电力变压器故障matlab仿真

litlcx · 发表于 2008-3-26 17:18:56

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电力变压器故障MATLAB仿真，发篇文章看看-%-70990-%--%-59045-%-

windfoxbaby · 发表于 2022-5-13 20:54:29

有各种故障的模拟吗？

sadever · 发表于 2008-3-26 18:38:09

难道是文献？

litlcx · 发表于 2008-3-28 09:25:15

pdf文档，论文

329292204 · 发表于 2008-5-15 21:47:35

1
变压器励磁涌流的分析与研究
彭静萍1，秦红霞2，贾晋1，张俊芳1
（1 南京理工大学，江苏南京210094，2 北京四方继保自动化股份有限公司，北京，100085）
摘要：论文对变压器励磁涌流的产生机理和其性质进行了
分析和研究，采用MATLAB 软件进行仿真，结果证实理论
分析的正确性。探讨了变压器合闸初相角、饱和磁通和剩磁
对励磁涌流的影响，在理论研究的基础上，利用仿真进行对
比分析。研究了变压器励磁涌流的各种鉴别方法和抑制方
法，其中对二次谐波制动鉴别方法和控制三相合闸时间的抑
制法作了仿真分析。
关键词：变压器励磁涌流合闸初相角饱和磁通剩磁
0 引言
电力变压器在空载投入电网或外部故障切除
后电压恢复时，由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯
材料的非线性特征，会产生相当大的励磁电流，称
为励磁涌流[1]。
励磁涌流的数值很大，有时可以达到额定电流
的3～8倍，可能导致变压器差动保护误以为是故障
电流而动作[6]。同时励磁涌流会造成绕组变形，从
而减少变压器的使用寿命。励磁涌流中含有的多个
谐波成分及直流分量，将会降低电力系统的供电质
量，涌流中的高次谐波对连接到电力系统中的敏感
电力电子器件有极强的破坏作用[9]。
近年来，我国远距离输电系统越来越多地建
成、运行，超高压、大容量电力变压器不断投产，
对变压器保护的可靠性和快速性提出了更高的要
求。但是，国内变压器保护的发展却远远落后，其
保护正确动作率长期偏低。如何躲开变压器励磁涌
流的影响，对提高变压器保护动作的正确率以及改
善电力系统的供电质量有着重要的意义。
1 变压器励磁涌流的产生及其特性
图1.1 变压器铁芯磁化曲线
图1.1所示为变压器铁芯磁化特性[1]。设饱和磁
通Φs，将饱和曲线近似看作直线ΦsP。当Φ<Φs时,
ie≈0 (即励磁涌流小的不可比拟)；当Φ>Φs时，
ie 随Φ线性增长，即ie与Φ波形相同。令电压过零
时合闸，对应外加电压为u，铁芯中必有稳态磁通
Φ(t)，因为，u=dΦ(t)/dt，所以有
   
 
m
m x
t udt u sin t+ dt
cos t+
 
 
  
   
  (1.1)
式中Φm为稳态磁通的幅值Φm =Um/ω。
设Φr 为空载合闸前的铁芯剩磁，合闸瞬间，t =
0，式(2.1)成为
 0  m cos  x (1.2)
由磁通守恒定律得: Φr=Φ(0)，代入式(2.2)
求解Φx得
  m x  t   cos   (1.3)
将式(2.3)代入式(2.1)得
    m m x  t   cos  t+   cos   (1.4)
图2.2 就是所示的空载合闸铁芯磁通。由图1.2
可作出对应Φ(t)的励磁涌流ie(t)，如图1.3 所示。
图1.2 空载合闸铁芯磁通
2
图1.3 励磁涌流的变化曲线
变压器励磁涌流有三大特点[3]：
a) 含有较大成分的非周期分量，往往使涌流偏
向于时间轴一侧。
b) 含有丰富的高次谐波成分，其中以二次谐波
为主。
c) 波形存在间断。
从上述分析可以看出，变压器励磁涌流的大小
与变压器合闸初相角、剩磁大小、饱和磁通等因素
有关。
2 变压器空载合闸时励磁涌流仿真
图2.1 是变压器空载合闸时励磁涌流的仿真分
析模型。一台三相双绕组变压器由一个500kV、60Hz
的等效电源供电，变压器的额定容量为450MVA，绕
组联结方式为Y0/Δ，额定电压为500/315kV，额定
频率为60Hz。图2.2 和图2.3 为变压器的电路模型
和饱和特性曲线[2]。
图2.1 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真分析模型
图2.2 变压器的电路模型
图2.3 变压器的饱和特性曲线
各参数取值如下：R1=0.002，L1 =0.08，
R2=0.002，L2=0.08，Rm=500，饱和特性(对应图4.3
中的1、2、3点)是[i1=0,Φ1=0；i2=0.0，Φ2=1.2；
i3=1.0，Φ3=1.52]，三相剩磁ΦA0=0.8，ΦB0=- 0.4，
ΦC0=0.4。
3 变压器励磁涌流的鉴别方法
为了防止变压器差动保护误动作，必须对变压
器励磁涌流与内部短路电流进行鉴别。目前在实际
中运用比较多的有二次谐波制动、虚拟三次谐波制
动、间断角原理、波形对称原理、波形拟合法等[7][8]。
二次谐波制动法的判别式为当出现励磁涌流
时，有Id2  kId1。式中Id2和Id1分别为差动电流中的
二次谐波电流和基波电流的方均根值；k为二次谐波
制动比[5]。
二次谐波制动比有二种计算方法：
a)谐波比最大相制动
max(Ida2/Ida1，Idb2/Idb1，Idc2/Idc1)  k
b)分相制动
min(Ida2/Ida1，Idb2/Idb1，Idc2/Idc1)  k
以上式中，Ida2，Idb2，Idc2分别为三相差流二次
谐波，Ida1，Idb1，Idc1分别为三相差流基波。
谐波比最大相制动可以保证励磁涌流时保护
不误动，但容易使保护延时。按故障相制动可较大
改善最大相制动方式动作延时长的不足，其缺点是
由于只以一相的谐波比制动，可能导致误动。分相
制动方式能迅速动作，但有误动问题。综合相制动
方式能在保证不误动的前提下，提高速动性。
分别对的谐波比最大相制动和分相制动进行
仿真。变压器饱和特性是[i1= 0，Φ1=0；i2=0.0，
Φ2=1.2； i3 = 1.0 ，Φ3 = 1.52]，A相剩磁为0.5。
设k取值0.15。
a) 谐波比最大相制动
谐波比最大相制动系统如图3.1 所示。
3
图3.1 谐波比最大相制动的subsystem模块图
谐波比最大相制动输出结果如图3.2 所示，其
中1 表示工作正常，0 表示制动。
图3.2 谐波比最大相制动的输出结果
b) 分相制动
将谐波比最大相制动系统图中的max模块换成
min模块即为分相制动系统图。
分相制动的输出结果如图3.3所示。其中1表示
工作正常，0表示制动。
图3.3 分相制动的输出结果
由图3.2和图3.3，谐波比最大相制动比分相制
动反应慢，在变压器空合于故障时保护延时，但分
相制动容易导致误动。因此，如果将它们结合起来
组成综合相制动（max(Ida2，Idb2，Idc2)/max(Ida1，
Idb1，Idc1)  k）会获得更好的效果。
4 变压器励磁涌流的抑制技术
由于励磁涌流对电力系统会产生很多不利影
响，其抑制技术受到广泛关注。目前，削弱励磁涌
流的方法主要有三种[9][10]：串联电阻；控制三相开
关合闸时间；在变压器低压侧并联电容器。其中，
由于控制三相开关合闸时间从原理上不需要附属
设备，相对另外二种方法有一定优势。
图4.1 变压器励磁涌流延迟合闸抑制法的仿真系统模型
论文对控制三相开关合闸时间的抑制法进行
仿真。仿真系统模型如图4.1所示。仿真模型中，
等效电源、变压器和负荷的参数均和上述设置相
同。变压器A相在外加电压900时合闸，B、C两相在
两个工频周期后合闸。仿真结果如图4.2所示。
图4.2 控制合闸时间时A相电流
图4.3 没有控制合闸时间时A相电流
图4.3为没有控制合闸时间时A相的电流波形
图。比较图4.2和图4.3，可以看出，采用抑制策略
后，涌流幅值明显减小。
5 结论
本文对讨论变压器励磁涌流的二种鉴别技术，
并且对鉴别方法进行了仿真比较，二种方法各有优
缺点，而且优缺点相互补充，在具体运用中应该将
其结合起来，充分发挥各自优点。最后论文对励磁
涌流的抑制技术进行了探讨，从仿真结果来看，控
制三相开关合闸时间能够有效抑制励磁涌流的幅
值。
4
参考文献
[1] 陈剑，李炜.变压器励磁涌流的特性分析及应用.湖南电力，2005，
25(4)：4～10
[2] 黄绍平，李永坚.基于MATLAB 的变压器空载合闸瞬变过程仿真
研究.继电器，2004，32(8)：19～21
[3] 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理.北京:中国电力出版社，
1994，10，172～178
[4] 吕真，岳蔚，刘沛.变压器差动保护二次谐波制动判据的仿真研究.
继电器，2003，31(6):69～72
[5] 唐跃中，刘勇，徐进量等.几种变压器励磁涌流判别方法的特点及
其内在联系的分析.电力系统自动化，1995，19(9):53～59
[6] 岳志刚，杨国旺，曲艳华.励磁涌流对差动保护的影响及其对策.
高压高电，41(1)：48～50
[7] 宋芸，乐秀，钱峰，李稚鹏.励磁涌流鉴别方法在变压器保护中的
应用.继电器，2002，30(10)：85～89
[8] Qi Li，David，Chan Tat Wai，Investigation of Transformer Inrush
Current Using a Dyadic Wavelet.Energy Management and Power
Delivery ， 1998.Proceedings of EMPD`98.1998 internationAl
conference on Volume 2，3～5，March 1998 Page(s):426～429
[9] 郝治国，张保会，褚云龙等.变压器空载合闸励磁涌流抑制技术研
究.高压高电，2005，41(2)：81～84
[10] 李琥，段乃欣，周海洋等.两种削弱励磁涌流的方法.继电器，2003，
31(4)：35～37
作者简介：
彭静萍（1983-），女，江苏，汉族，硕士研究生，主要从
事电力系统运行和控制方面的研究。Email ：
pengjingping@smail.njust.edu.cn。
秦红霞(1971-)，女，新疆，汉族，工程师，主要从事电力系
统微机继电保护方面的研究。
贾晋（1983-），男，安徽，汉族，硕士研究生，主要从事
电力系统运行和控制方面的研究。Email ：
jiajin@smail.njust.edu.cn。
张俊芳(1965-)，女，陕西，汉族，副教授，主要从事电力系
统优化、运行与控制等方面的教学与研究。

wild007 · 发表于 2008-6-23 13:13:55

牛！

xue7105 · 发表于 2008-6-23 14:22:01

yhmpj · 发表于 2008-7-17 15:42:16

要什么论坛级别才能下载啊。。急啊急

ieee3000 · 发表于 2008-12-26 11:32:46

谢谢楼主分享学习下啊！！！

azzd695 · 发表于 2009-7-22 17:00:29

dddddddddddddddddd

wangchao945 · 发表于 2010-5-9 20:05:32

刚在学习这一块，有用啊！！！！~~~

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