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1、 毕 业 设 计（论 文） 变压器励磁涌流抑制控制器设计系别：机电信息学院专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师姓名、职称：完成日期 2011 年 12 月 8 日论文题目：变压器励磁涌流抑制控制器设计专业：电气工程及其自动化本科生： 文 晨 （签名） 指导教师：李 忠 （签名） 摘 要 当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，由于铁芯饱和会产生很大的励磁涌流，在最不利的情形下，可达到到正常励磁电流的上百倍，或者说可达到变压器额定电流的5一7倍。这一大大超过正常励磁电流的空载合闸电流称为励磁涌流。励磁涌流的大小和衰减时间与外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量的大小
2、、回路的阻抗、变压器容量的大小和铁芯饱和程度轶芯的剩磁以及合闸时的相角等因素有关。同时，在变压器空载合闸这一瞬变过程中，电流、电压的波形也会发生畸变，产生谐波;在一定的条件下，还可能会引起电力系统谐振，产生过电压。变压器差动保护动作正确率长期偏低的一个主要原因是励磁涌流的存在。而识别励磁涌流有很多方法，由于受变压器铁芯材料磁饱和点的降低、TA暂态饱和等诸多因素的影响，其可靠性可能大幅降低。因此有待研究一种可靠性更高的识别，抑制励磁涌流的新方法。本文利用MATLAB软件的仿真平台，在变压器各种运行情况下进行计算机仿真，并对所产生励磁涌流的特点进行分析。基于这些仿真分析，提出抑制变压器励磁涌流的方
3、法，并且对于这些方法进行仿真分析，确实这些方确实简单易行。关键词：变压器；励磁涌流；励磁涌流抑制；差动保护Subject ：Transformer inrush current suppression controller design Specialty ：Electrical system and automation Name： wen chen （signature） Instructor：li zhong （signature） Abstract When closing or external transformer no-load voltage recovery after f
4、ault clearing ,As the core saturation will have a huge inrush current ,In the worst case, can reach to a hundred times the normal excitation current, or up to the rated current of the transformer 5 to 7 times .This greatly exceeds the normal no-load excitation current is called inrush current closin
5、g .Inrush current size and decay time and the applied voltage, phase, iron core in the size anddirection of the remanence, the power capacity of the size of the loop impedance, the transformer core saturation capacity of the size and extent of Yi and closing at the core of theremanence the phase ang
6、le and other factors .Meanwhile, the transient in the transformer no-load closing process, the current and voltage waveform distortion can occur, resulting in harmonic ;In certain conditions, may also cause power system resonance, resulting in over-voltage . Transformer differential protection accur
7、acy is a major cause of long-term low inrush currentexists .And there are many ways to identify the magnetizing inrush current, the magnetic material due to transformer core saturation point lower, TA transient saturated and many other factors, maysignificantly reduce the reliability .So to be study
8、ing a more reliable identification, the new method of magnetizing inrush currentsuppression. This simulation platform using MATLAB software, the operation of the transformer under a variety of computer simulation, and the resulting analysis of the characteristics of magnetizing inrush current. Based
9、 on these simulation analysis, the method of magnetizing inrush currentsuppression, and simulation analysis for these methods, does the party really simple .Keywords: transformer； inrush current； inrush current suppression； differential protection 目 录内容摘要IIABSTRACTIII第1章 绪 论11.1研究的背景及意义11.2励磁涌流的危害性1
10、1.3 励磁涌流产生的原因及特点21.3.2 三相变压器励磁涌流的特征51.3.3 外部故障切除后变压器恢复性涌流特点71.3.4 变压器空载励磁涌流与恢复性涌流的区别91.4 本章小结10第2章 防止励磁涌流引起的误动方法112.1励磁涌流对差动保护的影响112.2电流辨别励磁涌流的方法122.2.1 二次谐波制动的方法122.2.2 间断角原理132.2.3 波形对称原理142.2.4 基于采样值差动的励磁涌流鉴别方法152.2.5 虚拟三次谐波式涌流制动方法162.2.6 小波变换识别方法162.2.7 基于数学形态学提取涌流的方法172.3基于电流电压识别励磁涌流的方法172.3.1
11、磁通特性判别方法182.3.2 等值电路参数鉴别方法192.3.3 基于变压器模型的励磁涌流识别方法212.3.4 利用瞬时电感判据识别法222.3.5 多条件制动判据方法232.3.6功率判别方法242.4 新型技术在励磁涌流识别方面的应用252.4.1 神经网络在励磁涌流识别中的应用252.4.2 小波理论在涌流识别方面的应用252.4.3 模糊方法在励磁涌流识别方面的应用262.5 本章小结27第3章 变压器仿真计算模型研究283.1 MATLAB软件介绍283.2 仿真模型303.2.1 变压器空载模型303.2.2 变压器短路模型313.3 仿真结果分析313.3.1 励磁涌流仿真示
12、波器结果313.3.2 仿真分析343.4 本章小结35第4章 几种抑制变压器励磁涌流的方法364.1控制三相合闸时间法364.1.1 快速合闸策略364.1.2 延时合闸法384.2中性点串电阻法404.2.1 涌流峰值表达式404.2.2 仿真说明424.3回路串联电阻延迟合闸综合抑制法434.3.1 回路串联电阻延迟合闸综合抑制法原理介绍434.3.2 模型建立444.3.3 仿真说明454.4 性能评价464.4.1 控制三相开关的合闸时间法性能464.4.2 中性点串联电阻法性能464.4.3 回路串联电阻延迟合闸综合抑制法464.5 本章小结46第5章 结 论475.1主要结论47
13、5.2 总结与展望47附录1 仿真模型中各个元件的参数设置48参考文献52致 谢54I第1章 绪 论1.1研究的背景及意义 电力系统由发、输、变、配、用等环节构成，各环节相辅相成、相互影响。其中，变电环节主要由变压器来完成。因此，变压器是电力系统中不可缺少的重要电气元件。它的安全运行与否直接关系到电力系统能否连续稳定地工作和电力生产的安全，同时大容量的电力变压器也是十分昂贵的设备，应根据变压器容量等级、重要程度及故障类型装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。 近十年来，我国的电力工业正处于日新月异的发展阶段。大容量、超高压的大型变压器不断投产，系统规模不断扩大。而与之相比，变压器保护的发展却相
14、对滞后，拒动情况时有发生，误动情况相当严重。变压器是利用电磁感应原理将某一电压等级的交流电变换成同频率的另一电压等级的交流电静止电磁的装置。根据不通用途，变压器可分为多种类型。变压器除了能够改变电压等级外，还具有变换电流、变换阻抗和改变相位等作用。随着超高压、远距离输电在电力系统中的应用越来越广泛，大容量变压器的应用日益增多。电力变压器在空载合闸投入电网或外部故障切除后电压恢复时会产生很大的励磁涌流，同时波形严重畸变，可能造成差动保护误动。稳态情况下，变压器的励磁涌流很小，只有额定电流的1%左右。但是变压器空载合闸或外部短路被突然切除时，暂态励磁电流(即励磁涌流)的大小有时可以与短路电流相比拟，这个暂态过程将持续几个周波甚至几秒钟的时间。此外，变压器在运行过程中经常承受短时过负荷和短时过电压的作用。经验表明，很多的变压器严重故障就是许多次轻微故障以及各种非正常的暂态过程的损坏累积造成损失。1.2励磁涌流的危害性（1） 引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运频频失败； （2） 变压器出线短路故障切除时所产生的电压突增，诱发变压器保护误动，使变压器各侧负荷全部停电；（3） A电站一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，诱发邻近其他B电站、C电站等正在运行的变压器产生“和应涌流”(sympathetic inrush)而误跳闸，造
