变压器测控保护及故障诊断的研究

论文摘要

电力变压器作为联系不同电压等级网络的设备,是电力系统中非常重要的元件。长期以来电力变压器一直只采用差动保护作为内部故障的主保护。因此差动保护的可靠性和安全性对变压器保护来说最为关键。实施纵差动保护要解决好以下几个问题:如何正确识别励磁涌流和短路电流;解决好躲开区外短路故障时差动回路中的不平衡电流和保护灵敏度间的矛盾;外部短路故障切除电压恢复的暂态过程中,保证差动保护不误动作;电流互感器饱和不应影响纵差动保护正确动作等问题。其中励磁涌流的识别一直是研究的热点,国内外许多研究人员做了大量的工作,也取得了很多的成果。由于变压器励磁涌流受变压器铁芯剩磁、饱和磁密、系统阻抗、接线方式、铁芯结构、合闸初相角等因素影响,所以这些方法都不能保证百分之百的可靠性,鉴别励磁涌流的问题成为制约变压器差动保护能否正确和灵敏动作的瓶颈。本文针对差动保护的上述要求提出了一个新的差动保护判据,与已有的差动保护相比,本判据在灵敏度和可靠性方面都有提高。同时,为了解决变压器空载合闸或外部故障切除电压恢复过程中差动保护可能误动作的问题,采取了增加阻抗继电器保护的方法,作为变压器空载合闸以及外部故障切除期间变压器的补充保护。避免了当空载合闸于故障变压器时,变压器的纵差动保护因检测到非故障相的励磁涌流而闭锁,从而使变压器失去电气主保护此种情况的发生。阻抗继电器保护与差动保护相配合的方式在变压器内部故障时有很高的灵敏度,在外部故障时又有很强的制动作用,且能反映变压器空载合闸时有故障的情况,完善了变压器的保护。本文还主要针对变压器的振动信号进行分析处理,从中提取信号特征实现对变压器绕组和铁心的机械状况进行状态诊断,从而为变压器在线监测探求一种有效途径。振动法的关键技术在于如何从监测到的振动信号中提取有效特征,给出变压器运行状态的诊断依据。本文利用小波变换在信号处理方面的强大功能,通过对实际运行的电力变压器振动信号进行时频域分析处理,提出了一种基于频段—能量角度诊断变压器运行状态的方法。分析结果表明,利用小波变换方法,能够有效地提取振动信号的时频域特征,从而给出变压器运行状态的初步诊断依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 变压器保护的发展及现状
• 1.3 变压器故障诊断技术的现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 变压器差动保护中电流互为制动方法的研究
• 2.1 变压器纵差动保护原理
• 2.2 纵差动保护接线
• 2.2.1 常规纵差动保护接线
• 2.2.2 数字式纵差动保护接线
• 2.3 纵差动保护遇到的问题
• 2.4 变压器保护常用的差动保护判据
• 2.5 新的变压器差动保护判据
• 2.5.1 电流互感器饱和对判据的影响
• 2.5.2 过激磁对差动保护的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 变压器励磁涌流与基于阻抗继电器的保护
• 3.1 变压器励磁涌流的产生机理及特性
• 3.2 识别励磁涌流的方法
• 3.2.1 电流二次谐波制动原理
• 3.2.2 间断角原理
• 3.2.3 波形对称原理
• 3.2.4 人工神经网络在涌流识别中的应用
• 3.2.5 模糊算法在涌流识别中的应用
• 3.2.6 磁通特性鉴别法
• 3.3 基于阻抗继电器的变压器保护
• 3.3.1 变压器YN侧发生三相短路时的计算阻抗
• 3.3.2 变压器YN侧断开并发生单相接地时的计算阻抗
• 3.3.3 变压器YN侧发生两相短路时的计算阻抗
• 3.4 差动保护与阻抗继电器的配合
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统仿真与原理验证
• 4.1 仿真模型
• 4.2 仿真数据处理
• 4.3 变压器空载合闸仿真
• 4.3.1 无故障空载合闸励磁涌流仿真
• 4.3.2 变压器Y侧单相接地故障时空载合闸仿真
• 4.3.3 变压器Y侧有两相短路故障时空载合闸仿真
• 4.3.4 变压器Y侧有两相短路接地故障时空载合闸仿真
• 4.3.5 变压器Y侧三相短路故障时空载合闸仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于小波变换的变压器故障诊断研究
• 5.1 小波变换基本理论
• 5.1.1 傅立叶变换与小波变换
• 5.1.2 小波去噪算法
• 5.1.3 小波变换对于信号突变点的表征
• 5.2 变压器振动的产生机理及振动信号的特点
• 5.2.1 变压器振动的机理
• 5.2.2 变压器振动信号的特点
• 5.2.3 基于小波变换的振动信号分析原理
• 5.3 振动信号的去噪
• 5.4 电力变压器振动信号的特征研究
• 5.4.1 小波基的选取
• 5.4.2 时频域特征分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献