一种有效区分空投涌流与空投于故障的变压器保护新算法

在有功差动原理的基础上,提出一种基于变压器基波正序功率因数以实现变压器保护的新原理.该原理利用帕克变换,构造了d-q坐标系上变压器端口电压、电流的基波正序分量的旋转向量,进而可计算变压器在各种暂态过程中的基波正序功率因数.根据变压器基波正序功率因数的大小,来判断变压器是否发生内部故障.该原理基于能量守恒,物理意义清晰,算法简洁,无需任何先验参数,不受变压器接线方式的影响,易于工程实现.经仿真试验验证,新原理能够快速、可靠地切除变压器内部故障,在性能上优于传统的以波形特征为主的变压器保护原理,对空投轻微故障有足够的灵敏度.     

自适应变压器励磁涌流判据研究

基于差流谐波正序分量的变压器励磁涌流判据能够有效识别励磁涌流和内部故障。为了进一步提高差动保护的励磁涌流闭锁可靠性和内部故障动作快速性,分析了变压器端电压及其基波正序分量突变量在励磁涌流和内部故障时的不同特征,由此确定了自适应控制因子Q,并将Q加入到差流谐波正序分量的励磁涌流判据中,进而提出了一种自适应变压器励磁涌流新判据。大量EMTP仿真及动模实验表明：新判据能够在励磁涌流时自动降低涌流制动定值,提高涌流的闭锁可靠性;在内部故障时自动升高涌流制动定值,提高区内故障时保护的动作速度。     

基于广义基波功率的新型变压器主保护方案

在分析正常变压器回路方程特点的基础上,提出了基于广义基波功率和回路方程差值的新型变压器主保护方案。理论上变压器正常时广义基波功率和回路方程差值均等于零,内部绕组故障时广义基波功率有很大的数值,引线上故障时回路方程差值有很大的数值,因此新方案可以反映变压器保护范围内的任何故障,且无需额外的励磁涌流识别判据。新型保护方案无需计算变压器各侧绕组的电阻和漏电感,只需利用变压器铭牌参数即可实现,易于应用。实验数据分析结果表明新方案能可靠地防止励磁涌流造成误动,内部故障时有很高的灵敏度,在性能上有很大的提高。     

基于人工神经网络模型的变压器保护原理

依据人工神经网络的逼近能力,提出了一种基于人工神经网络模型的变压器保护新原理。该原理利用人工神经网络来逼近变压器的电磁关系,构建可替代变压器物理模型的人工神经网络模型,在线识别变压器的内部参数,基于参数识别后的变压器人工神经网络模型实现变压器保护。EMTP仿真实验表明,该变压器保护方法能在故障发生后半周内识别内部故障,故障特征明显,动作门槛有较大裕度,能识别变压器轻微匝间故障,且不受励磁涌流影响。     

基于人工神经网络模型的变压器保护原理

依据人工神经网络的逼近能力,提出了一种基于人工神经网络模型的变压器保护新原理.该原理利用人工神经网络来逼近变压器的电磁关系,构建可替代变压器物理模型的人工神经网络模型,在线识别变压器的内部参数,基于参数识别后的变压器人工神经网络模型实现变压器保护.EMTP仿真实验表明,该变压器保护方法能在故障发生后半周内识别内部故障,故障特征明显,动作门槛有较大裕度,能识别变压器轻微匝间故障,且不受励磁涌流影响.     

基于正序分量的变压器励磁涌流新判据

基于二次谐波制动原理的变压器差动保护在应用过程中误动的情况时有发生。鉴于序分量作为电气量被应用于继电保护的实际情况,分析了差流二、三次谐波正序分量在变压器内部故障和励磁涌流时的不同特征,分别分析了当CT未饱和、轻度饱和以及严重饱和时的情况,进而提出一种基于差流正序分量的励磁涌流新判据。通过大量仿真,表明该算法简单易行,能有效防止空载合闸时差动保护误动,而且当CT畸变严重时仍然有效,同时,在内部故障时能够可靠并快速动作。     

含逆变型分布式电源的配电网正序综合阻抗纵联保护

为解决逆变器控制策略对含逆变型分布式电源的配电网的故障特性的影响问题,提出了一种基于正序分量综合阻抗的纵联保护新原理。该原理利用线路两端正序电压相量之差与线路两端正序电流相量之和的比值构成正序分量综合阻抗。区内与区外发生故障时,正序分量综合阻抗的幅值变化明显,据此可以区分线路上的内部和外部故障。新原理特征量明显,容易整定,不受分布式电源控制策略的影响,抗过渡电阻能力强。PSCAD仿真验证了该原理的有效性。     

一种基于序功率方向的变压器保护方案

传统的变压器保护一直采有的是差动保护，始终存在需要附加励磁涌流判据的问题。而目前区分内部故障和励磁涌流的方法都是基于涌流波变形特征提出的，均不可能做到完全正确。文中提出了一种与差动保护原理无关的变压器保护方案：对故障状态下系统正负序网络模型进行分析，由变压器两端电流电压计算出两侧正负序功率，根据序功率方向的不同，能快速，准确地区分变压器的内部故障，外部故障和励磁涌流。对于双端或单端电源网络，当以变压器两侧系统的综合阻抗角为动作灵敏角并且变压器保护区发生不对称故障时，原边侧和副边侧的正，负序功率均为负值；当变压器保护区外发生不对称故障时，发生区外故障一侧的正，负序功率为正，另一侧的正，负序功率为负。如果负序功率与正序功率相比非常小，可以判断为三相对称故障，此时仅根据正序功率方向进行判断。如果副边侧正，负序功率均为0，则判为变压器空载合闸而引起的励磁涌流。此方法对不对称故障有很高的灵敏度。大量的ATP仿真验证了该方案的正确性。     

利用站域信息的智能变电站变压器后备保护方案

采用复压过流原理的变压器后备保护方案存在灵敏度不足、整定配合复杂、故障切除延时过长等问题。提出在智能变电站中采用主后备分离模式的变压器保护配置方案。单独配置的后备保护,利用站域共享信息,以方向比较原理为基础确定故障位置,实现对变压器内部故障、中低压母线故障、死区故障和断路器失灵的后备保护功能。对于不对称故障采用负序、零序方向元件,对于三相故障采用基于正序电流幅值相位比较的方向元件。通过在PSCAD中建立典型的110 k V变电站模型,对于各种故障类型进行仿真,验证了所研究的后备保护方案的有效性。     

利用基波幅值变化特征快速识别励磁涌流和故障电流

提出了一种基于两采样值积算法快速提取基波幅值变化特征的变压器保护新原理。文中首先介绍了两采样值积算法,分析了励磁涌流和内部故障情况下,基波幅值不同的变化趋势。在此基础上,根据基波幅值下降程度的不同区分励磁涌流和故障电流。新原理计算量小,易于工程实现。动模试验表明,该原理能够在一个周波内快速切除变压器内部故障,识别灵敏度高,不受电流互感器饱和的影响,在性能上优于谐波制动判据和波形比较判据。     

四绕组感应滤波变压器的基波运行与无功补偿特性分析

依托多绕组变压器的结构、磁势平衡方程、感应滤波实现条件推导出四绕组感应滤波变压器的辐射形等值电路模型,建立了该变压器在基波下的数学模型,基于感应滤波方法分析了四绕组感应滤波变压器的基波运行与无功补偿特性。通过原理样机的MATLAB仿真、实验和某220 kV变电站的工程试验验证了四绕组感应滤波变压器的基波运行特性以及在基波下通过滤波绕组投入电容器可以实现无功补偿。仿真与试验结果表明:在基波下,四绕组感应滤波变压器的运行特性类似于三绕组变压器;投入电容器时稍微抬升了网侧电压有效值,但轻微减小了网侧电流有效值,提高了网侧的功率因数。     

谐振变换器开关死区引起的直流变压器的功率损失

随着直流微电网和直流配电网的兴起,作为直流电压隔离变换的直流变压器备受关注。具有恒变压比的直流变压器通常采用高频谐振变换器和50%占空比控制,具有高效简洁的特点。本文分析了考虑开关死区情况下直流变压器的典型工作模态,推导建立了传输功率与开关死区时间的数学表达式,得到了死区将会降低直流变压器的传输功率的结论。建立了一种CLLC型谐振变换器拓扑的直流变压器的仿真模型和实验平台,结果验证了上述结论的正确性。     

振动频谱特征值在诊断变压器故障中的应用研究

<正>常运行中的电力变压器的振动主要来自于变压器铁心和绕组的振动,振动信号中包含了丰富的能够表征变压器状态的信息。文章在1台10/0.4 k V三相双绕组电力变压器中设铁心松动、绕组松动、绕组幅向错位故障,利用基频、幅值、主频率、频率比重以及频谱复杂度等振动特征量,研究了变压器绕组在上述故障条件下油箱表面的振动变化规律。研究结果表明,三种故障条件下的频谱复杂度均会降低,绕组松动和铁心松动中的振动基频会升高,绕组错位中的基频振动会降低。文中的结论对基于振动信号分析法的电力变压器诊断具有借鉴意义。     

Application of Haar functions for transmission line and transformer differential protection

The development of algorithms, based on Haar functions, for extracting the desired frequency components from transient power-system relaying signals is presented. The applications of these algorithms to impedance detection in transmission line protection and to harmonic restraint in transformer differential protection are discussed. For transmission line protection, three modes of application of the Haar algorithms are described: a full-cycle window algorithm, an approximate full-cycle window algorithm, and a half-cycle window algorithm. For power transformer differential protection, the combined second and fifth harmonic magnitude of the differential current is compared with that of fundamental to arrive at a trip decision. The proposed line protection algorithms are evaluated, under different fault conditions, using realistic relaying signals obtained from transient analysis conducted on a model 400 kV, 3-phase system. The transformer differential protection algorithms are also evaluated using a variety of simulated inrush and internal fault signals.     

阻抗匹配平衡变压器的应用

电力牵引负荷是电力系统的一种重要负荷,以单相工频交流电作为牵引动力的电气化铁路,由于自身的工作特点,会使三相供电系统处于不对称运行状态,在系统中引起负序电流,使电力系统的运行受到影响。采用阻抗匹配变压器可有效地解决这一问题。介绍了阻抗匹配平衡变压器的一般原理,对YN／△接线三相变两相阻抗匹配平衡变压器的电压、电流关系及电气化牵引变电所变压器差动保护的实现方法进行了推导,指出了阻抗匹配平衡变压器的一些特点。现场运行表明其适合于在电气化铁路的电力线路上使用。     

基于振动信号的变压器铁心与绕组故障区分方法

针对变压器铁心、绕组由于机械结构相连,铁心故障与绕组故障区分困难的问题,提出采用基于振动信号的变压器铁心与绕组故障的区分方法,通过对比分析铁磁材料磁致伸缩和绝缘垫块弹性形变的非线性特性差异,结合实验分别获取变压器铁心、绕组振动信号,在频域研究了变压器铁心、绕组振动信号的非线性特性,通过分析不同条件下振动信号高次谐波能量占比,提出采用振动信号基频与高次谐波幅值的变化规律来区分铁心故障和绕组故障.研究表明,变压器运行中振动信号基频分量由铁心和绕组振动共同决定,高次谐波分量主要来源于铁心振动.当变压器绕组故障时,仅振动信号基频幅值发生突增;铁心故障时基频和高次谐波分量幅值均发生突增,可以有效区分铁心和绕组故障.     

计及剩磁的空载变压器选相合闸研究

随机合闸空载变压器产生的励磁涌流容易引起电力变压器差动保护装置误动、绕组机械应力增大以及电能质量降低等问题。采用选相合闸技术来抑制空载变压器励磁涌流。实现空载变压器选相合闸的关键是有效预估变压器切除后铁芯中的剩磁。在分析选相合闸空载变压器原理的基础上,提出基于数值积分的铁芯剩磁测量方法。采用PSCAD/EMTDC软件对变压器空载合闸进行了仿真,仿真结果验证了选相合闸技术的有效性。搭建空载变压器选相投切试验平台,进行了空载变压器随机合闸、选相合闸试验。试验结果表明:与随机合闸相比,计及剩磁的空载变压器选相合闸能够有效地抑制励磁涌流,同时验证了剩磁测量方法的有效性。最后,针对三相联动断路器提出了相适应的空载变压器选相合闸策略,仿真结果验证了其有效性。     

一种大容量的串联型有源电力滤波器

为了能制造出大容量的串联型有源电力滤波器,提出了在串联变压器二次侧设计有多个绕组,每个绕组配置一个逆变器单元。该单元向相应的二次侧注入幅值相同、相位相反的基波电流,在补偿系数等于1或略大于1时,在串联变压器一次侧对基波呈近似为0的阻抗,而对谐波呈现高阻抗,从而迫使谐波流入无源支路。实验结果证明了原理分析的正确性。     

Control of cascaded transformer multilevel inverter based DSTATCOM

In this paper, the design of a distribution static compensator (DSTATCOM) based on cascaded transformer multilevel inverter is proposed. The topology requires controlling only a common dc storage capacitor. Two-level ramp-comparison current control method is extended for the multilevel inverter using phase-shifted multi-carrier PWM. The method provides equal switching stress and power handling for all the cascaded units. The net switching frequency increases while the ripple magnitude reduces using multilevel topology. These cause the feedforward gain to increase leading to a higher bandwidth of the control loop. An expression of the feedforward gain is derived for fixed switching frequency modulation of the inverter. It is shown that the use of proportional plus resonant controller with proposed multilevel modulation improves the tracking characteristics at fundamental frequency. A seven-level inverter based DSTATCOM is proposed for the application to the three-phase medium voltage distribution system and the results are shown through the PSCAD/EMTDC simulation. The proposed modulation and control scheme is validated through the experimental results that are obtained using the laboratory model of a single-phase, five-level inverter based DSTATCOM.