试论电力变压器的继电保护问题_开题报告

（一）国内研究现状

电力变压器在电力系统中，具有举足轻重的地位，它的作用是升高电压把电能送到用电地区，或者把电压降低为各级使用电压，以满足各类用户对用电的需要。伴随着电力行业飞速的发展，我国特高压输电线路愈加的普遍，对大容量、超高压的大型电力变压器的需要求也越来越大，其故障必定会影响到电力系统的供电可靠性和系统的安全运行。因此，配置与其容量等级、重要程度以及实际需要相适宜的继电保护装置成为了保证电力系统安全稳定运行的关键任务[3]。

我国的继电保护技术经历了电磁型、晶体管型、集成电路到如今的微机型、智能型几个阶段。自90年代进入微机保护以来，继电保护的动作特性和性能，以及动作正确率都得到了大大的提升。微机保护相对于传统的保护而言，有许多其自身的特点，例如：调试方便、可靠性高、动作失误率低，信息采集量大、集成度高、易于获得各种附加功能，并且具有远程监控功能。

尽管由于计算机通讯技术在电力系统微机继电保护中的广泛应用，保护动作的正确率有了很大的提高，然而，与线路、发电机等保护相比，变压器继电保护动作的正确率却始终较低。据每年国家电网对各种电压等级的各种类型保护的正确率的统计，变压器保护装置的平均正确动作率只有百分之七十几，而其他保护（输电线路保护、发电机保护等）装置的平均动作率已达到百分之九十九[5]。造成这种现象的原因有很多方面，例如：保护装置由于质量不过关，设计不合理导致保护误动或者拒动；由于过大的不平衡电流、励磁电流导致差动保护发生误动；采用传统设备的系统，如若保护工作人员把TA 的极性接反，或是对系统判断错误、处理不当，抑或整定值本身有误，都将会导致误动作。日益复杂的电力系统，对变压器继电保护提出了更高的要求，也带来了困难，发展和研究新型变压器保护，并从根本上扭转变压器保护正确率与可靠性低的局面成为当前迫切的需求。

随着微机保护的出现和应用，上世纪 70 年代初，人们首次提出变压器微机

保护的概念。后来，人们通过大量的研究，将离散傅里叶变换、最小二乘法等相关技术用于数字处理。初期，由于硬件上受限，变压器微机保护也一直受其制约，在实用化的道路上发展迟缓。直到八十年代时计算机技术的飞速进步让变压器微机保护的实用性逐渐增强，开始得到广泛使用。此后，变压器微机保护的一个重要研究方向便是怎样充分地利用起计算机技术所带来的各种资源与优点。国内外许多保护研究都因此得到各方面的改进，例如，提出采样值差动，用来降低计算量、提高保护动作的速动性；为识别励磁涌流与故障电流，防止差动保护误动而采用二次谐波制动或间断角原理等；采用折现制动、标积制动和双曲线制动等，改善提高保护可靠性等等[6]。

随着应用数学的发展，很多相关学科，例如小波理论、神经网络理论、模糊

控制理论等方法逐渐渗透到工程领域，也为励磁涌流的识别开辟了新的思路和手段。目前，随着国内外学者对涌流识别的兴趣活跃和应用水平的提高，许多先进算法都有了一定突破。

运用小波变换来测量间断角，测量精度得到了有效地提高。由于波形的间断角在开始时刻和终止时刻均可以看做是一个边缘跳跃点，而根据小波变换局部极大值以及它可跨尺度传递，波形突变点的位置可以更加准确地确定，因而间断角的测量精度得到提高，且由于噪声的局部极大值会快速减少，所以其抗干扰能力相对较高。差动电流用二次中心B 样条进行小波变换后得到小波系数，利用该系数所构成的判据用来区分励磁涌流。该方法因为使用小波变换，对因为电流互感器饱和的时候反向电流变化不大，小波系数在经过平滑后很小，因而对信号处理时减小了反向电流对保护性能方面的影响[8]。

人工神经网络近年来受到人们越来越多的关注。它的自适应能力和容错性非常强，具有高度神经计算功能、自主学习能力，因此，很多的学者利用人工神经网络的这些优越的特点，将其引入到变压器保护中，对励磁涌流识别问题进行研究。通过综合多种特征量，对变压器的运行状态进行判断，能够正确判别变压器的内部故障、外部故障、发生涌流现象以及出现过励磁。依据径向基函数神经网络具有分类能力的特点，采用采集到的数据作为样本数据，利用这些样本数据对构建的神经网络模型进行训练，使变压器保护神经网络模型具有故障电流和励磁涌流的判断能力。

（二）国外研究现状

据了解，占领世界技术制高点变压器行业主要看两项数字，产品容量与电压等级。早在“十一五”初期，我国就已是世界上电力变压器的生产和应用大国，但并不是强国。当时，国内仅有少数企业能生产500千伏的超高压变压器，超高压变压器的市场份额基本被国外巨头垄断。随着国内首条特高压试验示范工程的上马，国内变压器企业迎来了发展契机，产品电拒等级和容量一举跃居世界第一，占领了行业发展的技术制高点，同时，促进了低电压等级变压器技术的不断成熟和完善。

中国将来变压器发展方向仍是朝节能型、低噪音、防火防爆型、高可靠性方面发展。除此之外，有两个重要的发展方向，一是向高压和超髙压方向发展，这种情况下变压器主要应用在长距离的输变电线路上；另外一个发展方向是向节能化和小型化方向发展，这种变皮器延澳应用在村落输变电线路上。

与国外的变压器产品对比，在细节之处我们与国外的知名品牌仍然存在一定的差距。电力变压器的制造工艺的发展需要依靠高精的加工技术，我们在高精度制造领域仍然存在不足。同时，电力变压器发展需要着重于新材料、新装备进步，但这些新工艺的研究与发展需要大量的资金投入和长时间的技术积累，由于我国送方面的发展起步较晚，短时间内还很难达到西方发达国家的水准。电力变压器是一个料重工轻的行业，作为电网的重要组成部口，材料老本占到全数产品老本价钱的60%以上。作为变压器的重要原材料，国内娃钢片的产量很是有限，相当长的时期里一贯凭借入口。变压器企业就在桂钢片提供无余上吃尽苦头，当年娃钢片价格的狂涨乃至许多企业连生存都成了成绩。另外，铜价波动也是变压器行业面对的重大成绩。

二、^范文提纲

1变压器继电保护原理分析

1.1变压器差动保护

1.2变压器后备保护

2变压器继电保护存在的问题

2.1差动保护中存在的问题

2.2三绕组变压器后备保护存在的问题

3基于故障分量的后备保护方案

3.1故障分量与对称分量法

3.2基于故障分量的变压器后备保护方案

4结论

三、参考文献

[1]王晓冬.我国微机继电保护技术现状及其发展趋势[J].科技风,2015,04

[2]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].中国电力出版社,2016,01

[3]张双梓,王铮,孙世勇,邓锐.变压器差动保护二次谐波制动方案分析与改进[J].电测与仪表,2014,03

[4]王祖光.间断角原理的变压器差动保护[J].电力系统自动化,2015,07

[5]全玉生,李洪杰,严璋.应用小波变换测量间断角的新方法[J].电力系统自动化,2016,05

[6]李林..基于人工神经网络的变压器微机保护研究[D].西南交通大学,2015,08

[7]姚创,李永丽,张卫正,李仲青,杜丁香,周泽昕.变压器后备保护拒动原因分析与改进[J].电网技术,2014,01

[8]张保会,周良才.变电站集中式后备保护[J].电力自动化设备,2014,12

[9]肖鹏.重建核心价值：关于我国电网规划建设的几点思考——对2008年冰雪灾害的反思[J].机电业政策研究，2008,12

[10]王树春.双重化继电保护系统可靠性分析的数学模型[J]．电力系统保护与控制，2016,03