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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

孙何洪  
【摘要】: 随着国民经济的快速发展,对电力的需求也日益增长,电网规模不断扩大,电力系统的电磁暂态过程更加复杂,电磁衰减更加缓慢,因而,对保证电网安全与稳定运行的继电保护提出了更高的要求。一些传统的继电保护和故障诊断技术已不能满足电力系统发展的新要求。因此,基于小波理论的继电保护技术越来越受到人们的重视,并对此展开了大量的研究工作。 电力变压器是电力系统重要的电气设备,它的安全运行直接关系到系统的安全稳定性,而且变压器本身造价昂贵,一旦因故障而遭到破坏,其检修难度大、时间长,经济损失和社会影响大,并对供电的可靠性和系统的正常运行带来严重影响。因而变压器保护一直是广大专家学者和保护制造商研究的重点和难点,但变压器保护的正确动作率一直以来比其他保护低,这主要是由变压器涌流造成的。差动保护作为变压器的主保护,具有良好的选择性和速动性,但励磁涌流是变压器差动保护误动作的主要原因,因此正确区分励磁涌流和内部故障电流是保证变压器保护可靠动作的关键。 小波变换具有多尺度分析和良好时频域局部化特性,特别适合提取暂态过程中的突变信号,能够很好地检测信号的奇异性。变压器励磁涌流研究表明涌流显著区别于短路电流,具有复杂的暂态过程,它适合采用小波包进行信号的提取和分析处理。本文简要分析了变压器产生励磁涌流的机理,建立了变压器励磁涌流和各种内部故障的仿真模型,根据变压器励磁涌流和故障电流之间的差异特征,选取了合适的小波包对励磁涌流和故障电流的波形进行重构和分析处理,大量的仿真结果表明本文的方法能够快速准确地区分出变压器不同合闸条件下的励磁涌流和故障电流。 两台并联或串联运行的变压器,当一台合闸时,可能会在另一台变压器中产生和应涌流现象,这也是引起差动保护误动作的又一重要因素。和应涌流现象不像励磁涌流那样明显,只是在特定的运行条件和参数下才会产生较大的和应涌流,因此对其研究比较少。本文在前人研究的基础上,分析了和应涌流产生的机理以及发生的条件,根据和应涌流波形的特征,利用小波变换良好的奇异检测性能,对Matlab仿真得到的和应涌流波形和故障电流波形进行了对比分析处理,结果表明,和应涌流波形小波变换后的低频部分具有明显偏向时间轴一侧的特点,而故障电流不具备此特征,据此可以构成识别和应涌流与故障电流的判据,大量的仿真结果验证了该方法的正确性。


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