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《华北电力大学》 2001年
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变压器仿真与保护新算法的研究

李贵存  
【摘要】: 随着电力系统的发展,特别是现代新材料、新工艺的发展,变压器单台容量的 不断增大,对变压器保护的快速性和可靠性提出了更高的要求。变压器保护性能的 提高,依赖于人们对变压器内部故障机理的认识程度。对变压器内部故障进行暂态 仿真,是提高变压器保护性能的必要条件。本论文是作者在博士研究生期间对变压 器故障仿真和保护新算法方面的科研总结,主要包括以下内容: 本文针对变压器暂态数字仿真中的关键问题----铁磁材料磁滞回环的处理,提出 了利用一种新型的混合型径向基神经网络来拟合铁磁材料的主磁滞回环,首次运用 分形学说的基本观点,揭示了铁磁材料的磁特性中存在着分形特征,从机理上探讨 了变压器主、次磁滞回环之间的关系。利用分形理论中迭代函数系统的基本理论, 对主磁滞回环进行选代计算来生成次磁滞回环,并用仿真结果验证了这种思想的正 确性。 变压器绕组匝间短路故障是一种常见的变压器内部故障,对变压器内部匝间短 路故障暂态过程的精确仿真,了解其内部机理,是确定变压器保护原理和提高变压 器保护正确动作的基本前提条件。本文在分析和总结前人经验的基础上,改进和完 善了一种处理变压器内部匝间短路的新方法,该方法能够与EMTP软件完全兼容, 可以仿真变压器任何位置的匝地短路和匝间短路,并用仿真结果验证了该算法的有 效性。 变压器电流差动保护的核心问题是励磁涌流的识别。本文首次提出一种应用波 形相关度分析法来识别励磁涌流的新判据。该算法在理论上以严密的数字信号处理 理论为基础,用波形相关度的基本概念对励磁涌流进行有机、综合地分析。EMTP 仿真结果表明:该算法识别效果明显、迅速,具有较强的抗干扰能力和算法的稳定 性。 模糊数学是近代数学发展的产物,模糊贴近测度是模式识别中的有力工具。本 文首次把模糊贴近测度的概念引入变压器励磁涌流的识别中,提出了一种波形预测 法识别变压器励磁涌流的新原理。该算法是利用较短的数据窗,预测出一标准正弦 波,利用实际采样波形与标准正弦波之间模糊贴近测度的大小,来识别变压器励磁 涌流,仿真结果验证了该算法的有效性。 把新理论和新技术引入变压器保护中,是促进变压器保护发展的有效途径。本 文提出了一种利用小波变换识别变压器励磁涌流和故障电流的新判据。利用小波变 换来提取采样数据一定频段上的暂态分量,并进行适当处理,利用处理后对应的暂 态分量的小波系数的分布特征,来正确识别变压器励磁涌流和故障电流。理论分析 和仿真结果表明:该算法能够有效地区分变压器励磁涌流和各种内部故障电流,不 受电流互感器饱和的影响,实现简单,效果明显,具有一定实用价值。 电流互感器(TA)饱和的识别是变压器保护多年来一直未能很好解决的难题。 本文首次提出利用小波变换原理精确地检测故障发生时刻和差流出现时刻,根据时 差法原理来判断差流的出现是否是由于TA饱和造成的。该方法不仅能够有效地防 止区外短路故障时因TA饱和引起的差动保护误动,而且还能够有效地防止因发生 摘要 一 区外短路故障造成电流互感器(TA)饱和后,故障山区外故障转为区内故障时,造 成的变压器保护拒动现象。 把电压量引入变压器保护,从机理上对变压器保护进行重新认识,是提高变压 器保护正确动作率的有效途径。变压器合闸于内部轻微故障下的情况至今缺乏深入 研究,导致当前的保护原理在此故障下动作速度慢,灵敏度低,难以防止故障的发 ”展。本文把电压量引入变压器保护中,提出了一种由序工频突变量阻抗方向保护算 法和利用励磁阻抗的变化特征来识别励磁涌流的保护算法构成的综合新判据,即利 用变压器两侧的正序工频突变量阻抗方向和负序工频突变量阻抗方向来检测变压器 内、外部故障,利用励磁阻抗的变化特征来识别大励磁涌流情况下的小故障电流。 该保护算法不仅能够正确区分变压器内、外部故障,而且还能够正确识别变压器合 闸于轻微匝间放障的情况。该算怯具有动作速度快、反应灵敏度高,具有较强的鲁 棒性,且不受电流互感器饱和的影响等特点。把电压量引入变压器保护,也会带来 PT一次侧断线等问题。因此,把几种具有互补特性的保护原理和算法有机地结合起 来,各尽所能,发挥优势,抑制和消除各自的劣势,是从整体上提高变压器保护性 能的有效途径。而以人工神经网络技术,特别是小波神经网络技术和模糊神经网络 技术为主的智能技术,具有这种优异的综合能力。因此,基于原理的新型智能变压 器保护是今后研究的一个重要方向。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TM401

【引证文献】
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1 韩正庆;变压器仿真计算模型与保护原理研究[D];西南交通大学;2006年
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1 刘世民;一种用于变压器保护装置的仿真测试系统的研制[D];华北电力大学(北京);2003年
2 陈军;基于波形不对称系数的新型变压器差动保护[D];天津大学;2005年
3 吕志娟;变压器多判据综合主保护新原理研究[D];华北电力大学(北京);2006年
4 黄咏容;变压器暂态故障仿真及基于支持向量机的故障辨识[D];西南交通大学;2006年
5 史志宏;变压器故障暂态数字仿真与保护整定的研究[D];华北电力大学(北京);2007年
6 赵宇龙;基于小波熵的超高压输电线路暂态保护的研究[D];华北电力大学(河北);2007年
7 张文俊;基于电气量的变压器内部故障在线监测与诊断[D];华北电力大学(河北);2007年
8 李艳艳;变压器差动保护励磁涌流判据及改进的研究[D];华北电力大学(北京);2008年
9 马志远;小电网负荷低谷时段谐波电压问题的研究[D];西南交通大学;2008年
10 熊舸;中点抽出式Scott变压器故障仿真模型及保护原理研究[D];西南交通大学;2008年
【参考文献】
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【共引文献】
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3 刘兴远,郭伟,林文修,杜文龙,易珂;重庆地区混凝土构件碳化规律的神经网络描述[J];四川建筑科学研究;2004年04期
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6 司圣柱;小波变换方法及其在化学中的应用[J];安徽教育学院学报;2004年03期
7 程一斌;基于小波变换的红外热图像分割方法的研究[J];安徽广播电视大学学报;1999年03期
8 刘俊岭;刘浩芳;;超高压输电线路单相自适应重合闸相位判据的研究[J];安徽电力;2006年04期
9 付彪,吴先良,李世雄;小波变换法求电磁波动方程的高频解[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年03期
10 王邦元,王年,吴先良,汪炳权;一种基于高斯小波变换的红外热图象阈值自动选择方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年02期
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1 樊秀峰;简文彬;;岩土材料疲劳损伤过程的数值跟踪分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
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3 邵珂;吴志刚;杨超;;基于神经模糊理论的阵风响应减缓控制律研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年
4 张马兵;杨应红;董保华;卢逢刚;;安庆市近50年日照特征变化分析[A];第三届安徽科技论坛农业与气候生态学术研讨会论文集[C];2004年
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6 陈晓钟;孙华燕;;基于更佳分辨率小波分解的图像纹理分类[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
7 盛怀洁;钟子发;吴彦华;;一种在频域内实现的连续小波变换快速算法及其应用[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
8 袁晓;;超高斯谱函数与子波构造[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
9 李映;白本督;焦李成;;基于小波变换和混合进化算法优化设计雷达目标识别系统[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
10 张歆奕;卢敦陆;张有为;;基于DSP芯片的语音控制指令识别最小系统[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
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1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 王丽君;基于信号处理的氢燃料发动机优化控制[D];解放军信息工程大学;2010年
5 汤亮;基于综合效益评价的陶瓷产品全生命周期理论研究及应用[D];武汉理工大学;2010年
6 杨丽;基于IEC 61850过程总线结构的数字化保护系统性能研究[D];山东大学;2010年
7 高广玲;电子式电流互感器传变特性及适应性保护原理研究[D];山东大学;2010年
8 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
9 文振华;基于静电感应的航空发动机气路监测技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 孟凡伟;基于近化学计量比Mg:Fe:LiNbO_3晶体的体全息相关识别技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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1 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
2 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
3 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
4 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年
5 吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
6 杨阳;窗函数特性及加窗插值FFT算法的研究[D];郑州大学;2010年
7 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
8 郑宁;离散分数阶Fourier变换算法的仿真研究及FPGA实现[D];郑州大学;2010年
9 杨书显;基于PSO算法的氧乐果合成过程建模与控制研究[D];郑州大学;2010年
10 李会臣;基于时频分析的齿轮故障机理及诊断研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 关内明;;T形接线变压器[J];变压器;1975年05期
2 王世忠;;关于T形接法变压器的研究[J];变压器;1976年01期
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4 李谦;陈猷清;王晓瑜;招誉颐;;变压器和电磁式电压互感器铁心励磁特性转换方法的探讨[J];变压器;1993年12期
5 霍崇业;陈中明;;单相电力变压器空载电流谐波研究[J];变压器;1996年03期
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10 李邦云;涂彦明;杨东;袁贵川;;基于二进小波变换的变压器励磁涌流识别[J];变压器;2007年09期
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7 何学文;基于支持向量机的故障智能诊断理论与方法研究[D];中南大学;2004年
8 韩正庆;变压器仿真计算模型与保护原理研究[D];西南交通大学;2006年
9 张雪松;数字式变压器差动保护若干问题研究[D];浙江大学;2006年
10 邵德军;大型变压器暂态机理与保护新原理研究[D];华中科技大学;2009年
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1 刘明明;便携式继电保护测试系统的研究[D];华北电力大学;2001年
2 高劢;新型微机保护硬件方案的研究与设计[D];华北电力大学;2001年
3 刘世民;一种用于变压器保护装置的仿真测试系统的研制[D];华北电力大学(北京);2003年
4 林敏;变压器保护几个关键问题研究[D];昆明理工大学;2003年
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7 王雪;变压器内部故障仿真及其保护算法研究[D];华北电力大学(河北);2004年
8 陈影;基于暂态分量的变压器保护研究[D];重庆大学;2004年
9 戴洪海;基于DSP和嵌入式系统的继电保护测试仪研究与实现[D];华中科技大学;2004年
10 邱小红;USB通信在继电保护测试仪中的应用[D];华中科技大学;2004年
【二级引证文献】
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9 陈晓东;柳亦钢;李天云;;利用二次小波变换区分变压器励磁涌流和短路电流的符号法[J];电力自动化设备;2006年06期
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1 林国松;牵引供电系统新型保护与测距原理研究[D];西南交通大学;2010年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 郝文斌;变压器暂态仿真模型及基于支持向量机的变压器保护原理研究[D];西南交通大学;2006年
9 张雪松;数字式变压器差动保护若干问题研究[D];浙江大学;2006年
10 孙鸣;大型电力变压器快速主保护新原理及其应用问题的研究[D];合肥工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 方愉冬;基于小波变换的变压器保护原理探讨及实现[D];浙江大学;2002年
2 梅勇;大型变压器微机保护的研究[D];华中科技大学;2004年
3 李凤荣;变压器纵差动保护及励磁涌流识别技术的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
4 陈军;基于波形不对称系数的新型变压器差动保护[D];天津大学;2005年
5 关海川;三相—两相牵引变压器保护原理[D];西南交通大学;2005年
6 陈琛;基于人工神经网络的变压器故障诊断研究[D];华北电力大学(河北);2005年
7 陈影;基于暂态分量的变压器保护研究[D];重庆大学;2004年
8 孙何洪;基于小波理论的变压器励磁涌流与和应涌流识别的应用研究[D];广东工业大学;2008年
9 柳润;变压器差动保护原理及装置的研究[D];华中科技大学;2004年
10 李肖博;基于采样值相关度和励磁电感的变压器保护新原理研究[D];华北电力大学(北京);2006年
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