基于改进小波理论的变压器差动保护

发布时间：2020-05-01 00:04

【摘要】：电力系统由发电、变电、输电、配电和用户五个有机整体组成。电力变压器在电力系统中是一个至关重要的电气元件。如果电力变压器发生故障,就会严重影响电力系统的安全运行和可靠供电。因此,为了确保电力变压器的安全运行,不让事故持续扩大,给电力变压器装设继电保护装置是确有必要的。差动保护的构成原理是基于对电力变压器各侧电流的大小和相位的比较,而这种比较会受到电力变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响。电力变压器在正常工作运行和遭受外部故障时,电力变压器差动保护回路中存在的不平衡电流让差动保护在不利的条件下正常工作。为了电力变压器差动保护产生正确的灵敏动作得到保障,就有必要深入分析差动保护回路中不平衡电流的产生原因,改良电力变压器的差动保护。本文基于小波理论,对电力变压器的差动保护进行改进,展开了以下工作。首先,本文对电力变压器的工作运行状态进行了分析,全方位了解电力变压器在不正常运行或故障运行状态下的作用。本文论述了电力变压器的磁饱和特性对电力变压器励磁涌流的识别进行了研究,包括产生原理、特点及其影响因素;从不同的角度对比了现有的励磁涌流识别方法。对二次谐波、间断角原理、波形对称原理、小波变换、神经网络等典型方法进行了分析与评价,研究了电力变压器差动保护的基本原理以及防止电力变压器差动保护误动的措施。其次,通过分析励磁涌流特性,判断其与故障电流的差异,运用MATLAB软件为励磁涌流和故障电流分别搭建变压器仿真模型,对变压器的各种状态进行了仿真分析。根据小波强大的时频局部处理能力,对小波变换理论进行了分析,对励磁涌流以及各种故障电流采用db4离散小波变换。仿真分析表明,该变换能够正确反映电力变压器不同励磁涌流的状态,同时能为进一步研究提供了数据支撑。最后,本文提出了基于小波变换理论来改进电力变压器差动保护的方法。对各种电流进行小波变换后的高频分量的小波系数特征进行分析,使用基于极限学习机的分类算法对励磁电流进行识别。仿真结果表明,该识别提出的分类算法收敛速度快,识别精确。
【图文】：

统计图,装机容量,统计图,电力网络

伴随着科研水平的不断提高与进步，以及网络时代爆炸性信息的今天，，网络技术与自动化技术也日趋成熟，使得在各个工业以及生活领域，都朝信息化、智能化等方向渗透，而电力系统的发展也走向了智能化和自动化的道路。我国特有的能源产地与经济发展较快的地域相距甚远，发展高电压等级的输电网络符合我国的发展需求。近年来，我国由于加快了西部大开发的步伐，导致内部需求不断扩大，基础建设以及工业发展必然带动着用电量的增长，给电力系统的发展也提出了更高的要求，使得电力系统工业化未来的道路还有很长的一段距离。2017年，中国的年发电量为 177703 万千瓦，比上年末增长 7.6 个百分点。2018 年，全国用电总量达到 68449 亿千瓦时，同比增长 8.5 个百分点，创 2012 年以来的新高。国家电网公司计划 2019 年共投资 5909 亿元，投资电网 5126 亿元，完成45000 亿千瓦时的电力销售。目前，我国已建立起了世界上规模最大的电力网络，并且制订了统一的电力网络标准，实现了各区域的电力网络互联[1]。在大电网和高电压领域中，中国已经拥有较为完善的运行体系，在世界上处于领先地位。我国历年来的装机容量统计图如下图 1-1 所示。

模型图,电力变压器,模型,三相双绕组

基于改进小波理论的变压器差动保护压绕组的电阻和电感分别是 0.002、0.08，电力变压器采用 YDn11 接线方式。3.2 三相双绕组电力变压器励磁涌流仿真及其分析3.2.1 三相双绕组电力变压器的励磁涌流仿真根据电力系统的运行结构以及电力变压器的工作环境，在MATLAB2018a/Simulink 环境中使用 Simscape 中的 Power Systems 工具箱，将电力变压器的励磁涌流仿真模型搭建出来。其系统结构如图 3-1 所示。
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM41;TM77

【参考文献】