大型變壓器快速差動(dòng)保護(hù)原理與算法的研究.pdf

1、隨著特高壓和超高壓電網(wǎng)在我國(guó)的不斷建設(shè)和運(yùn)行,超高壓大容量變壓器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大型變壓器數(shù)字保護(hù)的速動(dòng)性、可靠性和靈敏性提出了更高的要求,完善變壓器差動(dòng)保護(hù)理論和提出新型主保護(hù)原理勢(shì)在必行。
　　 目前,大型變壓器繼電保護(hù)技術(shù)瓶頸越來(lái)越突出,故障暫態(tài)過(guò)程變長(zhǎng),直流分量衰減變慢,涌流特征減弱,輕微匝間故障造成的損害更為慘重等,因此本文針對(duì)變壓器保護(hù)中尚未很好解決的一些關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了相應(yīng)的新原理和新方法。徹底拋

2、開(kāi)了傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)方案的束縛,研究與電流差動(dòng)保護(hù)迥然不同的新原理作為變壓器主保護(hù)方案,從而避開(kāi)勵(lì)磁涌流和故障電流的識(shí)別,以適應(yīng)現(xiàn)代變壓器發(fā)展的需要。
　　 論文首先設(shè)計(jì)了一種無(wú)需濾波環(huán)節(jié)的基于綜合負(fù)序電流幅值和相位比較的雙判據(jù)變壓器差動(dòng)主保護(hù)原理,根據(jù)變壓器兩側(cè)的綜合負(fù)序電流相位差異來(lái)快速準(zhǔn)確地區(qū)分變壓器內(nèi)部故障和外部故障狀態(tài)。該主保護(hù)原理與傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)接線(xiàn)方式相同,但無(wú)需濾波環(huán)節(jié),直接根據(jù)采樣得到的電流值進(jìn)行瞬時(shí)負(fù)序電流計(jì)算,故

3、障的判別具有很大的裕度,并且充分利用了負(fù)序分量不受系統(tǒng)電源電勢(shì)的不對(duì)稱(chēng)、負(fù)荷不平衡等的影響,可以在1／4～1／2周波時(shí)間內(nèi)獲得判斷結(jié)果,大大提高了保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。
　　 傳統(tǒng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)原理利用電流信息積累了豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),因此僅僅利用電流信息進(jìn)行變壓器主保護(hù)方案的設(shè)計(jì),可以使保護(hù)裝置更為簡(jiǎn)單,信息處理量更少,論文設(shè)計(jì)了一種新型的快速變壓器勵(lì)磁涌流和故障電流識(shí)別原理,來(lái)配合上述的快速差動(dòng)主保護(hù)原理。該方法同樣無(wú)需濾波環(huán)節(jié),在

4、對(duì)變壓器電路和磁路綜合分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)勵(lì)磁涌流和故障電流所對(duì)應(yīng)的空間矢量在ParK's平面的時(shí)域瞬時(shí)變化軌跡特征來(lái)快速有效地鑒別變壓器勵(lì)磁涌流和故障電流.理論分析和實(shí)驗(yàn)仿真表明,新算法具有很好的快速性和可靠性,并且能識(shí)別出輕微的匝間短路故障情況。
　　 另一方面,基于功率差動(dòng)原理的變壓器數(shù)字保護(hù)方案從能量守恒的角度出發(fā)綜合考慮電壓、電流信息,來(lái)提出變壓器勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的識(shí)別方法,不依賴(lài)于勵(lì)磁涌流的波形特征,是一種全新的主保

5、護(hù)方案,具有很好的應(yīng)用前景。但是,傳統(tǒng)的功率法(無(wú)論是有功功率法還是瞬時(shí)功率法)都至少需要一個(gè)周波的時(shí)間,才能計(jì)算變壓器具體消耗的功率。同時(shí)還需要獲得變壓器參數(shù)、避開(kāi)涌流第一周波充電過(guò)程的影響、有功功率理論不完善等。因此,論文提出了一種在綜合考慮變壓器磁路和電路特征的基礎(chǔ)上,利用變壓器兩側(cè)差流(或勵(lì)磁電流)的廣義瞬時(shí)功率波形特性(同時(shí)涵蓋有功和無(wú)功成分),來(lái)快速可靠地鑒別變壓器勵(lì)磁涌流或內(nèi)部故障狀態(tài)的新型保護(hù)方案。理論分析及仿真結(jié)果表明