数字式变压器差动保护若干问题研究

论文摘要

现代电力系统的发展，对数字变压器差动保护性能的要求也越来越高。论文针对目前变压器保护中存在的问题，在以下几个方面开展了深入的研究：论文结合涌流的尖顶波和间断角特征，从不同角度提出了两种快速识别变压器励磁涌流的方法：方法1通过比较半个周期时间窗内的实际波形与两个不同频率的参考波形的相似程度来区分励磁涌流和区内故障；方法2采用较短数据窗，先利用前一段波形估计出的基波相量，其移相后得到的相量与后一段波形估计的相量相比较来判别故障和励磁涌流。实际动模验证了本文两方法的快速性和实用性。论文在等效电路的基础上，深入分析了励磁涌流的衰减过程，并通过理论推导，得出了每周波涌流最大值和间断角的递推计算公式。然后，利用数学公式和波形拟合技术，得到了实用的非递推的计算公式。大量仿真计算表明，其精度能够满足工程应用的要求，为变压器相关保护的原理研究、整定计算提供了分析计算的工具。论文对变压器间的和应涌流现象作了较全面的研究。首先，论文以并联变压器为例，从偏磁的角度解释了和应涌流产生的原因，从理论上印证了和应涌流的变化规律；然后，文章给出了和应涌流产生的条件，指出其产生与系统阻抗、变压器漏抗、合闸变压器初始涌流大小、变压器的连接形式及运行变压器的负载都有关系，随后对各主要因素分别进行了分析；最后，论文结合实际的仿真，系统的分析了在串联和并联两种情况下和应涌流对变压器差动保护、变压器后备保护及其他相关保护的影响，并提出了相应的解决办法。在实验室原有磁制动TA饱和检测原理的基础上，提出了一种改进的实用化方案。新的饱和判据只利用二次侧电流，与TA二次侧电阻没有关系，并不受TA本身剩磁的影响，实现起来非常简单，具有很好的实用性。为了满足继电保护方案快速开发的需要，作者开发了一个数字继电保护快速开发与测试平台，该平台在原有保护开发经验的基础上，运用现代软件工程方法，并运用数据库强大的数据存储与分析能力，实现了保护方案的快速开发与自动测试，大大提高了保护的开发速度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 0.1 课题的背景与意义
• 0.2 影响变压器差动保护性能的主要因素
• 0.3 变压器差动保护研究现状
• 0.3.1 防止变压器励磁涌流引起差动保护误动的方法
• 0.3.2 差动保护抗TA饱和措施及发展现状
• 0.4 论文的主要工作
• 第1章 变压器涌流产生机理及特征分析
• 1.1 引言
• 1.2 变压器励磁涌流产生机理
• 1.2.1 单相变压器空载合闸的等效电路模型
• 1.2.2 单相变压器涌流的产生机理
• 1.3 变压器励磁涌流特征分析
• 1.3.1 变压器涌流的基本特征
• 1.3.2 变压器励磁涌流的尖顶波特征分析
• 1.3.3 变压器励磁涌流衰减特征分析
• 1.4 本章小结
• 第2章 基于误差估计励磁涌流快速识别原理
• 2.1 引言
• 2.2 最小二乘算法
• 2.3 基于误差估计励磁涌流识别原理
• 2.3.1 基本原理
• 2.3.2 数据窗的选择
• 2.3.3 实用算法
• 2.3.4 动态模拟试验
• 2.4 本章小结
• 第3章 变压器励磁涌流相移比较鉴别原理
• 3.1 引言
• 3.2 相移比较法鉴别励磁涌流
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 保护方案的选择
• 3.2.3 间断角部分的处理
• 3.2.4 动态模拟试验
• 3.3 本章小结
• 第4章 变压器和应涌流现象研究
• 4.1 引言
• 4.2 变压器和应涌流产生机理分析
• 4.2.1 和应涌流产生机理
• 4.2.2 和应涌流的主要特征
• 4.3 变压器和应涌流影响因素
• 4.3.1 和应涌流发生的条件及系统参数的影响
• 4.3.2 串联变压器的和应涌流
• 4.3.3 运行变压器二次侧负载的影响
• 4.4 变压器和应涌流现象对继电保护的影响及对策
• 4.4.1 一次系统仿真模型
• 4.4.2 和应涌流对变压器保护的影响
• 4.4.3 和应涌流对其他保护的影响
• 4.4.4 和应涌流对一次电力系统的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 电流互感器饱和检测方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 TA饱和对差动保护的影响
• 5.3 基于磁滞动原理的TA饱和判据
• 5.3.1 磁制动TA饱和判据的基本原理
• 5.3.2 改进的磁制动TA饱和判别方法
• 5.3.3 初始饱和点的确定
• 5.3.4 仿真实例
• 5.4 本章小结
• 第6章 电力系统继电保护快速开发与测试平台
• 6.1 引言
• 6.2 保护开发与测试平台软件开发的必要性
• 6.2.1 传统保护开发过程
• 6.2.2 开发过程中存在的主要问题
• 6.3 继电保护快速开发与测试平台
• 6.3.1 平台使用的主要技术
• 6.3.2 平台的整体结构
• 6.3.3 保护快速开发与测试实例
• 6.4 平台的主要特点
• 6.5 平台今后的工作
• 6.6 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢