基于simulink變壓器故障仿真

1、-. z圖書(shū)：密 級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)電力變壓器繼電保護(hù)動(dòng)作行為仿真分析系統(tǒng)Simulation and Analysis System for Power TransformerRelay Protection學(xué)生學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師年月日-. z工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)展研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承當(dāng)。論文作者簽名： 日期：年月日工程學(xué)院學(xué)位

2、論文協(xié)議書(shū)本人完全了解工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸工程學(xué)院所擁有。工程學(xué)院有權(quán)保存并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或局部容，可以將本學(xué)位論文的全部或局部容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)展發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：日期：年月日 日期：年月日-. z摘要電力變壓器作為電力系統(tǒng)中重要的主設(shè)備之一，在電力系統(tǒng)中承當(dāng)著變換電壓、交換功率的重要作用，其運(yùn)行情況直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定運(yùn)行。但是近年來(lái)，

3、變壓器保護(hù)的正確動(dòng)作率遠(yuǎn)低于線路保護(hù)，因此對(duì)變壓器故障仿真研究具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)變壓器保護(hù)中的一些問(wèn)題，主要完成了以下工作:以電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的三相變壓器為研究對(duì)象，介紹了變壓器主保護(hù)和后備保護(hù)根本原理，并重點(diǎn)分析了差動(dòng)保護(hù)原理、勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理。根據(jù)變壓器微機(jī)繼電保護(hù)的根本原理、邏輯構(gòu)成、保護(hù)算法及實(shí)現(xiàn)流程，利用MATLAB/Simulink里模塊，搭建了變壓器外部故障模型和部故障模型。此模型能模擬變壓器繼電保護(hù)各功能模塊及其邏輯配合關(guān)系和時(shí)序，真實(shí)仿真變壓器繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作行為。利用此模型對(duì)變壓器各種故障做了大量的仿真與研究，其仿真結(jié)果與理論分析一致，驗(yàn)證了故障仿真

4、模型的正確性與有效性。 結(jié)合電力變壓器繼電保護(hù)特點(diǎn)，在深入了解和研究國(guó)外繼電保護(hù)數(shù)字仿真方法的根底上，利用繼電保護(hù)數(shù)字仿真技術(shù)，基于MATLAB軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了電力變壓器繼電保護(hù)動(dòng)作行為仿真分析系統(tǒng)。此系統(tǒng)提供了差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、接地保護(hù)和過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的仿真模型，用戶可以設(shè)置主設(shè)備參數(shù)、保護(hù)整定值和故障類型，各種故障類型下故障電流、電壓及動(dòng)作信號(hào)等仿真結(jié)果以圖形形式顯示。該系統(tǒng)人機(jī)界面友好、操作簡(jiǎn)單、仿真分析結(jié)果直觀，能滿足繼電保護(hù)人員熟悉保護(hù)原理和進(jìn)展故障分析的需要，在繼電保護(hù)培訓(xùn)與教學(xué)等方面也具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞變壓器；繼電保護(hù)；MATLAB/Simulink；仿真分析-. zAbs

5、tractPower transformer is one of the most important main equipment in the power system, andit plays an important role of transforming voltage and e*changing power in the power system.Its operating conditions affect the safety and stability of power system directly. But in recentyears, the correct op

6、eration ratio of transformer protection is far lower than the line protection,so the simulation study of power transformer fault has very important theoretical significanceand practical value. This paper mainly does the following work aiming at some questions oftransformer protection.This paper choo

7、ses the mon three-phase transformer in the power system as theresearch object, introduces the fundamental principle of main protection and back-up protectionof transformer.This paper sets up the outside fault model and the internal fault model of transformerbased on the Matlab/Simulink according to

8、the fundamental principle, thelogical ponents, the protection algorithm and the implementation process of thetransformer microputer relay protection. This model simulates each function module of thetransformer relay protection, simulates the actions of the transformer relay protection device.The mod

9、el simulates and studies the transformer in all kinds of type of faults, the simulationresults are in accord with the theoretic analysis, proving the correctness and validity of thesimulation model.This paper deeply understands and studies domestic and foreign digital simulation methodsof relay prot

10、ection, and designs the simulation and analysis system of power transformer relayprotection based on Matlab with the use of the relay protection digital simulation technique.The system provides the simulation model ofdifferential protection, overcurrent protection, ground protection and over-e*citat

11、ion protection,the user can set the main equipment parameters, the setting value of protection and the type offaults, furthermore, the simulation results under all kinds of type of faults can show the failurecurrent, the voltage, operation signals and so on in the form of graphics. The system has af

12、riendly interface of man-machine, and it is easy to operate, its simulation results can be showedin graphics, which can meet the needs of knowing the protection principle well and making faultanalysis for relay protection workers. It also has practical value in the relay protection trainingand teach

13、ing.KeywordsTransformerRelay protectionMATLAB/SimulinkSimulation andanalysis-. z目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16653 摘要 PAGEREF _Toc16653 II HYPERLINK l _Toc7022 Abstract PAGEREF _Toc7022 III HYPERLINK l _Toc20897 1 緒論 PAGEREF _Toc20897 5 HYPERLINK l _Toc18102 1.1研究背景和意義 PAGEREF _Toc18102 5 HYPERL

14、INK l _Toc10589 1.2國(guó)外研究動(dòng)態(tài)和開(kāi)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc10589 5 HYPERLINK l _Toc24800 1.3 本文構(gòu)造安排 PAGEREF _Toc24800 6 HYPERLINK l _Toc27739 2電力變壓器保護(hù)原理 PAGEREF _Toc27739 7 HYPERLINK l _Toc655 2.1變壓器的工作原理及根本構(gòu)造 PAGEREF _Toc655 7 HYPERLINK l _Toc27128 變壓器的根本原理和構(gòu)造 PAGEREF _Toc27128 7 HYPERLINK l _Toc31201 變壓器故障和異常運(yùn)行狀態(tài)

15、 PAGEREF _Toc31201 8 HYPERLINK l _Toc27428 2.2變壓器的主保護(hù)原理分析 PAGEREF _Toc27428 8 HYPERLINK l _Toc6674 變壓器差動(dòng)保護(hù) PAGEREF _Toc6674 8 HYPERLINK l _Toc5139 變壓器差動(dòng)回路不平衡電流分析 PAGEREF _Toc5139 10 HYPERLINK l _Toc9441 3.鑒別勵(lì)磁涌流的原理與方法 PAGEREF _Toc9441 13 HYPERLINK l _Toc31866 3.1諧波識(shí)別法 PAGEREF _Toc31866 13 HYPERLINK

16、l _Toc1107 二次諧波電流鑒別勵(lì)磁涌流 PAGEREF _Toc1107 13 HYPERLINK l _Toc31431 諧波電壓鑒別勵(lì)磁涌流 PAGEREF _Toc31431 13 HYPERLINK l _Toc32671 3.2 波形特征識(shí)別法 PAGEREF _Toc32671 14 HYPERLINK l _Toc16876 基于連續(xù)角原理鑒別勵(lì)磁涌流 PAGEREF _Toc16876 14 HYPERLINK l _Toc11317 基于波形對(duì)稱原理鑒別勵(lì)磁涌流 PAGEREF _Toc11317 14 HYPERLINK l _Toc11961 基于波形凹凸性識(shí)別勵(lì)

17、磁涌流 PAGEREF _Toc11961 15 HYPERLINK l _Toc9281 3.3 磁通特性識(shí)別法 PAGEREF _Toc9281 15 HYPERLINK l _Toc18652 3.4 等值電路識(shí)別法 PAGEREF _Toc18652 15 HYPERLINK l _Toc5666 3.5 有功功率識(shí)別法 PAGEREF _Toc5666 16 HYPERLINK l _Toc23802 4變壓器仿真研究 PAGEREF _Toc23802 17 HYPERLINK l _Toc7332 4.1仿真長(zhǎng)線路末端電壓升高 PAGEREF _Toc7332 17 HYPERL

18、INK l _Toc131 4.1.1 仿真模型如圖 PAGEREF _Toc131 17仿真參數(shù)介紹及波形17 HYPERLINK l _Toc3584 4.2仿真三相變壓器T2的勵(lì)磁涌流 PAGEREF _Toc3584 21 HYPERLINK l _Toc5420 4.2.1 仿真模型如圖： PAGEREF _Toc5420 21 HYPERLINK l _Toc8177 4.2.2 仿真參數(shù)介紹及波形 PAGEREF _Toc8177 21 HYPERLINK l _Toc20790 4.3仿真三相變壓器外部故障 PAGEREF _Toc20790 26 HYPERLINK l _T

19、oc29024 仿真模型如圖: PAGEREF _Toc29024 26 HYPERLINK l _Toc15079 4.3.2 仿真參數(shù)介紹及波形 PAGEREF _Toc15079 27 HYPERLINK l _Toc20081 4.4 仿真三相變壓器T3的勵(lì)磁涌流 PAGEREF _Toc20081 29 HYPERLINK l _Toc14567 仿真模型如圖： PAGEREF _Toc14567 29 HYPERLINK l _Toc9819 4.4.2 仿真參數(shù)介紹及波形 PAGEREF _Toc9819 30 HYPERLINK l _Toc24482 4.5仿真三相變壓器T3

20、的部故障 PAGEREF _Toc24482 35 HYPERLINK l _Toc4334 4.5.1 仿真T3相間短路AB相的模型如圖： PAGEREF _Toc4334 35 HYPERLINK l _Toc11347 模型參數(shù)介紹及波形 PAGEREF _Toc11347 36 HYPERLINK l _Toc14390 4.5.3 仿真T3匝間短路的模型如圖： PAGEREF _Toc14390 39 HYPERLINK l _Toc30346 模型參數(shù)介紹及波形 PAGEREF _Toc30346 39 HYPERLINK l _Toc24842 5 變壓器仿真波形分析 PAGER

21、EF _Toc24842 42 HYPERLINK l _Toc3783 5.1 對(duì)勵(lì)磁涌流進(jìn)展FFT分析 PAGEREF _Toc3783 42 HYPERLINK l _Toc25800 5.2 對(duì)外部故障進(jìn)展FFT分析 PAGEREF _Toc25800 43 HYPERLINK l _Toc4171 5.3 對(duì)部故障進(jìn)展FFT分析 PAGEREF _Toc4171 44 HYPERLINK l _Toc25506 結(jié)論 PAGEREF _Toc25506 46 HYPERLINK l _Toc3240 致 PAGEREF _Toc3240 47 HYPERLINK l _Toc3133

22、2 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc31332 48-. z1 緒論1.1研究背景和意義電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電所、輸電線路、配電線路以及電力用戶組成的整體，發(fā)電、輸電、變電、配電、用電幾乎同時(shí)進(jìn)展。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致用戶得不到合格的電能或失去電能，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。電力系統(tǒng)通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn)升高電壓遠(yuǎn)距離輸送和降低電壓供用戶使用，變壓器是電力系統(tǒng)重要的電氣主設(shè)備之一。大型變壓器構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)昂貴、一旦發(fā)生嚴(yán)重故障而損壞，將給維修工作帶來(lái)很大困難，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。為保證電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行，防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大，必須給變壓器裝設(shè)動(dòng)作可靠、性能良好的保護(hù)裝置。 隨著計(jì)算機(jī)通信

23、技術(shù)的開(kāi)展，微機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率也有較大的提高。但是變壓器保護(hù)的正確動(dòng)作率與線路、發(fā)電機(jī)保護(hù)相比卻一直偏低，以2003年全國(guó)220kV及以上變壓器保護(hù)的運(yùn)行情況為例，其正確動(dòng)作率僅為76.2%，而同期全國(guó)電網(wǎng)輸電線路保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率為98.9%1。造成變壓器保護(hù)正確動(dòng)作率偏低的原因是多方面的：(1)保護(hù)裝置質(zhì)量不佳、設(shè)計(jì)制造不合理導(dǎo)致的誤動(dòng)或拒動(dòng)； (2)外部短路不平衡電流、勵(lì)磁電流過(guò)大導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作； (3)繼電保護(hù)人員將TA極性接反、整定值有誤導(dǎo)致的誤動(dòng)； (4)調(diào)度人員的錯(cuò)誤判斷和處理不當(dāng)。其中電力工作人員對(duì)變壓器保護(hù)原理及故障

24、現(xiàn)象了解不夠是變壓器保護(hù)動(dòng)作率偏低的原因之一，為了降低電力工作人員的主觀因素造成的保護(hù)動(dòng)作率偏低，電力工作人員必須具有良好的職業(yè)技能和豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)歷。但是繼電保護(hù)這門(mén)學(xué)科概念抽象、理論復(fù)雜，要理解和掌握繼電保護(hù)需要進(jìn)展專業(yè)的培訓(xùn)與刻苦的學(xué)習(xí)。因此有必要研究變壓器繼電保護(hù)的仿真技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)的各種仿真，便于使用者更好地熟悉變壓器保護(hù)工作原理，減少工作失誤，提高工作效率。 1.2國(guó)外研究動(dòng)態(tài)和開(kāi)展趨勢(shì)繼電保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，因此在繼電保護(hù)裝置投入使用前有必要進(jìn)展各種環(huán)境下的試驗(yàn)。以前，這種試驗(yàn)可以通過(guò)建立物理原型模擬仿真實(shí)驗(yàn)室來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些模型如發(fā)電機(jī)

25、、變壓器、斷路器等，它們價(jià)格昂貴且體積大。因此建造動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)室的缺點(diǎn)是占地廣、投資大、周期長(zhǎng)，而且一旦建成接線方式很難以改變，只能滿足特定試驗(yàn)的要求。一般作為新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)階段的各種實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)檢驗(yàn)該產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)的要求，而無(wú)法用作大規(guī)模的產(chǎn)品出廠試驗(yàn)。因此投資少、接線方式方便更改而且方便操作的實(shí)用仿真系統(tǒng)顯得十分重要，這就促使研制電力系統(tǒng)專用的數(shù)字仿真系統(tǒng)。 數(shù)字仿真是將真實(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)代替真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)展研究和實(shí)驗(yàn)的一種技術(shù)，它可以仿真電力系統(tǒng)各種運(yùn)行工況2。繼電保護(hù)裝置的數(shù)字仿真的根本要真實(shí)性、適用性和靈活性3。真實(shí)性是指該仿真能根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)建立各種模型，并能正確模擬故障后保護(hù)裝置的動(dòng)

26、作行為;適用性是指在不同環(huán)境下該仿真都能客觀的反映保護(hù)裝置的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性;靈活性是指該仿真可以方便的查詢和更改保護(hù)裝置的參數(shù)設(shè)置，也可以根據(jù)不同的保護(hù)原理編輯保護(hù)裝置的動(dòng)作邏輯。繼電保護(hù)的數(shù)字仿真系統(tǒng)一般由測(cè)量局部、邏輯局部和執(zhí)行局部組成4繼電保護(hù)原理構(gòu)造框圖如圖1.1所示。圖1.1繼電保護(hù)原理構(gòu)造框圖測(cè)量局部的作用是測(cè)量被保護(hù)對(duì)象的各類運(yùn)行參數(shù)，在故障情況下測(cè)得的是故障參數(shù)，將它與給定的繼電保護(hù)整定值相比擬，將比擬結(jié)果輸出給邏輯局部。邏輯局部按照繼電保護(hù)預(yù)先設(shè)置的邏輯關(guān)系進(jìn)展判斷，確定保護(hù)是否使斷路器跳閘或者發(fā)出信號(hào)，并將判斷結(jié)果輸出給執(zhí)行局部。執(zhí)行局部完成繼電保護(hù)發(fā)出的斷路器的跳閘命

27、令或信號(hào)。所以，繼電保護(hù)仿真可以根據(jù)定值判別和邏輯判別的方法進(jìn)展建模仿真5。1.3 本文構(gòu)造安排論文分為5章:第1章介紹了本論文的研究背景和意義，闡述了國(guó)外繼電保護(hù)數(shù)字仿真技術(shù)的開(kāi)展現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要分析了目前比擬普遍的電力系統(tǒng)仿真軟件以及基于各種軟件的仿真系統(tǒng)。第2章介紹了變壓器的根本原理及構(gòu)成，分析了變壓器差動(dòng)保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、接地保護(hù)和過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的保護(hù)原理，并重點(diǎn)闡述了變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)。第3章介紹了變壓器磁化特性、勵(lì)磁涌流和 MATLAB/Simulink的相關(guān)知識(shí)，第4章介紹了利用MATLAB，以變壓器保護(hù)原理為根底，搭建變壓器保護(hù)的數(shù)字保護(hù)仿真模型的方法，并對(duì)變壓器各種仿真模型進(jìn)展仿真分析

28、，比照仿真結(jié)果與理論分析是否一致，驗(yàn)證仿真模型的正確性。 最后進(jìn)展總結(jié)，概括說(shuō)明了本次實(shí)驗(yàn)的情況和價(jià)值，分析其優(yōu)點(diǎn)和特色，并指出了其中存在的問(wèn)題和今后的改良方向。2電力變壓器保護(hù)原理2.1變壓器的工作原理及根本構(gòu)造2.1.1變壓器的根本原理和構(gòu)造 變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理，將一種交流電壓電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種交流電壓電能。變壓器的工作原理可以總結(jié)為動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電八個(gè)字:當(dāng)變壓器一次側(cè)通入變化的交流電時(shí)，這個(gè)變化的電流在以鐵芯構(gòu)成的主磁通回路產(chǎn)生交變的主磁通，主磁通同時(shí)穿過(guò)一次繞組和二次繞組，由電磁感應(yīng)原理可知，在變壓器的一次繞組中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)二次繞組中也產(chǎn)生

29、了互感電動(dòng)勢(shì)。變壓器原理圖如圖2.1所示。圖2.1變壓器根本原理假設(shè)一次側(cè)通入正弦電壓，則產(chǎn)生磁通，由電磁感應(yīng)原理可知： 2-1 2-2有效值為： 2-3 2-4變壓器的電壓變比： 2-5由以上的分析可知，變壓器是通過(guò)電磁感應(yīng)原理制成的，磁路一般由磁導(dǎo)率比擬高的鐵磁材料構(gòu)成，為了減少交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗，變壓器鐵心由厚度為0.35mm的冷軋硅鋼片疊裝而成。繞組是變壓器的電路局部，它一般有由包有絕緣材料的高導(dǎo)電率材料如銅(或鋁)線繞制而成，各繞組之間應(yīng)有良好的絕緣能力，保證為電力變壓器提供暢通的電流回路。裝配時(shí)低壓繞組靠近鐵芯，高壓繞組套在低壓繞組的外面，為加強(qiáng)絕緣和散熱，一

30、般將鐵芯及繞組置于裝有變壓器油的油箱中。變壓器的引線從油箱穿過(guò)油箱蓋時(shí)，必須經(jīng)過(guò)絕緣套管，以使高壓引線和接地油箱絕緣。2.1.2變壓器故障和異常運(yùn)行狀態(tài)電力變壓器故障分為油箱故障和油箱外故障。變壓器油箱故障包括繞組之間發(fā)生的相間短路、單相繞組中發(fā)生的匝間短路、繞組與鐵芯或外殼之間發(fā)生的單相接地短路等;變壓器油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的接地短路和相間短路故障等。由于變壓器本身構(gòu)造的特點(diǎn)，油箱部發(fā)生故障是十分危險(xiǎn)的，故障產(chǎn)生電弧可能引起變壓器油的劇烈氣化，而此氣體即為瓦斯，它可能導(dǎo)致變壓器外殼局部變形、甚至引起變壓器爆炸。因此，變壓器發(fā)生部故障時(shí)，必須盡快將變壓器從電力系統(tǒng)切除。變壓器異常

31、運(yùn)行包括過(guò)負(fù)荷、油箱漏油造成的油面降低、外部短路引起的過(guò)電流等，變壓器處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，保護(hù)應(yīng)發(fā)出信號(hào)。2.2變壓器的主保護(hù)原理分析2.2.1變壓器差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)用來(lái)反映變壓器繞組的相間短路故障、中性點(diǎn)接地側(cè)繞組的接地故障以及引出線的相間短路故障等。但是應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于變壓器部繞組很少的匝間短路故障，電流變化量不大，差動(dòng)保護(hù)可能反響不了。所以一般把差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)(非電量保護(hù))作為變壓器的主保護(hù)。本論文中以常見(jiàn)的雙繞組變壓器為對(duì)象進(jìn)展研究分析。如圖2.1以雙繞組變壓器為例，變壓器原邊繞組線圈匝數(shù)為、副邊繞組線圈匝數(shù)為。設(shè)變壓器的變比為，對(duì)一個(gè)單相變壓器而言。設(shè)原邊繞組的電流互感器變比

32、為，副邊繞組的電流互感器變比為。各側(cè)電流以流入變壓器的方向?yàn)檎较?，電流互感器同名端都?biāo)在母線側(cè)。把變壓器兩側(cè)的電流互感器按差接法接線，在正常或外部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之差，其值接近為零，繼電器不動(dòng)作；部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之和，其值為短路電流，繼電器動(dòng)作。1 變壓器區(qū)外發(fā)生短路或正常運(yùn)行狀態(tài)此時(shí)變壓器原邊繞組和副邊繞組的一次電流和的方向如圖2(a)所示。由于勵(lì)磁電流在正常情況下比擬小，僅占額定電流的 2%10%，如果不計(jì)變壓器的勵(lì)磁電流，由此得到：2-6電流互感器的同極性端都取靠近母線側(cè)，且互感器極性均按照減極性法標(biāo)注，減極性法即：當(dāng)一次電流從電流互感器的同名端流

33、入時(shí)，其二次電流的方向?yàn)閺耐肆鞒?。因此，電流互感器的二次電流和的方向如圖2(a)所示。其中，此時(shí)流入差動(dòng)繼電器中的電流為：2-7將(2.6)式代入(2.7)式可得：2-8從上分析可知，理想情況下只要滿足：變壓器的勵(lì)磁電流、。則可以實(shí)現(xiàn)流入差動(dòng)繼電器 KD 的電流為零。圖 2 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理圖2 變壓器區(qū)發(fā)生短路變壓器在區(qū)發(fā)生短路時(shí)，一次短路電流和的方向均是流向短路點(diǎn)，如圖 2(b)所示。此時(shí)由減極性標(biāo)注法可知二次電流的方向如圖2(b)所示。流入差動(dòng)繼電器 KD 中的電流為：2-9為了讓區(qū)外短路時(shí)流入差動(dòng)繼電器的電流為零，已滿足的條件。則上式演變?yōu)椋?-10由上式可知區(qū)短路時(shí)流入差動(dòng)繼電

34、器的電流為短路電流的二次值。綜合以上分析，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或者區(qū)外發(fā)生短路故障時(shí)，流入差動(dòng)保護(hù)的電流在理想情況下可以為 0，現(xiàn)實(shí)中考慮到電流互感器的誤差、變壓器的接線方式、有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)整等因素，使得正常運(yùn)行和區(qū)外適時(shí)流入差動(dòng)保護(hù)回路的電流不可能為 0，實(shí)際上是比擬小的不平衡電流，一般差動(dòng)保護(hù)的整定原則就是躲開(kāi)此不平衡電流。當(dāng)變壓器部發(fā)生故障時(shí)，流入差動(dòng)回路的電流為短路電流的二次值，此電流非常大，能使差動(dòng)保護(hù)可靠動(dòng)作。因此差動(dòng)保護(hù)對(duì)其保護(hù)圍的故障具有絕對(duì)的選擇性和動(dòng)作迅速的優(yōu)點(diǎn)，所以差動(dòng)保護(hù)一直作為大容量變壓器保護(hù)的主保護(hù)之一。2.2.2變壓器差動(dòng)回路不平衡電流分析 變壓器常見(jiàn)的不平衡

35、電流包括:勵(lì)磁涌流、電流互感器誤差及變比未完全匹配、有載調(diào)壓變壓器改變分接頭和變壓器,接線導(dǎo)致變壓器兩側(cè)電流不平衡。1.勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理及常用的閉鎖措施 變壓器的一、二次側(cè)是通過(guò)電磁聯(lián)系起來(lái)的，在正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流比擬小，一般不超過(guò)額定電流的(2% 10%)31。在區(qū)外短路時(shí)由于電壓降低，勵(lì)磁電流更小，但是變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，靠近電源一側(cè)可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，數(shù)值可達(dá)額定電流的68倍，勵(lì)磁電流如潮水一樣涌來(lái)，故稱作勵(lì)磁涌流。所以差動(dòng)保護(hù)回路中會(huì)流過(guò)很大的差動(dòng)電流，可能引起保護(hù)誤動(dòng)作。勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的機(jī)理可以用如下列圖2.3來(lái)說(shuō)明。 在穩(wěn)態(tài)工作情況下，鐵芯中的磁通滯后

36、于外加電壓90，如圖2.3(a)所示。如果空載合閘瞬間(t=0)正好發(fā)生在電壓瞬時(shí)值為零(=0)時(shí)，此時(shí)本應(yīng)磁通為-。根據(jù)楞次定律電感中磁通不能突變，所以為了保證此時(shí)磁通為零，變壓器將產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)制性的非周期分量磁通，該非周期分量磁通在t=0時(shí)的幅值為+。它與周期分量磁通合成后在t=0時(shí)的合成磁通保持為零。由于非周期分量磁通衰減很慢，所以半個(gè)周波后周期分量磁通和非周期分量磁通疊加使鐵芯中的合成磁通到達(dá)2。如果鐵芯中原先有剩余磁通，則鐵芯中的磁通將到達(dá)，如圖2.3 (b)所示。這么大的磁通使鐵芯嚴(yán)重飽和，由圖2. 3 (c)的磁化曲線可見(jiàn)，勵(lì)磁電流。急劇增大，成為勵(lì)磁涌流。此后隨著非周期分量磁通逐

37、漸衰減，合成磁通幅值也逐漸衰減，勵(lì)磁電流的幅值也逐漸衰減，直到穩(wěn)態(tài)的勵(lì)磁電流幅值。勵(lì)磁涌流的波形如圖2.3(d)所示。圖2.3變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理2. 變壓器勵(lì)磁涌流的特點(diǎn) 1勵(lì)磁涌流很大，其中含有大量的直流分量； 2勵(lì)磁涌流中含有大量的高次諧波，其中以2次諧波為主，而短路電流中2次諧波成分很小。表2.1中列出了短路電流和勵(lì)磁涌流中各次諧波分量的比例； 3勵(lì)磁涌流的波形有連續(xù)角，涌流越大，連續(xù)角越?。?4) 勵(lì)磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)，飽和越深，電抗越小，衰減越快。一般情況下，變壓器容量越大，衰減的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，但總的趨勢(shì)是涌流的衰減速度往往比短路電流衰減慢一些。表2.1 變壓

38、器部短路電流和勵(lì)磁涌流諧波分析結(jié)果諧波分量占基波分量的百分比%勵(lì)磁涌流短路電流例1例2例3例4不飽和飽和基波1001001001001001002次諧波36305023943次諧波76.99.41.04324次諧波96.25.4795次諧波542直流668062733803.勵(lì)磁涌流的危害性 1使變壓器在投運(yùn)時(shí)引發(fā)變壓器的繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，變壓器的投運(yùn)頻頻失?。?2變壓器出線短路故障切除時(shí)所產(chǎn)生的電壓突增，誘發(fā)變壓器保護(hù)誤動(dòng)，使變壓器各側(cè)負(fù)荷全部停電； 3數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流會(huì)導(dǎo)致變壓器及斷路器因電動(dòng)力過(guò)大而受損； 4勵(lì)磁涌流及其引起的操作過(guò)電壓會(huì)對(duì)變壓器及斷路器等電氣設(shè)備造成損壞； 5勵(lì)磁涌

39、流中的直流分量導(dǎo)致電流互感器磁路被過(guò)度磁化而大幅降低測(cè)量精度和繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率； 6造成電網(wǎng)電壓驟升或驟降，影響其他電氣設(shè)備正常工作； 7勵(lì)磁涌流中的大量諧波對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染； 8引起臨近正在運(yùn)行的變壓器產(chǎn)生和應(yīng)涌流而跳閘 因此，必須對(duì)勵(lì)磁涌流采取相應(yīng)的措施，把危害降到最低。 3.鑒別勵(lì)磁涌流的原理與方法 如前所述，變壓器差動(dòng)保護(hù)的主要矛盾集中在鑒別勵(lì)磁涌流和部故障上。近十多年來(lái)，國(guó)外專家學(xué)者致力于變壓器繼電保護(hù)的研究，提出了多種鑒別勵(lì)磁涌流的原理與方法，下面簡(jiǎn)要的概述一下這些原理與方法。3.1諧波識(shí)別法 諧波識(shí)別法是通過(guò)電流或電壓中諧波含量的多少來(lái)區(qū)分部故障和勵(lì)磁涌流?？?/p>

40、以分為兩種，一是利用二次諧波電流鑒別勵(lì)磁涌流；二是通過(guò)分析變壓器端電壓中的諧波分量而形成的電壓制動(dòng)式保護(hù)。3.1.1二次諧波電流鑒別勵(lì)磁涌流分析說(shuō)明，勵(lì)磁涌流中含有較大的二次諧波分量，通過(guò)計(jì)算差動(dòng)電流中的二次諧波電流與基波電流的幅值之比可判別是否存在勵(lì)磁涌流。當(dāng)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)應(yīng)有，式中、為差流中基波和二次諧波模值；是二次諧波制動(dòng)比，可以調(diào)整，一般整定為15%17% 。二次諧波制動(dòng)原理簡(jiǎn)單明了，目前在國(guó)外變壓器的常規(guī)保護(hù)中運(yùn)用較普遍，有較多的運(yùn)行經(jīng)歷，微機(jī)保護(hù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該種原理。3.1.2諧波電壓鑒別勵(lì)磁涌流其根本思想是當(dāng)變壓器因勵(lì)磁涌流出現(xiàn)嚴(yán)重飽和時(shí)，端電壓會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重畸變，其中包含較大的諧波分

41、量，可以用來(lái)鑒別勵(lì)磁涌流。其原理簡(jiǎn)述如下，如果變壓器的三相電壓滿足： (3.1)或 (3.2)此時(shí)判為勵(lì)磁涌流，保護(hù)閉鎖。其中是電壓基波分量的幅值；、分別是門(mén)檻值；是一個(gè)監(jiān)視量，目的是為了克制在涌流時(shí)端電壓畸變引起的電壓的下降導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作， (3.3)其中 基波分量計(jì)算采樣值；電壓原始采樣值。分析和實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，在涌流情況下，雖然*些項(xiàng)可能出現(xiàn)，但均可由對(duì)應(yīng)的可靠制動(dòng)。對(duì)于各種部短路，一般總有和，保護(hù)能夠快速跳閘。與二次諧波電流制動(dòng)相比，諧波電壓制動(dòng)原理對(duì)于LC的振蕩相對(duì)不敏感，二次諧波電流制動(dòng)的*些缺乏得以一定的改善。但電壓制動(dòng)原理與電源阻抗的大字密切相關(guān)，如果采用一個(gè)習(xí)慣性的假設(shè)，認(rèn)為系統(tǒng)總

42、阻抗為零，則在故障時(shí)一定滿足，即保護(hù)拒動(dòng)，因此，在構(gòu)成該原理的保護(hù)時(shí)必然要求對(duì)系統(tǒng)阻抗有比擬準(zhǔn)確的了解，這導(dǎo)致了在整定上的復(fù)雜。3.2 波形特征識(shí)別法根據(jù)變壓器在勵(lì)磁涌流和部故障時(shí)，差動(dòng)電流波形所具有的不同特征來(lái)區(qū)分勵(lì)磁涌流和部故障的方法3.2.1基于連續(xù)角原理鑒別勵(lì)磁涌流通過(guò)檢測(cè)差流連續(xù)角的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)鑒別涌流的目的，一般采用的判據(jù)為：65；140 (3.4)式中：是涌流連續(xù)角；是涌流波寬。只要65就判為勵(lì)磁涌流，閉鎖差動(dòng)保護(hù)；而當(dāng)65且140時(shí)，則判為故障電流，開(kāi)放差動(dòng)保護(hù)。連續(xù)角原理利用了涌流時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的連續(xù)角，通過(guò)測(cè)量連續(xù)角的大小可以實(shí)現(xiàn)鑒別涌流。得到了廣泛的應(yīng)用，但面臨著因TA傳變引

43、起的連續(xù)角變形問(wèn)題。當(dāng)TA飽和時(shí)，連續(xù)角區(qū)域產(chǎn)生反向電流，飽和越嚴(yán)重，反向電流越大，使得連續(xù)角消失；部故障電流則可能會(huì)產(chǎn)生連續(xù)角，這些必然會(huì)使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。此外，目前保護(hù)均是利用微機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了準(zhǔn)確的測(cè)量連續(xù)角，需要很高的采樣率，這就對(duì)CPU的運(yùn)算速度提出了很高的要求；同時(shí)由于涌流連續(xù)角處的電流非常小，幾乎為零，而A/D轉(zhuǎn)換在零點(diǎn)附件的轉(zhuǎn)換誤差很大，因此，必須用高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，這些都使得連續(xù)角原理所需的硬件本錢(qián)提高了。3.2.2基于波形對(duì)稱原理鑒別勵(lì)磁涌流波形對(duì)稱原理目前主要有積分型波形對(duì)稱原理和微分型波形對(duì)稱原理兩種。積分型波形對(duì)稱原理是將一個(gè)周波采樣信號(hào)的波形經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)和平

44、移變換后，進(jìn)展積處分理，定義波形對(duì)稱系數(shù)，根據(jù)部故障電流和勵(lì)磁涌流的不同特征，參加模糊識(shí)別法，設(shè)置一個(gè)出口計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器對(duì)不同的波形對(duì)稱系數(shù)采取不同的計(jì)數(shù)方法，當(dāng)計(jì)數(shù)器累加值大于*一閥值時(shí)，判斷為勵(lì)磁涌流，閉鎖保護(hù)出口。對(duì)積分型波形對(duì)稱原理來(lái)說(shuō)，只要?jiǎng)?lì)磁涌流有明顯的特征，故障電流畸變較小，諧波含量較小，該方法就可以實(shí)現(xiàn)快速出口和可靠閉鎖于涌流。但是，當(dāng)故障電流畸變嚴(yán)重時(shí)，則有可能延時(shí)出口，其實(shí)用性還有待作進(jìn)一步的研究。微分性波形對(duì)稱原理首先將差流進(jìn)展向前微分，濾除直流分量，將微分后差流的前半波與后半波作比照比擬，根據(jù)比擬結(jié)果判斷是否發(fā)生了勵(lì)磁涌流，有以下來(lái)兩種實(shí)現(xiàn)途徑：方法一： (3.5)為差

45、電流導(dǎo)數(shù)前半波第i點(diǎn)的數(shù)值，為后半波對(duì)應(yīng)第i點(diǎn)的數(shù)值，K為比擬閉值。當(dāng)?shù)趇點(diǎn)的數(shù)值滿足上式時(shí)稱為對(duì)稱，否則為不對(duì)稱。連續(xù)比擬半個(gè)周波，對(duì)于部故障上式恒成立；對(duì)于勵(lì)磁涌流，至少有周波以上的點(diǎn)不成立。方法二：其實(shí)現(xiàn)方法是利用 (3.6)代替上式，滿足條件則出口跳閘，不滿足則判為涌流，保護(hù)閉鎖。微分型波形對(duì)稱原理的這兩種方法都是基于對(duì)勵(lì)磁涌流導(dǎo)數(shù)波寬及連續(xù)角的分析。然而涌流波形與多種因素相關(guān)，具有不確定性、多樣性，如果K值取的太大，保護(hù)可能誤動(dòng)，而且故障電流也并非總是正弦波，實(shí)際情況中必須考慮故障情況的多樣性和故障波形的復(fù)雜性，當(dāng)系統(tǒng)有分布電容較大的電纜線路存在時(shí)，故障波形中含有大量的諧波，此時(shí)，如

46、果K值選的過(guò)小，保護(hù)可能拒動(dòng)作。所以該原理的應(yīng)用也不是很理想。3.2.3基于波形凹凸性識(shí)別勵(lì)磁涌流由于在故障發(fā)生半周波，無(wú)論故障發(fā)生時(shí)刻如何變化，故障波形均可到達(dá)一次峰值，而對(duì)于涌流波形來(lái)說(shuō)大多數(shù)情況下也均可在空投后半周波到達(dá)一次峰值，即使個(gè)別情況下峰值出現(xiàn)在半周波以后，取半周波時(shí)刻的差流值作為差流峰值也不影響前半周波差流波形的凹凸性。所以可以用啟動(dòng)時(shí)刻和差流到達(dá)峰值時(shí)刻之間這段差流波形的凹凸性來(lái)區(qū)分勵(lì)磁涌流和部故障電流。在發(fā)生空投勵(lì)磁涌流時(shí)，勵(lì)磁涌流波形前半局部的始部呈凹弧的尖頂波特性，而故障電流根本屬基頻正弦波呈現(xiàn)凸弧特性。依此原理構(gòu)造判據(jù)，通過(guò)計(jì)算三個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)是否符合凹弧的數(shù)學(xué)特性來(lái)

47、判斷波形是否為勵(lì)磁涌流。這一原理只需要半個(gè)周波的采樣點(diǎn)即可判斷出波形的凹凸性，在時(shí)間上可以到達(dá)快速判別的目的。但是該方法的運(yùn)算需要高的采樣率，在實(shí)際應(yīng)用中受到采樣頻率的限制。3.3 磁通特性識(shí)別法磁通特性原理是通過(guò)綜合利用變壓器電壓和電流的信息來(lái)鑒別勵(lì)磁涌流的。磁通特性原理考慮的是變壓器的勵(lì)磁特性，以變壓器每個(gè)繞組的電壓回路方程為根底，如下式所示，理論上可以完全消除勵(lì)磁涌流的影響。 (3.7)式中，R，L分別為該繞組的電阻和漏感，為該繞組電壓、電流和磁通的瞬時(shí)值。該式在變壓器正常運(yùn)行、外部短路、空載合閘和過(guò)勵(lì)磁情況下等均滿足，但在部故障時(shí)不滿足，從而可以區(qū)分部故障和勵(lì)磁涌流。目前，利用磁通特性

48、原理鑒別勵(lì)磁涌流仍是一個(gè)比擬活潑的研究方向，磁通特性制動(dòng)原理的判斷和計(jì)算過(guò)程都比擬簡(jiǎn)潔，檢測(cè)速度較快，適宜用微機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)。但是該原理需要知道變壓器繞組的漏感和磁制動(dòng)曲線，這在實(shí)際中不太可能行得通，還有待繼續(xù)研究。3.4 等值電路識(shí)別法 等值電路原理是一種基于變壓器導(dǎo)納型等值電路的勵(lì)磁涌流判別方法，該方法是通過(guò)監(jiān)測(cè)對(duì)地等值導(dǎo)納的參數(shù)變化來(lái)鑒別變壓器的部故障，鐵芯線圈的漏抗和空心線圈的接近，故此時(shí)變壓器的等值導(dǎo)納參數(shù)的互導(dǎo)納幾乎與變壓器的鐵芯飽和程度無(wú)關(guān)。鐵芯未飽和時(shí)，變壓器各側(cè)對(duì)地導(dǎo)納幾乎為零，當(dāng)鐵芯飽和時(shí)，變壓器各側(cè)對(duì)地導(dǎo)納明顯增大，當(dāng)鐵芯嚴(yán)重飽和時(shí)，變壓器各側(cè)對(duì)地導(dǎo)納幾乎與空芯變壓器的對(duì)地導(dǎo)

49、納一致，且是一個(gè)不等于零的常數(shù)。因此可以計(jì)算出變壓器各側(cè)的對(duì)地導(dǎo)納，通過(guò)其值的變化來(lái)判別變壓器是否發(fā)生部故障。 這種算法計(jì)算速度快，即使在部故障疊加勵(lì)磁涌流的情況下，也能快速的識(shí)別是發(fā)生部故障還是勵(lì)磁涌流。但是該算法是建立在變壓器等值電路的根底上，因此變壓器等值參數(shù)的精度必然會(huì)影響到該算法的準(zhǔn)確程度，微機(jī)保護(hù)的可實(shí)現(xiàn)性還需要做進(jìn)一步的研究。 3.5 有功功率識(shí)別法由于變壓器部故障時(shí)消耗大量有功功率這一特性，提出了基于有功功率消耗總量的保護(hù)方案，通過(guò)計(jì)算從各個(gè)端口流進(jìn)變壓器的有功功率的總和，來(lái)區(qū)分變壓器的部故障電流和勵(lì)磁涌流。由于勵(lì)磁涌流時(shí)的平均功率幾乎為零，而部故障時(shí)消耗大量有功功率，通過(guò)設(shè)置

50、一個(gè)流進(jìn)變壓器的平均功率的閥值，便可檢測(cè)出變壓器的部故障。該方法物理感念明確，算法為積分值，穩(wěn)定性好，但在具體應(yīng)用的過(guò)程中還有需要完善的地方。由以上分析可以看出，目前廣泛使用的鑒別勵(lì)磁涌流的方法在理論上效果較理想，但真正用到實(shí)際中還有一定距離。由于變壓器運(yùn)行的復(fù)雜性和故障的類型的多樣性，為了改善保護(hù)性能，滿足電力系統(tǒng)不斷開(kāi)展的需要 ,近十多年國(guó)外學(xué)者對(duì)變壓器保護(hù)的原理從各方面進(jìn)展了深入的研究和試驗(yàn) ,提出了許多不同的方案。其多數(shù)進(jìn)展的動(dòng)摸試驗(yàn)和仿真證明具有較高的靈敏度和可靠性 ,但離微機(jī)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)還有一段距離。而原來(lái)已用于實(shí)際的一些方法隨著電力系統(tǒng)的開(kāi)展也面臨著新的考驗(yàn)。因此 ,為適應(yīng)未來(lái)電力

51、系統(tǒng)的開(kāi)展要求 ,盡快研制出新原理的微機(jī)變壓器保護(hù)已成為一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)和迫切的要求。4變壓器仿真研究4.1仿真長(zhǎng)線路末端電壓升高4.1.1 仿真模型如圖圖4-1 長(zhǎng)線路仿真模型4.1.2仿真參數(shù)介紹及波形模型窗口參數(shù)如下列圖:圖4-2仿真模型參數(shù)窗口Three-Phase Source參數(shù)如下列圖：圖4-3 Three-Phase Source參數(shù)Three-Phase BreakerQF4的參數(shù)：圖4-4 Three-Phase BreakerQF4的參數(shù)Distributed Parameters Line的參數(shù)：圖4-5 Distributed Parameters Line的參數(shù)：Mul

52、timeter的參數(shù)如下列圖：圖4-6 Multimeter的參數(shù)其中，Us_ph1_gnd代表Scope中的實(shí)線，Ur_ph1_gnd代表虛線。Powergui的參數(shù)：將Simulation type選為Continuous,將Lond flow frequency改為50Hz即可。Scope的波形如下：長(zhǎng)度為300km圖4-7 Scope的波形將Distributed Parameters Line參數(shù)中的Line Length改為500km,則Scope的波形為：圖4-8 Scope的波形改為1000km，波形為：圖4-9 Scope的波形可見(jiàn)，分布參數(shù)導(dǎo)線長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其末端電壓Us升高越

53、明顯。4.2仿真三相變壓器T2的勵(lì)磁涌流4.2.1 仿真模型如圖：圖4-10三相變壓器T2的勵(lì)磁涌流模型4.2.2 仿真參數(shù)介紹及波形模型窗口參數(shù)不變。由勵(lì)磁涌流的特性可知：當(dāng)變壓器在電壓過(guò)零點(diǎn)合閘時(shí)，產(chǎn)生最大的勵(lì)磁電流；當(dāng)變壓器在電壓最大值時(shí)合閘，不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁電流。因此先仿真三相變壓器的電壓。三相電源參數(shù)、Powergui參數(shù)不變。分布參數(shù)導(dǎo)線長(zhǎng)度設(shè)為300km。QF3參數(shù)如下列圖：圖4-11 QF3參數(shù)三相變壓器T2的參數(shù)如下列圖：圖4-12 三相變壓器T2的參數(shù)萬(wàn)用表選擇測(cè)量的量由上到下依次為Uag_w2: T2、Ubg_w2: T2、Ucg_w2: T2。Demu*參數(shù)的輸出量設(shè)為3

54、。則示波器的波形為：圖4-13 示波器的波形由上圖可得：Uag_w2: T2、Ubg_w2: T2和Ucg_w2: T2過(guò)零點(diǎn)時(shí)間可分別為0.02、0.0267、0.0234。為峰值的時(shí)間可分別為0.025、0.0317、0.0384。改變QF3的參數(shù)，如下列圖：圖4-14 QF3的參數(shù)上圖表示在0.02秒時(shí)斷路器閉合。萬(wàn)用表選擇測(cè)量的量由上到下依次為Ie*c_A: T2、Ie*c_B: T2、Ie*c_C: T2。其他模塊參數(shù)不變。則示波器的波形為：圖4-15 示波器的波形將QF3的Transition times分別改為：0.0267，則示波器波形為：圖4-16 示波器的波形改為0.023

55、4，則波形如下列圖：圖4-17 示波器的波形從上述波形可以看出，變壓器在*一相的電壓過(guò)零點(diǎn)合閘時(shí)，此相產(chǎn)生最大的勵(lì)磁電流約為1200A，且經(jīng)過(guò)0.2s左右衰減至穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，峰值約為20A。將QF3的Transition times分別改為：0.025、0.0317、0.0384，則示波器的波形分別為:圖4-18過(guò)渡時(shí)間為0.025s圖4-19過(guò)渡時(shí)間為0.0317s圖4-20過(guò)渡時(shí)間為0.0384s從上述波形可以看出，當(dāng)變壓器在*一相電壓峰值時(shí)合閘，此相不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，而其他兩相則一定會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。4.3仿真三相變壓器外部故障4.3.1仿真模型如圖:圖4-21 三相變壓器外部故障

56、模型4.3.2 仿真參數(shù)介紹及波形模型窗口參數(shù)如下列圖圖2-22 模型窗口參數(shù)三相電源參數(shù)不變。分布參數(shù)導(dǎo)線參數(shù)不變。三相三繞組變壓器T2參數(shù)不變。三相RLC串聯(lián)負(fù)載參數(shù)如下列圖：圖4-23 三相RLC串聯(lián)負(fù)載參數(shù)萬(wàn)用表選擇測(cè)量的量為Iag_w1: T2、Ibg_w1: T2、Icg_w1: T2、Iag_w2: T2、Ibg_w2: T2、Icg_w2: T2、Iag_w3: T2、Ibg_w3: T2、Icg_w3: T2。選擇Plot selected measurements。Powergui的參數(shù)變化如下列圖：圖4-24 Powergui的參數(shù)變化仿真變壓器A相接地短路Three-P

57、hase Fault的參數(shù)如下列圖： 圖4-25 Three-Phase Fault的參數(shù)4.4 仿真三相變壓器T3的勵(lì)磁涌流4.4.1仿真模型如圖：圖4-26 三相變壓器T3的勵(lì)磁涌流4.4.2 仿真參數(shù)介紹及波形模型窗口參數(shù)如下列圖：圖4-27 仿真模型窗口三相電源參數(shù)不變。分布參數(shù)導(dǎo)線參數(shù)不變。三相三繞組變壓器參數(shù)不變。三相RLC并聯(lián)支路的參數(shù)如下列圖：圖4-28 三相RLC并聯(lián)支路的參數(shù)三相兩繞組變壓器T3的參數(shù)如下列圖：圖4-29 三相兩繞組變壓器T3的參數(shù)Powergui的參數(shù)：將Simulation type選為Continuous,將Lond flow frequency改為5

58、0Hz即可。先仿真三相變壓器T2的電壓和穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流。斷路器QF6的參數(shù)如下列圖:圖4-30 斷路器QF6的參數(shù)萬(wàn)用表測(cè)量的量為Uag_w1: T3、Ubg_w1: T3、Ucg_w1: T3、Ie*c_A: T3。選擇Plot selected measurements。萬(wàn)用表繪制的波形如下：圖4-31 萬(wàn)用表繪制的波形由上圖可得：Uag_w1: T3、Ubg_w1: T3和Ucg_w1: T3的過(guò)零時(shí)間分別為0.02s、0.0267s、0.0333s;為峰值的時(shí)間分別為0.025s、0.0318s、0.0383s。Ie*c_A: T3為峰值是0.7A的正弦波。改變QF6的參數(shù)如下列圖：圖4

59、-32 QF6的參數(shù)萬(wàn)用表測(cè)量的量為Ie*c_A: T3、Ie*c_B: T3、Ie*c_C: T3圖4-33 萬(wàn)用表測(cè)量的量將QF6的過(guò)渡時(shí)間依次改為0.0267s、0.0333s、0.025s、0.0318s、0.0383s，則波形為：圖4-34 過(guò)渡時(shí)間為0.0267s圖4-35 過(guò)渡時(shí)間為0.0333s圖4-36 過(guò)渡時(shí)間為0.025s圖4-37 過(guò)渡時(shí)間為0.0318s圖4-38 過(guò)渡時(shí)間為0.0383s從上述圖中可得:變壓器在*一相的電壓過(guò)零點(diǎn)合閘時(shí)，此相產(chǎn)生最大的勵(lì)磁電流約為15A，且經(jīng)過(guò)0.1s左右衰減至穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，峰值約為0.7A。當(dāng)變壓器在*一相電壓峰值時(shí)合閘，此

60、相不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，而其他兩相則一定會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。與圖4-16、4-17、4-18比擬，變壓器的容量越大，其空載合閘所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流的幅度越大，衰減的時(shí)間越長(zhǎng)。4.5仿真三相變壓器T3的部故障4.5.1 仿真T3相間短路AB相的模型如圖：圖4-39 三相變壓器T3的部故障模型4.5.2模型參數(shù)介紹及波形模型窗口參數(shù)如下列圖：圖4-40 模型窗口參數(shù)三相電源參數(shù)不變。分布參數(shù)導(dǎo)線參數(shù)不變。三相三繞組變壓器參數(shù)不變。三相RLC并聯(lián)支路的參數(shù)不變。Powergui的參數(shù)：將Simulation type選為Continuous,將Lond flow frequency改為50Hz即可。三相RLC串