变压器主保护新原理和新算法的研究

论文摘要

近年来,随着超高压大容量电力变压器不断投入运行,现场对变压器主保护的可靠性、快速性和灵敏性提出了更高的要求,完善变压器差动保护和提出新型主保护原理势在必行。论文主要针对目前变压器主保护中尚未很好解决的一些关键问题展开工作,提出了相应的解决措施。论文研究的主要内容和成果有:(1)首次提出了基于数学形态学提取暂态量的励磁涌流识别新方法,该方法分别从奇异点信息和能量谱特征的角度出发设计了两种方案。仿真和动模实验结果均表明:该方法能够正确区分变压器励磁涌流和内部故障电流,计算量小;不受对称性涌流和非周期分量的影响;在性能上明显优于二次谐波制动原理和波形比较原理。(2)首次提出了利用网格分形技术鉴别励磁涌流的新方法,该方法分别从时域和频域出发设计了两种方案:时域法动作速度快,而频域法灵敏度高,两者相结合,不仅能有效地区分励磁涌流和故障电流,而且在性能上超越了二次谐波制动原理和波形比较原理。此外,新原理还采用了标准化的方法,使其在定值的选取上更具有通用性。(3)首次提出了基于网格分形和自适应广义形态滤波技术识别TA饱和的新方法。该方法实现了在TA严重饱和情况下,对差动保护区内和区外故障的准确识别;解决了在“小时差”情况下,传统的“时差法”无法判别的难题。该方法特征明显,易于实现,动模实验数据验证了它的有效性和可行性。(4)首次提出了基于广义瞬时功率的新型变压器保护原理。利用正常情况下变压器的模型和回路方程,得到了仅含漏电感和绕组电阻的二端网络,从分析输入端口的广义瞬时功率出发,彻底摆脱了变压器铁损和铜损带来的不利影响,进一步揭示了变压器出现励磁涌流状态与发生内部故障状态在本质上的不同。该原理计算量小,不受Y/Δ接线方式的影响,无须知道变压器的漏感参数,仿真和动模实验结果证明了该原理的正确性和可行性。(5)提出了基于等效瞬时漏电感的新型变压器保护原理。在变压器回路方程的基础上,利用电压、电流的差分形式计算变压器等效瞬时漏电感,并通过各漏感之间的差异构成判据。该判据不受励磁涌流的影响,而且避开了变压器难以取得的内部参数,实施简单,物理意义明确,动模实验验证了该原理的正确性和有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 电力变压器保护技术的研究现状
• 1.2.1 基于纯电流量的变压器励磁涌流识别技术
• 1.2.2 引入电压量的变压器保护技术
• 1.3 变压器保护中存在的问题及发展趋势
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 基于数学形态学提取暂态量的励磁涌流识别新方法
• 2.1 引言
• 2.2 数学形态学
• 2.2.1 形态学的概念和基本运算
• 2.2.2 抗噪型形态梯度
• 2.3 基于数学形态学提取暂态量的励磁涌流识别新方法
• 2.3.1 方案设计
• 2.3.2 方案分析
• 2.4 方案验证
• 2.4.1 仿真模型参数计算
• 2.4.2 仿真系统
• 2.4.3 动模实验系统
• 2.4.4 对两种方案的验证
• 2.5 小结
• 第三章 基于网格曲线时频域分析的励磁涌流鉴别新方法
• 3.1 引言
• 3.2 网格分形的基本原理和算法
• 3.3 基于网格分形的内部故障和励磁涌流识别方法
• 3.4 方案验证
• 3.4.1 动模实验验证
• 3.4.2 仿真数据验证
• 3.5 小结
• 第四章 基于网格分形和形态滤波的电流互感器饱和识别判据
• 4.1 引言
• 4.2 TA暂态饱和行为分析
• 4.3 自适应广义形态滤波器
• 4.4 TA饱和识别判据与实验验证
• 4.4.1 区内故障伴随TA饱和的情况
• 4.4.2 区外故障伴随TA饱和的情况
• 4.5 特殊情况分析
• 4.6 小结
• 第五章 基于广义瞬时功率的新型变压器保护原理
• 5.1 引言
• 5.2 二端网络设计
• 5.2.1 单相变压器二端网络设计
• 5.2.2 三相两绕组变压器二端网络设计
• 5.2.3 三相三绕组变压器二端网络设计
• 5.3 基于广义瞬时功率的变压器保护原理
• 5.3.1 两绕组变压器保护方案
• 5.3.2 三绕组变压器保护方案
• 5.4 原理验证
• 5.5 小结
• 第六章 基于等效瞬时漏电感的变压器保护新原理的研究
• 6.1 引言
• 6.2 变压器漏感参数的推导
• 6.2.1 单相变压器漏感参数的推导
• 6.2.2 两绕组三相变压器漏感参数的推导
• 6.2.3 三绕组三相变压器漏感参数的推导
• 6.3 保护方案设计
• 6.4 方案验证
• 6.4.1 保护方案的仿真分析
• 6.4.2 保护方案的动模实验验证
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间参加的科研工作及学术论文发表