论文总字数：12636字

摘 要

本文总结了比率式差动保护原理，并列举了典型的制动型差动继电器；根据比率制动差动保护装置的功能性要求，通过Simulink仿真技术，对比率制动差动保护进行仿真;在Simulink仿真环境中建立双绕组变压器双电源的电路系统,对所开发的比率制动式差动保护仿真模型进行调试与验证,结果表明仿真软件系统能较真实的比率制动式差动保护功能。

关键字：变压器差动保护、比率制动差动保护装置、仿真

Power System Harmonic Detection

Abstract

This paper summarizes the principle of ratio differential protection, and lists the typical braking differential relay; According to the functional requirements of the ratio braking differential protection device, the ratio braking differential protection is simulated by Simulink simulation technology; In the Simulink simulation environment, the circuit system of double winding transformer and double power supply is established, and the simulation model of ratio braking differential protection is debugged and verified. The results show that the simulation software system can achieve the function of ratio braking differential protection more truly.

Key words: transformer differential protection, ratio braking differential protection device, simulation

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题现状研究背景及意义 1

1.1.1 选题背景: 1

1.1.2 选题意义: 1

1.2 国内外研究状况及进展 2

1.3 本文主要探讨内容 2

第二章 变压器差动保护的研究 3

2.1 变压器差动保护基本原理 3

2.1.1 正常运行差动保护电流分析 3

2.1.2 区内故障差动保护电流分析 4

2.1.3 区内故障与区外故障判断依据 4

2.2 变压器差动保护误动作的原因及消除方法 5

2.2.1 变压器励磁涌流产生的不平衡电流 5

2.2.2 变压器两侧电流相位不同产生的不平衡电流 6

2.2.3 由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 6

2.2.4 两侧电流互感器励磁特性不同而产生的不平衡电流 6

2.2.5 变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流 6

2.3 变压器纵联差动保护的整定计算 6

2.4 比率制动型差动继保护 7

2.4.1 双绕组变压器的比率制动式的保护判断依据 7

2.4.2 典型的比率制动型差动继电器 8

第三章 建立比率制动差动保护的仿真模型 10

3.1 MATLAB简介 10

3.2 基于MATLAB仿真一次系统的建立 10

3.3 基于MATLAB仿真二次系统的建立 11

3.4 触发信号模块 11

第四章 变压器区内外故障的仿真研究 13

4.1 变压器正常运行时 13

4.2 变压器区域外故障时 15

4.3 变压器内部故障时 17

4.4 比率差动保护动作特性 18

第五章 总结 21

致谢 22

参考文献 23

绪论

课题现状研究背景及意义

选题背景:

电力工业是现代社会生产活动中必须的商品，是国民经济的基础，也是重要的支柱产业。而电力变压器作为一种变电元件，在电力系统中占有非常重要的地位。为了将电力由发电厂传输到各个用电区，需要变压器提高电压来实施高压输电；同样的为了满足各个用户的需求必须合理的分配和使用电能，需要变压器降低电压，从而实施低压配电。

随着国家电网系统的不断扩张，从而使电力系统规模日益增大，其结构愈加复杂。电力系统由于人为因素和不可控的自然原因，经常会发生各种故障或出现不正常的运行状态。继电保护是一种能反应电力系统故障和不正常状态并及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化设备^[1]。

变压器作为最重要的电力设备之一，对其保护动作的准确性要求也应非常高。但根据国家电网公司每年统计的各种电压等级的各类保护的正确动作率中显示，线路的各种保护的正确动作率为99.82％~99.86％，但变压器的保护的正确动作率大约为百分之七十几。而产生这种情况主要是以下两个原因：

1. 变压器保护用起来很麻烦，在现场的工作人员对变压器保护进行工作时，由于变压器保护正确的维护以及二次回路方面都很复杂，需要十分谨慎。
2. 变压器保护的原理是一种弱成立的，即从原理上其本身就存在缺憾，不如线路保护那么完善。

其结果就造成了变压器的保护动作率相比其他的保护就很低。

为了将变压器的保护的正确动作率提高，需要对现场的工作人员进行更好的培训，帮助他们更好地完成工作，将变压器保护以三维立体的形式展现出来，可以更加生动形象的展现出现场保护动作的情况。

选题意义:

由于在现实环境中变压器故障，引起变压器差动保护动作的情况不易出现。因此，我们可以通过仿真建模的手段，模拟电力系统以及继电保护设备在出现故障时，体现系统中各个电气量在暂态中的变化以及哥哥保护的动作情况。可以帮助研究者更好的了解到各个电力系统设备的不足之处，以便于更好的去改进。

利用计算机对电力系统以及继电保护仿真，可以真实的还原真实情况,是学习与研究电力系统及继电保护的一种有效手段。

国内外研究状况及进展

数字仿真分为有实时性仿真和非实时性仿真两种。国内外在非实时数字仿真软件中有两种应用最为广泛^[2]：

非实时数字仿真软件为代表的是ATP/EMTP和PSCAD/EMTCD，加拿大Manitoba公司开发的暂态分析软件，由于其软件界面简洁、占用内存资源不大并且对于个人用户完全免费，使其成为世界上使用最为广泛的仿真设计分析软件。它可以应用于各类电子电器仿真设计领域，用户可以在仿真的同时改变控制参数，直观地看到各种测量结果和参数曲线，大大提高了仿真的趣味性和效率^[2]。

实时数字仿真软件应用最为广泛的是RTDS（实时数字仿真仪）。软件采用模块化结构，因此整个系统具有很强的扩展能力^[3]。

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