变压器励磁涌流负序二次谐波特征及机理

空载合闸产生的励磁涌流是导致变压器差动保护不正确动作的主要因素,同时也会造成电网中谐波、电压暂降等电能质量问题。交直流混联电网中,换流器的谐波耦合特性使得交流电网中的谐波会引起直流保护的误动作,导致直流闭锁,威胁电网安全运行。文中基于变压器铁芯近似磁化特性曲线,推导了励磁涌流及其中二次谐波分量的解析表达式,分析了合闸参数对负序二次谐波分量的影响,指出由于断路器开断引起的三相平衡性剩磁不会造成励磁涌流中二次谐波以负序为主的现象,只有三相非平衡性剩磁才可能引起励磁涌流中的二次谐波呈现明显的负序特征。PSCAD仿真验证了分析及结论的正确性,为解决工程实际问题提供了理论依据。     

基于变压器电流直流分量衰减特性的励磁涌流识别方法EI北大核心CSCD

为有效区分励磁涌流与短路电流,确保变压器保护的可靠性,针对变压器励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,提出了一种新的励磁涌流识别方法。该方法以变压器高压侧和中压侧出口断路器电流作为识别励磁涌流与短路电流的信号源,将电流直流分量与基波分量幅值比的衰减速率设置为判据,可以辨识出励磁涌流与短路电流。基于典型建模仿真分析了励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,以及不同系统短路容量、变压器额定容量、铁心剩磁等因素的影响。经典型仿真结果及工程现场实测数据验证,该方法有效,适用于断路器未加装合闸电阻的情况,并具有原理清晰、所需测量数据少、简单易实现等优点,为新型继电保护装置开发及工程应用提供了参考。     

变压器励磁涌流序分量特征分析

推导了励磁涌流序分量谐波系数及励磁序分量系数的表达式.在仿真计算的基础上,对不同影响因素情况下的变压器空载合闸过程励磁涌流序分量二次谐波系数及序分量系数进行比较,得出变压器涌流序分量的特征.     

基于变压器电流直流分量衰减特性的励磁涌流识别方法

为有效区分励磁涌流与短路电流,确保变压器保护的可靠性,针对变压器励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,提出了一种新的励磁涌流识别方法。该方法以变压器高压侧和中压侧出口断路器电流作为识别励磁涌流与短路电流的信号源,将电流直流分量与基波分量幅值比的衰减速率设置为判据,可以辨识出励磁涌流与短路电流。基于典型建模仿真分析了励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,以及不同系统短路容量、变压器额定容量、铁心剩磁等因素的影响。经典型仿真结果及工程现场实测数据验证,该方法有效,适用于断路器未加装合闸电阻的情况,并具有原理清晰、所需测量数据少、简单易实现等优点,为新型继电保护装置开发及工程应用提供了参考。     

换流变压器励磁涌流问题分析

换流变压器是换流站的重要组成部分。在换流变压器轻载或者空载合闸时,换流变压器的一次绕组内产生励磁涌流,励磁涌流的大小与换流变压器铁心剩磁及合闸角度等因素有关。励磁涌流中含有大量二次谐波分量,为避免换流变压器比例差动保护误动作,保护一般具有二次谐波闭锁功能。零序过电流保护为换流变压器后备保护,一般不设置二次谐波闭锁功能,在励磁涌流过大时存在换流变压器保护误动作情况。从原理上介绍了励磁涌流产生的根本原因,分析了影响励磁涌流的主要因素,并结合实际案例对换流变压器励磁涌流相关的二次保护措施进行分析,同时还介绍了减小换流变压器励磁涌流的消磁措施。经过分析二次保护措施及其他各种消磁方法的优劣,在不进行技改的前提下,提出了升级零序过电流保护策略和新的消磁方法。     

励磁涌流对双馈式风力发电机组二次谐波特性的影响

大规模双馈风电机组并网使得电网的谐波特性与接入传统电源时大不相同。变压器空载合闸是电网产生谐波电流的常见场景,该场景下双馈风机的谐波特性尚未见具体分析。因此以风电场相邻变电站内变压器空载合闸为研究背景,从励磁涌流引起的并网点电压谐波畸变着手,通过定量分析变流器控制下风机定、转子磁链的暂态响应,揭示了励磁涌流影响下双馈风机二次谐波电流的产生机理。进一步分析了双馈风机二次谐波电流对变压器保护的影响,在此基础上提出通过在转子侧变流器控制环节附加陷波器滤除基频分量来实现二次谐波抑制,该方法对场景适用性较强,且实施起来相对简单可行。最后,利用时域仿真验证了理论分析的正确性及抑制措施的有效性。     

空载合闸励磁涌流对变压器绕组受力的影响

变压器设计时往往考虑短路电流的冲击,很少考虑空载合闸励磁涌流(简称励磁涌流)的冲击.据统计,已有多台变压器在空载合闸过程中发生匝间短路故障,故障前均出现较大的励磁涌流,这说明变压器故障与励磁涌流有一定关联.为此,建立自耦变压器3D有限元模型,对比研究励磁涌流和短路电流作用下高压绕组受力情况.研究发现:短路时,高压绕组I...     

直流分量对变压器差动保护影响的仿真分析

介绍了几种电力系统中产生直流分量的因素,设计了励磁涌流产生模型与叠加直流分量的仿真模型,分析了直流分量对电流互感器(TA)暂态传变特性的影响,并通过空载合闸投入变压器同时流入直流分量的仿真,研究TA传变异常对励磁涌流判据的影响。研究结果表明,直流分量将改变TA传变特性,二次侧电流波形发生畸变,对励磁涌流闭锁二次谐波制动、间断角等判据产生影响,易引起变压器差动保护误动。     

基于虚拟等效电感的特高压调压变压器励磁涌流判别算法

针对1 000 k V特高压试验示范工程现场调试过程中特高压调压变压器差动保护的典型误动案例,分析了现阶段采用的二次谐波分相闭锁判据在识别调压变压器励磁涌流时存在的局限性。为解决实际工程中无法直接测量调压变压器一次绕组端口电压问题,基于特高压变压器的本体结构特点设计一种获取调压变压器一次绕组端口电压的方法,同时提出一种基于虚拟等效电感分布特性识别调压变压器励磁涌流的判别算法。基于数字仿真对比分析了二次谐波分相闭锁判据和波形对称制动原理应用于调压变压器差动保护存在的不足,而基于虚拟等效电感分布特性的算法识别特征明显,能够可靠灵敏地识别励磁涌流和内部匝间短路,有效地解决了传统判据在调压变压器差动保护中存在的误动和拒动问题。     

变压器励磁涌流负序高次谐波的研究

变压器在空载合闸过程中会产生励磁涌流,其中励磁涌流中含有大量二次谐波。之前一般通过判别二次谐波含量或电流波形间断角来甄别励磁涌流。从另外一个角度即变压器负序高次谐波含量对变压器励磁涌流进行研究,通过Matlab仿真不同剩磁和对不同磁通饱和情况下,变压器空载合闸过程励磁涌流中负序高次谐波含量进行比较,得出变压器励磁涌流负序高次谐波的一些特征。     

基于EMTP的变压器励磁涌流谐波相位差仿真分析

利用变压器励磁涌流频谱中的相位信息,对变压器偏向时间轴一侧的励磁涌流进行了分析,发现变压器励磁涌流的谐波成分中,基波相位的二倍与二次谐波的相位差总满足0°或180°的规律.利用EMTP构建仿真程序,分别对变压器空载合闸、内部故障、外部短路情况下变压器励磁涌流以及励磁涌中基波与二次谐波相位差的规律进行了系统仿真,验证了该规律的正确性,对识别励磁涌流和内部故障提供了重要依据.     

基于能量信息的变压器励磁涌流识别方法

目前电力变压器差动保护的主要问题仍是如何准确识别励磁涌流与内部故障。励磁涌流中包含大量谐波分量,各谐波分量除幅值、频率信息之外还包括能量信息。文中基于Prony算法给出了一种能量表达式,在此能量表达式下发现变压器内部故障时基波的能量与二次谐波能量之比远大于励磁涌流时基波能量与二次谐波能量之比,因此可以利用此特征区分励磁涌流和内部故障。最后仿真验证了该方法的有效性及与传统识别方法相比所具有的优势。     

相邻变压器空载合闸对光伏输出电流二次谐波分量影响的研究

随着光伏渗透率的提高,含有大量电力电子元件的光伏并网系统改变了电网的谐波特性。当相邻变压器空载合闸于光伏并网点母线时,励磁涌流引起的母线电压波动会导致光伏输出电流中含有二次谐波分量。文章以相邻变压器空载合闸为场景,介绍光伏并网系统结构及其控制策略,揭示光伏输出电流二次谐波分量的产生机理,分析光伏输出电流二次谐波对变压器差动保护的影响并提出抑制措施。最后通过仿真验证理论分析的正确性和抑制措施的有效性。     

基于Lagrange插值法的变压器励磁涌流评估与应用

二次谐波含量是作为判断变压器励磁涌流的主要特征之一。对于一台变压器,影响励磁涌流二次谐波含量因素中合闸角度、铁心磁通饱和点、变压器容量、变压器结构、变压器电压等级是确定的,唯一不确定的是剩磁的大小。将根据MATLAB建立的模型仿真出来的离散数据,通过Lagrange插值法得到高次非线性插值函数,并画出函数的图形,评估剩磁影响下变压器励磁涌流二次谐波含量的边界范围。基于一起事件案例,证实该方法的实用性和有效性。     

发变组内部短路主保护新判据的探讨

1 前言 以往发变组内部短路主保护习惯采用发差和发变组大差,对于大型机组,根据双重主保护原则,增设变差,一共装设三组纵差保护。 基于下述新的情况,有必要探讨新的内部短路保护判据: (1)对于发电机定子绕组的匝间短路和开焊故障,还必须增设横差或其它保护,过于复杂。 (2)由于现代变压器铁芯材料的改进,空载合闸励磁涌流中二次谐波含量减小;由于系统补偿电容和线路分布电容的增加,使变压器差动保护区内短路故障时的低次谐波(接近二次谐波)含量增大,造成区分内部短路与空载合闸的困难。 (3)大型机组纵差保护的动作电流小于主设备的额定电流,必须附加LH二次断线保护,使差动保护装置更加复杂。     

基于非周期分量衰减速率的变压器励磁涌流鉴别方法

提出一种基于非周期分量与基波分量比值(简称k0)衰减速率的励磁涌流鉴别方法。首先利用变压器仅一侧有电流还是多侧都有电流的特点,实现变压器空充与非空充状态的初步划分。判出空充状态后,利用三相差流中k0衰减速率的差异进一步判别励磁涌流与故障电流。基于k0衰减速率的励磁涌流鉴别方法原理简单可靠、计算量小,易于工程实现,对传统的二次谐波判据是个有益的补充。Matlab仿真和现场误动数据表明该方法不仅能够在变压器剩磁较大时确保空载合闸的成功率,当变压器空充到轻微匝间故障时亦能大大缩短保护的闭锁时限。     

基于Park矢量模频率特征的变压器励磁涌流识别方法

提出一种基于Park矢量模频率特征的新型变压器励磁涌流识别方法。首先分析了变压器内部故障和励磁涌流状态下三相差电流的相对相位关系特征,并讨论了对应的Park矢量模中不同频率分量的特点。在此基础上分别定义Park矢量模中二次谐波相对基波和直流的含量系数,并根据这两个系数大小来识别励磁涌流状态。利用动模实验和数字仿真结果对该方法进行验证分析,并与常规二次谐波闭锁方法进行比较。比较分析结果表明所提方法能有效区分励磁涌流和故障电流,在可靠性上优于常规二次谐波闭锁方法,同时空载合闸于轻微故障变压器时受非故障相涌流的影响小,能够更快地开放保护。     

控制合闸电压幅值的变压器励磁涌流抑制方案

在分析变压器励磁涌流的影响因素和推导励磁涌流与各影响因素间数学关系的基础上,提出了一种基于合闸电压幅值控制的变压器励磁涌流抑制方案。该方案通过选择适当的合闸电压幅值控制曲线,对合闸电压的幅值进行控制,确保变压器空载合闸过程中产生的磁通不超过饱和磁通,从而达到抑制空载合闸励磁涌流的目的。根据磁通不等式约束与暂态磁通分量衰减规律给出了电压幅值控制函数,并推导了电压幅值控制函数中初值与变化斜率两个参数的上下限。采用PSCAD/EMTDC软件分别对单相和三相变压器不同状态下的空载合闸过程进行了仿真,并对磁通、励磁涌流、差动电流等参数进行了对比分析。仿真结果表明,通过控制合闸电压的幅值达到控制励磁电流大小的目的,能够将励磁涌流控制在数值较小的范围内,从而克服励磁涌流的影响。     

车网耦合作用下励磁涌流对机车变流器电流频谱的影响

电力机车或动车组的车载牵引变压器在过分相合闸和弓网离线后恢复供电均会产生励磁涌流,但对于励磁涌流作用下的变流器运行特性研究不够深入。首先,从时域上分析了励磁涌流的产生机理,指出涌流会使车载变压器一、二次侧电压发生跌落,恶化变流器的输入侧电能质量;从频域上推导了涌流的频谱表达式,指出涌流含有较大的低次谐波和丰富的高次谐波。其次,给出了励磁涌流与牵引网阻抗耦合引起牵引网谐振现象的机理,结合机车的瞬态电流控制策略,给出了包含涌流、牵引网、机车控制策略在内的车网耦合数学表达式。理论分析表明:励磁涌流的激励使牵引网电压畸变,在畸变的牵引网电压作用下,变流器输出电流的主要频谱分布含有与牵引网谐振点一致的非特征次频谱,该非特征次频谱分量能够维持牵引网持续谐振。最后,基于MATLAB/Simulink搭建了系统的仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

一种采用纵向阻抗的变压器保护算法

针对变压器差动保护需要通过二次谐波等算法来识别励磁涌流的问题,在纵向阻抗保护原理的基础上提出一种基于故障序分量的变压器保护算法。利用故障序分量纵向阻抗在内部故障小于变压器漏阻抗,在外部故障、空载合闸大于变压器漏阻抗的特点,算法能够可靠识别故障区域。在变压器空载合闸时依据输电系统中稳定的阻抗关系,可以有效抵御励磁涌流的影响,使得保护算法在空载合闸时可靠不动作。同时考虑区外故障电流互感器可能发生的各种饱和情况,算法能够正确识别故障区域,具有较强的抗干扰能力。通过在PSCAD中进行仿真试验,结果表明算法不受电流互感器饱和、励磁涌流的影响,具备较强的可靠性和抗干扰能力,拥有良好的工程应用前景。