变压器励磁涌流识别技术综述

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1、分数:___________任课教师签字：___________华北电力大学研究生结课作业学年学期：2011-2012第二学期课程名称：变压器励磁涌流识别技术（补考）学生姓名：刘志刚学号：2112213141提交时间：2012-9-07变压器励磁涌流识别技术刘志刚摘要：针对变压器保护多年来一直存在的区分励磁涌流和内部故障电流的难题，本文总结了识别变压器励磁涌流的主要方法：基于变压器回路方程原理识别法、基于波形特征识别法、基于智能理论识别法，并通过阅读大量文献对它们的优缺点加以总结。关键词:变压器保护励磁涌流内部故障电流1引

2、言电力变压器是电力系统的重要组成元件之一，它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的影响。同时，随着超高压远距离输电线路在系统中越来越多地投入使用，大容量变压器相应地日益增多，特别是在单台容量占系统容量比例很大的情况下，故障变压器的切除，可能给系统造成很大的扰动。但电力变压器和电力线路不同，由于电力变压器采用闭合铁芯，其实质上是一个非线性元件，这种非线性对保护是非常不利的。在变压器运行条件复杂的情况下，过励磁时励磁电流可达额定电流的水平；空载合闸或变压器外部故障被切除后电压突然恢复时，励磁电流的大小有时可与短路电流相比

3、拟，如此大的励磁涌流可能足以使差动保护误动作。如何区分励磁涌流与内部故障电流是变压器保护中一个固有的、不可回避的难题。励磁涌流识别的困难主要在于：一是有很强的非线性特征，励磁涌流是在变压器铁芯饱和的非线性状态下产生的，要用非线性方法分析计算；二是励磁涌流产生具有随机性和多样性，与系统电压和等值阻抗、合闸初相角、剩磁大小和方向、合闸时三相的不同时等不确定因素有关，并且在空载合闸、区外故障切除、空投并列运行变压器、投切非线性负荷等多种情况下都会产生；三是变压器绕组星角接线形式下，无法得到角侧绕组电流,励磁涌流可能与故障电流的混

4、淆在一起[1]。目前，系统中配置的变压器差动保护主要是根据励磁涌流的波形特征进行励磁涌流和内部故障电流识别。实际上，由于三相变压器励磁涌流的波形受系统电压和等值阻抗、合闸初相角、剩磁大小和方向等诸多因素的影响。任何以励磁涌流波形特征为依据的防止由励磁涌流而引起误动的措施均不能保证变压器差动保护不误动，差别仅是误动次数的多少。针对这些问题，本文结合过十年来国内外学者研究提出的判别励磁流通的新方法，本文主要细述以下几类：（1）基于内部结构识别法[2-5]；（2）基于波形特征识别法；（3）基于智能理论识别法。2基于变压器回路方程

5、原理识别法我们知道产生励磁涌流的最根本原因在于变压器励磁支路由于铁芯饱和而导致的非线性。基于励磁电感参数识别励磁涌流的方法从励磁涌流产生的本质原因(变压器铁芯磁路饱和)出发，通过励磁电感的变化情况进行励磁涌流和故障电流的识别，可以有效地减小谐波分量变化带来的影响。基于回路方程识别法是根据绕组参数发生变化及绕组电流发生变化来判断变压器内部有无故障。图1　单相双绕组变压器以双绕组单相变压器为例，对于图1所示的变压器模型，有下列回路方程成立：(1)(2)式中：、为原、副边绕组的电压，、为原、副边绕组端的电流，可以实时测量；、为原

6、、副边绕组的电阻，、为原、副边绕组的漏电感；、为原、副边绕组的匝数；为原、副边绕组间的互感磁通。设变压器的变比为，消去式(1)、(2)中的项得到：(3)在变压器正常运行、励磁涌流及外部故障状态下，等式(3)成立；但是当变压器发生内部匝间故障时，由于绕组参数发生变化及绕组电流发生变化，等式(3)不成立；当变压器发生内部接地短路、相间短路时，由于变压器端侧的电流并不全部流过绕组，回路方程同样也不再平衡。因此，可以实时计算式(3)判断变压器内部有无故障发生，以此来决定保护是否动作。该方法完全摆脱了励磁涌流和过励磁电流的困扰，实现

7、了差动保护迥然不同的变压器主保护，构思新颖，原理简明。但实践中存在如下困难：变压器原、副边绕组漏电感极难准确获得，目前尚无可行的测取方法，导致整定困难。3基于波形特征识别法目前广泛采用的一些方案是基于励磁涌流的波形特征，如二次或偶次谐波制动、间断角闭锁、波形对称等原理。而在近几年的研究中，基于波形特征识别法基本可以分为两个大方向：一种是利用二次谐波和间断角特征，通过新的数学模型或算法提高识别的准确性；另一种是利用其他波形特征结合合适的算法来实现励磁涌流的识别。文献[6]基于励磁涌流与故障电流频率上的差异，在推导单相励磁涌流

8、的傅里叶级数表达式基础上，分析出涌流波形中各次谐波之间满足一定的相位关系，在涌流的谐波分析中，发现励磁涌流中的相位信息对正确判别涌流也非常有效，如二次谐波制动原理增加相位判据特征，可根据基波与二次谐波之间的相位关系，自适应调整二次谐波制动比，充分利用涌流频谱中的幅值、相位信息，对提高二次谐波制动原理的性