收藏本站
《湖南大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型换流变压器故障建模及保护原理研究

张杰  
【摘要】:换流变压器是直流输电系统中的重大技术装备,为了从根本上解决传统直流输电网侧滤波所不能解决的谐波与无功对换流变压器的不良影响,“自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器”(简称新型换流变压器)以及相应的感应滤波技术被提出,并获得了专利。目前该专利的推广应用已获得湖南省“十五”、“十一五”重大科技专项(05GK1002-1)、(06GK1003-1)以及国家自然科学基金(50907018)资助。 为了实现该专利的工程化,需要完成大量的理论分析和科学试验工作。由于换流变压器的可靠性与可用性对于整个直流输电系统来说很关键,其安全运行与否,将直接关系到整个直流输电系统能否连续、可靠和稳定地工作。因此本论文围绕着新型换流变压器的故障建模和保护原理开展了下面的研究工作: 详细研究了新型换流变压器的接线方案、结构型式及其工作原理。分析了直流输电新技术研究平台的构造以及平台各部分的功能,并介绍了新型换流变压器和与之配套的滤波装置的参数。基于直流输电新技术研究平台,对传统直流输电以及基于新型换流变压器的直流输电系统在谐波抑制、节能降耗、减振降噪、改善换相方面进行了实验对比研究,对比结果表明基于新型换流变压器的直流输电系统相对于传统直流输电在这些方面具有明显的优越性,从而表明了新型换流变压器原理的正确性,具有良好的应用前景。 与传统的换流变压器相比,新型换流变压器具有独特的绕组联结方式,而在现有的电力系统仿真软件中所用的均是传统意义上的变压器模型,没有具有特殊绕组联结方式的新型换流变压器仿真模型。本论文基于互耦的概念,把新型换流变压器看作多个线圈的耦合,从而建立了新型换流变压器的多线圈耦合模型。在此基础上,根据新型换流变压器特殊的接线方式,结合有限元仿真软件,采用MATLAB里的多线圈耦合模块分别设计了新型换流变压器正常状态和发生内部故障时的仿真模型,并设计了非线性电感支路来模拟新型换流变压器铁心饱和特性,从而设计出能仿真新型换流变压器正常运行、内外部故障、励磁涌流的通用仿真模型。 新型换流变压器具有特殊的绕组连接方式,因此需要研究合适的数学方法来推导新型换流变压器正常状态和内部故障数学模型,并计算其任意的内外部短路故障。电网络分析中的稀疏列表法和添加法在建立电网络方程方面各有特色,但是关于如何应用稀疏列表法或添加法建立含互感支路的电网络方程以及根据节点或支路的变化应用稀疏列表法或添加法形成新网络方程的方法目前还没有相关文献介绍。本论文将新型换流变压器看作含互感支路的网络,根据新型换流变压器特殊的绕组连接方式和相应的耦合电路,首次分别将稀疏列表法和添加法应用于建立含互感支路的电网络方程,从而建立了新型换流变压器正常状态的基本数学模型。为了便于在实际工程中灵活运用,对基本模型进行拓展,建立了更为详细的计及中性点接地阻抗的节点拓展模型、计及副边角接三角形绕组抽头处滤波装置的支路拓展模型。基于所建立的正常状态数学模型,根据电网络有向图节点或支路的变化,分别采用稀疏列表法和添加法建立了新型换流变压器内部故障数学模型而且对新型换流变压器各种内外部短路故障进行了计算。 在研究常规变压器差动保护原理的基础上,对新型换流变压器差动保护原理进行了研究。在分析新型换流变压器绕组接线方案和三绕组之间特定匝比关系的基础上,根据新型换流变压器是否接滤波装置,分别推导出了相应的新型换流变压器两侧电流关系,进而分别提出两种差动保护接线的理论方程式,据此给出了相应的模拟式和微机式差动保护接线方案图。详细对比分析了新型换流变压器正常运行、内外部故障状况时两种保护接线方案的动作特性,并根据差动保护方案动作特性分析结果选择出适合新型换流变压器的差动保护接线方案。 对新型换流变压器励磁涌流产生机理进行了研究,并从电路基本原理的角度对励磁涌流有可能引起新型换流变压器差动保护方案误动的根本原因进行了分析,鉴于差动保护方案在鉴别新型换流变压器励磁涌流方面的不足,对一种抛开差动保护思路、综合利用变压器电压和电流信息量的新型微机型变压器保护方案—基于模型的变压器保护原理进行了研究,在数学推理验证该保护原理同样适用于新型换流变压器的前提下,将该保护原理的思路运用于新型换流变压器保护方案设计中,从而制定了基于模型的单相和三相新型换流变压器微机主保护方案。考虑到微机保护工作时用差分代替微分引起的误差可能会使新型换流变压器保护误动,对已建立的保护判据动作特性方程进行梯形积分来构成新的保护判据。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM407

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 邓木生;王玺珍;黄俊;;基于添加法的新型变压器纵向不对称故障计算[J];电力系统及其自动化学报;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈志伟;白保东;陈德志;;关于换流变压器直流偏磁形成机理及一种新型抑制措施的研究[A];第十一届沈阳科学学术年会暨中国汽车产业集聚区发展与合作论坛论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 姜方财;新型换流变压器主保护原理研究[D];湖南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贺以燕;关于国内生产高压直流换流变压器的思考[J];变压器;1997年05期
2 吕晓德,陈世坤,方治强,孙定华;换流变压器阀侧绕组端部电场的特性分析[J];变压器;1998年06期
3 同向前,薛钧义;电力调谐滤波器的最佳偏调谐设计[J];电工技术学报;2005年04期
4 许加柱;罗隆福;李季;李勇;刘福生;;自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究[J];电工技术学报;2006年09期
5 罗隆福;李勇;刘福生;许加柱;李季;;基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置[J];电工技术学报;2006年12期
6 罗隆福;李勇;许加柱;李季;刘福生;;基于相分量法的新型换流变压器数学模型[J];电工技术学报;2007年01期
7 李季;罗隆福;许加柱;李勇;刘福生;;新型换流变压器及其滤波系统的数学模型与仿真计算[J];电工技术学报;2007年05期
8 罗隆福;张杰;李勇;许加柱;李季;刘福生;;基于稀疏列表法的新型换流变压器数学模型[J];电工技术学报;2008年04期
9 李勇;罗隆福;刘福生;李季;张杰;许加柱;;变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景[J];电工技术学报;2009年03期
10 李立浧;直流输电技术的发展及其在我国电网中的作用[J];电力设备;2004年11期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 徐岩;电力变压器内部故障数字仿真及其保护新原理的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
2 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
3 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
4 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王军;;直流输电换流站系统构成及主接线方式[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年01期
2 王锌桐;王晓波;;新型继电保护实验实训装置的开发[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年01期
3 艾超;郝翠甲;汪银龙;;220kV系统断路器失灵保护回路的分析和探讨[J];安徽电力;2012年01期
4 楚金伟;肖遥;邓军;陈禾;赵宇明;倪园;张斌;夏辉;;±800kV云广UHVDC输电线路合成电场测试与分析[J];安全与电磁兼容;2012年02期
5 邓军;肖遥;楚金伟;赵宇明;张斌;倪园;夏辉;张建功;;±800kV云广UHVDC输电线路无线电干扰测量与分析[J];安全与电磁兼容;2012年02期
6 李江海,孙秦;结构型吸波材料隐身特性的优化设计算法研究[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
7 杨垠丹,严晓浪,史峥,葛海通;超深亚微米下快速电源网格节点电压求解器[J];半导体学报;2004年11期
8 吴命利;;星形三角形接线牵引变压器的运行特性与数学模型[J];北京交通大学学报;2007年02期
9 黄小羽;高沁翔;夏明超;;特高压直流输电交流滤波器失谐报警的仿真[J];北京交通大学学报;2012年02期
10 苑希超;王长龙;纪凤珠;左宪章;;利用有限元神经网络计算漏磁场方法研究[J];兵工学报;2011年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 陈堂贤;陈安庆;卢永杰;付贤东;;HVDC换流变压器分接头的滑模控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3 唐杰;许会;;二维微波场数值计算中网格剖分方法研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
4 鲁明慧;徐声鸿;;小电流接地系统单相接地故障的预防、分析、判断和处理[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
5 李国友;孙建华;;云南电网110kV线路使用接地距离Ⅲ段保护必要性探讨[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
6 杨燕霞;;电流互感器二次回路两点接地引起保护误动原因分析[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
7 汤跃文;;浅谈励磁涌流对变压器差动保护的影响[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
8 果家礼;宋菡杨;;一起断路器机构非全相保护误动事件引起的思考[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
9 李国友;孙建华;;云南电网110kV线路使用接地距离Ⅲ段保护必要性探讨[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
10 徐强;尹项根;;数字式异步电动机保护装置的研制[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
3 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 张明;电能质量扰动相关问题研究[D];华中科技大学;2010年
5 张璞;多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究[D];华南理工大学;2010年
6 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
7 胡永忠;微波阵列天线成像处理中干扰抑制及快速成像方法的研究[D];电子科技大学;2010年
8 姚善化;复杂矿井巷道中电磁波传播特性及相关技术研究[D];安徽大学;2010年
9 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
10 聂勇;新型可编程电液比例控制器关键技术研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
2 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
3 张维;基于ARM7的配电变电所和开闭所RTU研究[D];山东科技大学;2010年
4 张笑;配电网短路故障计算方法研究[D];郑州大学;2010年
5 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈泰红;基于嵌入式系统的HVDC测量控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张玉佳;特高压交直流系统相互作用问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 杨中卿;电力变压器选相投切技术研究[D];大连理工大学;2010年
9 刘忠伟;选相投切特高压线路抑制操作过电压研究[D];大连理工大学;2010年
10 张煜;基于DSP的电流互感器饱和特性分析及波形重建的研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许加柱;罗隆福;李季;李勇;刘福生;;自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究[J];电工技术学报;2006年09期
2 罗隆福;李勇;刘福生;许加柱;李季;;基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置[J];电工技术学报;2006年12期
3 罗隆福;张杰;李勇;许加柱;李季;刘福生;;基于稀疏列表法的新型换流变压器数学模型[J];电工技术学报;2008年04期
4 李勇;罗隆福;刘福生;李季;张杰;许加柱;;变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景[J];电工技术学报;2009年03期
5 张杰;罗隆福;R.K.Aggarwal;李勇;刘福生;;基于多线圈耦合的新型换流变压器仿真模型设计[J];电工技术学报;2010年11期
6 王祖光;;间断角原理变压器差动保护[J];电力系统自动化;1979年01期
7 李永丽,顾福海,刘志华,张兴华,贺家李;神经网络理论在变压器故障诊断中的应用[J];电力系统自动化;1999年24期
8 肖燕彩;文继锋;袁源;刘伟;;超高压直流系统中的换流变压器保护[J];电力系统自动化;2006年09期
9 索南加乐;张健康;张军民;粟小华;孙成;杜斌;;交直流混联系统对变压器保护性能的影响及解决措施[J];电力系统自动化;2010年03期
10 邓木生;;新型换流变压器断线故障计算[J];电力系统及其自动化学报;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 许加柱;新型换流变压器及其滤波系统的理论与应用研究[D];湖南大学;2007年
2 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
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁国坚,梁冠安;复合判据模糊逻辑的电力变压器微机差动保护[J];变压器;2000年09期
2 万凯,刘会金;计及剩磁效应的变压器模型[J];变压器;2002年05期
3 王春玲,李建华;换流变压器阀侧绕组极性反转试验端部电场的计算与分析[J];变压器;2005年02期
4 崔立君,张庸;三相变压器绕组的零序电抗计算[J];变压器;1995年03期
5 于海年;变压器组件和高压直流换流变压器发展动向(上)——国际大电网会议变压器学术委员会1996年年会简介[J];变压器;1997年01期
6 于海年;变压器组件和高压直流换流变压器发展动向(下)──国际大电网会议变压器学术委员会[J];变压器;1997年02期
7 贺以燕;关于国内生产高压直流换流变压器的思考[J];变压器;1997年05期
8 符杨,蓝之达,陈珩;计及铁心动态磁化特性的三相变压器励磁涌流的仿真研究[J];变压器;1997年09期
9 谢鹏,王善铭,王祥珩,李隆年,杨青;三绕组谐波屏蔽变压器的研究[J];电工电能新技术;2005年02期
10 马大铭,朱东起,谢磊;综合电力滤波系统中无源滤波器的优化设计[J];电工电能新技术;1997年03期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李贵存;变压器仿真与保护新算法的研究[D];华北电力大学;2001年
2 高仕斌;高速铁路牵引供电系统新型保护原理研究[D];西南交通大学;2004年
3 黄瀛;电力系统继电保护快速滤波算法研究[D];浙江大学;2005年
4 徐岩;电力变压器内部故障数字仿真及其保护新原理的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
5 徐习东;电力变压器纵差保护研究[D];浙江大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王瑞珍,文凯成,罗维;葛洲坝换流变压器事故分析[J];变压器;2000年06期
2 ;首台自主知识产权的直流换流变压器研制成功[J];电力设备;2004年10期
3 ;科技视野[J];科技资讯;2004年17期
4 罗隆福,刘福生;自耦补偿和谐波屏蔽换流变压器及其应用前景[J];大众用电;2005年07期
5 孙优良;王清璞;李文平;陈志伟;宋秀生;王建民;王冰;;±800kV换流变压器的设计工艺技术研究[J];变压器;2007年05期
6 罗隆福;王巍;毛文喜;肖华;;新型换流变压器在地铁供电中的应用[J];高电压技术;2007年05期
7 宋书才;王建民;张喜乐;陈志伟;;特高压换流变压器电磁场特性的数值应用研究[J];电力建设;2007年07期
8 李季;罗隆福;张志文;许加柱;李勇;刘福生;;新型换流变压器谐波模型及其配套滤波装置设计[J];湖南大学学报(自然科学版);2007年09期
9 刘红太;欧开健;林睿;孙勇;李文涛;;深圳站换流变压器替换到肇庆站运行的稳态分析[J];中国电力;2008年12期
10 陈显伟;;高岭背靠背换流变压器安装[J];电力建设;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 张林;蒋延超;孙刚;谷德林;;换流变压器噪声特性及控制方法研究[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
2 谢超;刘红太;盛康;胡蕴斌;;换流变压器阀侧套管故障分析[A];广东省水力发电工程学会2012年获奖优秀科技论文集[C];2012年
3 李扬;汪洋;;云广±800kV直流工程换流变压器现场安装关键技术[A];广东省水力发电工程学会2012年获奖优秀科技论文集[C];2012年
4 蒋蓁;;直流输电换流变压器绝缘结构的分析[A];2010输变电年会论文集[C];2010年
5 高源;陈庆国;池明赫;;换流变压器油流带电影响因素研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年
6 李季;罗隆福;张志文;许加柱;李勇;刘福生;;基于换流变压器高压直流输电系统建模与仿真[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘宇飞 刘宇鹏;世界首台800千伏换流变压器完成现场交接局部放电试验[N];国家电网报;2009年
2 李雄 柳毅;溪浙线浙西站全国最大换流变压器就位[N];中国电力报;2014年
3 记者 陈向阳;南网换流变压器现场修复技术获突破[N];中国电力报;2006年
4 通讯员 傅春秘、王东琦 记者 蔡计锁;天威保变换流变压器试制成功[N];河北日报;2006年
5 李杰;首台电压等级最高换流变压器问世[N];中国工业报;2008年
6 通讯员 尹翔宇;衡变首台±500千伏直流换流变压器启运[N];中国电力报;2010年
7 黎晓阳 张鸣镝;±800千伏复龙站安装换流变压器[N];国家电网报;2010年
8 张燕秉;宁东—山东直流工程换流变压器研制完毕[N];国家电网报;2010年
9 凃贤平;超高压换流变压器制造我市达到国际先进水平[N];常州日报;2009年
10 张海志薛飞;我国换流变压器技术获重大突破[N];中国知识产权报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张杰;新型换流变压器故障建模及保护原理研究[D];湖南大学;2010年
2 许加柱;新型换流变压器及其滤波系统的理论与应用研究[D];湖南大学;2007年
3 陈清玉(Tran Thanh Ngoc);新型换流变压器在直流输电系统中运行特性的研究[D];湖南大学;2012年
4 邵鹏飞;感应滤波换流变压器的绕组振动研究[D];湖南大学;2013年
5 李冬雪;换流变压器阀侧、网侧绕组的电场特性研究[D];沈阳工业大学;2012年
6 尚荣艳;新型换流变压器及其滤波系统对直流输电换相的影响研究[D];湖南大学;2008年
7 朱红萍;感应滤波换流变压器及直流调制改善交流系统稳定性研究[D];湖南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁园;换流变压器故障风险的灰色关联评估方法[D];重庆大学;2010年
2 刘旸;大型换流变压器损耗分析与计算[D];哈尔滨理工大学;2010年
3 唐聪;换流变压器网侧、阀侧电场计算与分析[D];沈阳工业大学;2011年
4 刘国伟;换流变压器内部混合电场的特性研究及绝缘分析[D];沈阳工业大学;2011年
5 韩芳旭;换流变压器谐波损耗及热问题的计算与分析[D];沈阳工业大学;2011年
6 马雪玲;地磁感应对电流对换流变压器的影响研究[D];华北电力大学(北京);2011年
7 赵建强;新型换流变压器及其滤波系统的短路故障研究[D];湖南大学;2008年
8 黄冬燕;换流变压器替换运行仿真研究[D];华南理工大学;2012年
9 吴哲;大型换流变压器的电场分析与绝缘结构改进的研究[D];沈阳工业大学;2013年
10 孙优良;特高压换流变压器绝缘特性研究[D];华北电力大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026