大型變壓器快速差動保護原理與算法的研究.pdf

1、隨著特高壓和超高壓電網(wǎng)在我國的不斷建設(shè)和運行,超高壓大容量變壓器的應(yīng)用越來越廣泛,現(xiàn)場對大型變壓器數(shù)字保護的速動性、可靠性和靈敏性提出了更高的要求,完善變壓器差動保護理論和提出新型主保護原理勢在必行。
　　 目前,大型變壓器繼電保護技術(shù)瓶頸越來越突出,故障暫態(tài)過程變長,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,因此本文針對變壓器保護中尚未很好解決的一些關(guān)鍵問題進行了研究,提出了相應(yīng)的新原理和新方法。徹底拋

2、開了傳統(tǒng)差動保護方案的束縛,研究與電流差動保護迥然不同的新原理作為變壓器主保護方案,從而避開勵磁涌流和故障電流的識別,以適應(yīng)現(xiàn)代變壓器發(fā)展的需要。
　　 論文首先設(shè)計了一種無需濾波環(huán)節(jié)的基于綜合負序電流幅值和相位比較的雙判據(jù)變壓器差動主保護原理,根據(jù)變壓器兩側(cè)的綜合負序電流相位差異來快速準確地區(qū)分變壓器內(nèi)部故障和外部故障狀態(tài)。該主保護原理與傳統(tǒng)差動保護接線方式相同,但無需濾波環(huán)節(jié),直接根據(jù)采樣得到的電流值進行瞬時負序電流計算,故

3、障的判別具有很大的裕度,并且充分利用了負序分量不受系統(tǒng)電源電勢的不對稱、負荷不平衡等的影響,可以在1／4～1／2周波時間內(nèi)獲得判斷結(jié)果,大大提高了保護的動作時間。
　　 傳統(tǒng)的變壓器差動保護原理利用電流信息積累了豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗,因此僅僅利用電流信息進行變壓器主保護方案的設(shè)計,可以使保護裝置更為簡單,信息處理量更少,論文設(shè)計了一種新型的快速變壓器勵磁涌流和故障電流識別原理,來配合上述的快速差動主保護原理。該方法同樣無需濾波環(huán)節(jié),在

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

5、護方案,具有很好的應(yīng)用前景。但是,傳統(tǒng)的功率法(無論是有功功率法還是瞬時功率法)都至少需要一個周波的時間,才能計算變壓器具體消耗的功率。同時還需要獲得變壓器參數(shù)、避開涌流第一周波充電過程的影響、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(或勵磁電流)的廣義瞬時功率波形特性(同時涵蓋有功和無功成分),來快速可靠地鑒別變壓器勵磁涌流或內(nèi)部故障狀態(tài)的新型保護方案。理論分析及仿真結(jié)果表明