復(fù)雜電磁暫態(tài)下變壓器差動(dòng)保護(hù)異常動(dòng)作行為分析及對(duì)策研究.pdf

1、作為電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，電力變壓器對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的影響。其中，繼電保護(hù)的動(dòng)作可靠性是確保電力變壓器設(shè)備安全的關(guān)鍵要素。但是，有關(guān)電力變壓器保護(hù)運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，作為大型電力變壓器主保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)，其正確動(dòng)作率一直處于一個(gè)較低的水平，這與當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際安全要求和發(fā)展水平不相符。近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成的復(fù)雜性增加，變壓器差動(dòng)保護(hù)發(fā)生原因不明的誤、拒動(dòng)作幾率明顯上升，給電網(wǎng)安全帶來(lái)隱患，也影響工業(yè)生產(chǎn)

2、的正常進(jìn)行。由于變壓器同時(shí)包含有電路和耦合諸電路的鐵芯磁路，使得變壓器在進(jìn)行合閘操作、經(jīng)歷系統(tǒng)故障切除時(shí)往往伴隨著復(fù)雜的電磁暫態(tài)過(guò)程，需要綜合多方面的知識(shí)才能對(duì)這些過(guò)程進(jìn)行比較合理的分析。然而，至今為止，有關(guān)變壓器經(jīng)歷復(fù)雜電磁暫態(tài)過(guò)程的分析理論仍相對(duì)薄弱，而透徹研究故障或擾動(dòng)發(fā)生的機(jī)理和特征，找到變壓器經(jīng)歷各種復(fù)雜暫態(tài)擾動(dòng)時(shí)差動(dòng)保護(hù)異常動(dòng)作行為的真正原因，對(duì)提出解決方案，提高差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作率至關(guān)重要。因此，論文主要對(duì)變壓器經(jīng)歷幾類(lèi)復(fù)雜

3、電磁暫態(tài)過(guò)程導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)異常動(dòng)作的機(jī)理進(jìn)行深入分析，在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地提出變壓器差動(dòng)保護(hù)判據(jù)的綜合解決方案。具體研究工作包含以下幾個(gè)方面：
　　 建立合理的變壓器外部故障切除仿真模型，結(jié)合電流互感器（TA）模型對(duì)變壓器經(jīng)歷外部故障發(fā)生和切除的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行仿真，并對(duì)變壓器兩側(cè)TA在外部故障存續(xù)期間和切除后的傳變特性進(jìn)行分析，以揭示變壓器外部故障切除后小差動(dòng)電流引起基于2次諧波制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因。
　　 建立合理

4、的變壓器合閘和TA模型，對(duì)變壓器有載合閘的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行仿真，分析變壓器有載合閘過(guò)程中一二次涌流的波形，并結(jié)合TA傳變特性對(duì)差流諧波特征進(jìn)行分析，揭示變壓器有載合閘、低幅值穿越性涌流情況下2次諧波制動(dòng)判據(jù)失效導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因。
　　 建立非線性負(fù)荷投入含變壓器電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)該模型，結(jié)合解析分析和數(shù)值分析，建立計(jì)及變壓器鐵芯飽和以及非線性負(fù)荷特性的微分方程組，生成各支路的磁鏈波形和電流波形。對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)差流波形及

5、其2次諧波特征進(jìn)行分析，以解釋非線性負(fù)荷投入時(shí)基于2次諧波制動(dòng)原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因。
　　 利用CIGRE的HVDC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)I建立換流變壓器合閘和故障仿真模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)換流變空載合閘和換流變二次側(cè)各類(lèi)出口故障時(shí)差流特性進(jìn)行分析，據(jù)此對(duì)采用2次諧波制動(dòng)判據(jù)的換流變差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為進(jìn)行評(píng)估。
　　 對(duì)外部故障飽和TA傳變特性進(jìn)行分析，找出飽和TA一二次電流和差流變化趨勢(shì)的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上提出一種基于飽和T

6、A二次電流和差流采樣值的有效點(diǎn)判據(jù)和變化率判據(jù)，形成差動(dòng)保護(hù)解除閉鎖新方法，以此識(shí)別變壓器的發(fā)展性故障。
　　 對(duì)變壓器鐵芯飽和以及外部故障大穿越電流使得TA飽和，引起電壓與虛假差流變化出現(xiàn)時(shí)刻存在差別的特征進(jìn)行研究，提出基于相電壓突變量和差流突變量時(shí)間差的變壓器故障識(shí)別判據(jù)，在此基礎(chǔ)上提出基于時(shí)差法的變壓器差動(dòng)保護(hù)綜合判據(jù)，用以對(duì)變壓器各類(lèi)型故障及涌流情況進(jìn)行有效判別。最后通過(guò)大量的仿真試驗(yàn)和動(dòng)模數(shù)據(jù)對(duì)所提判據(jù)的可行性和有效性