真数据对提出的新原理进行了验证,取得了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景和意义
• 1.3 变压器主保护的研究现状
• 1.3.1 现有的变压器主保护原理
• 1.3.2 变压器励磁涌流识别方法现状
• 1.3.3 变压器主保护的新思路
• 1.3.4 智能技术在变压器保护中的应用
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 基于绕组回路平衡方程的变压器保护原理
• 2.1 引言
• 2.2 基于变压器模型的保护原理及其不足
• 2.2.1 基本原理
• 2.2.2 公式推导及不足分析
• 2.3 基于绕组回路平衡方程的变压器保护原理
• 2.3.1 公式推导及原理分析
• 2.3.2 保护判据
• 2.4 绕组回路平衡方程系数的估计
• 2.4.1 约束线性最小二乘估计
• 2.4.2 绕组回路平衡方程系数的估计
• 2.5 本章小结
• 3 变压器励磁涌流和内部故障的数字仿真
• 3.1 引言
• 3.2 ATP 仿真软件介绍
• 3.3 变压器励磁涌流的产生机理
• 3.4 变压器仿真模型
• 3.4.1 励磁涌流仿真模型
• 3.4.2 内部故障仿真模型
• 3.5 变压器典型工况的仿真
• 3.6 本章小结
• 4 变压器运行工况的动模仿真
• 4.1 引言
• 4.2 动模试验系统简介
• 4.3 动模试验内容
• 4.4 典型的动模仿真波形
• 4.5 本章小结
• 5 方案验证及结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 数字仿真数据的方案验证
• 5.3 动模试验数据的方案验证
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读学位期间发表的论文目录