大型電力變壓器主動保護與安全運行

序
前言
第 1 章 概述 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 變壓器保護與安全運行技術發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 變壓器繼電保護研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 變壓器缺陷辨識研究現(xiàn)狀 4
1.2.3 變壓器故障特征信息感知研究現(xiàn)狀 5
1.3 大型電力變壓器安全運行三級防護 7
第 2 章 變壓器缺陷和故障演化規(guī)律及狀態(tài)參量特征 9
2.1 變壓器典型放電缺陷演化過程與參量特征 9
2.1.1 典型放電缺陷模擬試驗平臺 9
2.1.2 油紙絕緣尖端放電演化過程 12
2.1.3 油紙絕緣沿面放電演化過程 30
2.1.4 油紙絕緣氣隙放電演化過程 47
2.1.5 純油間隙放電過程 57
2.2 多因素聯(lián)合作用的變壓器繞組溫度分布規(guī)律 66
2.2.1 繞組溫度分布仿真建模 66
2.2.2 正常工況下繞組溫度分布規(guī)律 74
2.2.3 計及諧波影響的繞組溫度分布 83
2.3 變壓器繞組動態(tài)形變過程與致?lián)p規(guī)律 92
2.3.1 機械應力作用下繞組材料特性研究 92
2.3.2 變壓器繞組短路動力學模型 98
2.3.3 變壓器繞組動態(tài)形變過程 104
2.4 油浸式變壓器電弧故障多物理場耦合建模與分析 119
2.4.1 變壓器內部放電缺陷下氣體產生及運動匯集規(guī)律研究 119
2.4.2 變壓器內部電弧故障下壓力分布及箱體形變特性研究 129
本章小結 138
第 3 章 面向變壓器主動保護與安全運行的感知技術 139
3.1 變壓器壓力光學感知技術 139
3.1.1 變壓器壓力傳感器的性能要求 139
3.1.2 光學壓力傳感器基本原理與結構 139
3.1.3 光學壓力傳感器性能提升方法 141
3.2 變壓器磁場光學感知技術 148
3.2.1 變壓器磁場傳感器的性能要求 148
3.2.2 光學磁場傳感器基本原理與結構 148
3.2.3 光學磁場傳感器性能提升方法 150
3.3 變壓器聲紋光學感知技術 155
3.3.1 變壓器聲紋傳感器的性能要求 155
3.3.2 光學聲傳感器基本原理與結構 155
3.3.3 光學聲傳感器性能提升方法 158
3.4 變壓器油流速感知技術 161
3.4.1 變壓器油流速傳感器的性能要求 161
3.4.2 超聲流速傳感器基本原理與結構 162
3.4.3 超聲流速傳感器性能提升方法 165
3.4.4 多普勒光學流速傳感器 169
3.5 變壓器單氫感知技術 172
3.5.1 變壓器單氫傳感器的性能要求 172
3.5.2 變壓器單氫傳感器基本原理與結構 172
3.5.3 單氫傳感器性能提升方法 173
3.6 變壓器溫度感知技術 175
3.6.1 溫度傳感器基本原理 175
3.6.2 溫度傳感器結構設計 176
3.6.3 溫度傳感器性能提升方法 176
3.6.4 溫度傳感器性能標定 177
3.7 變壓器特高頻感知技術 178
3.7.1 變壓器特高頻傳感器的性能要求 178
3.7.2 變壓器特高頻傳感器基本原理與結構 178
3.7.3 特高頻傳感器性能提升方法 180
3.8 變壓器高頻脈沖電流感知技術 183
3.8.1 變壓器高頻脈沖電流傳感器的性能要求 183
3.8.2 變壓器高頻脈沖電流傳感器基本原理 184
3.8.3 變壓器高頻脈沖電流傳感器結構設計 185
3.8.4 變壓器高頻脈沖電流傳感器性能提升方法 185
3.8.5 變壓器高頻脈沖電流傳感器性能標定 186
3.9 變壓器內部多物理場下各種傳感器的性能考核 187
3.9.1 變壓器內部多物理場模擬試驗平臺設計 187
3.9.2 變壓器內部多物理場下傳感器抗干擾性能考核 189
3.9.3 變壓器內部多物理場下傳感器長期穩(wěn)定性考核 192
3.10 面向變壓器主動保護與安全運行的多參量傳感器布置 197
3.10.1 空間分布對傳感器測量效率的影響 197
3.10.2 多因素約束條件下多參量傳感器優(yōu)化布置方法 200
3.10.3 多參量傳感器用于真型變壓器的實測驗證 201
本章小結 203
第 4 章 變壓器典型缺陷在線辨識方法 204
4.1 變壓器油紙絕緣放電辨識方法 204
4.1.1 變壓器油紙絕緣放電發(fā)展過程氣體產生及變化特性 204
4.1.2 變壓器放電缺陷階段劃分與辨識方法 214
4.2 基于多點測溫的變壓器熱缺陷辨識方法 223
4.2.1 熱缺陷對多測點溫度分布規(guī)律的影響及分析 223
4.2.2 繞組熱缺陷演化過程與參量特征 226
4.2.3 多測點溫度比對分析的熱缺陷辨識模型 228
4.3 變壓器繞組變形監(jiān)測與缺陷辨識方法 236
4.3.1 不同繞組形變缺陷的結構形變特征 236
4.3.2 基于外部參量檢測的變壓器繞組變形辨識方法 239
4.3.3 基于內部參量檢測的變壓器繞組變形缺陷辨識方法 250
4.4 基于多參量融合的變壓器缺陷溯源方法 258
4.4.1 變壓器多參量融合缺陷溯源的基本思路 258
4.4.2 基于決策樹模型的變壓器缺陷溯源方法 260
本章小結 263
第 5 章 大型變壓器主動保護方法 265
5.1 基于放電特征的變壓器主動保護方法 265
5.1.1 多參量特征變化機理分析 265
5.1.2 基于多參量關聯(lián)性的外部干擾排除方法 273
5.1.3 主動保護方法構建 278
5.1.4 主動保護原理試驗驗證 285
5.2 基于游離氣體特征的主動保護技術 293
5.2.1 變壓器內部典型放電類缺陷下游離氣體特征分析 294
5.2.2 非故障情況下游離氣體特征分析 297
5.2.3 融合游離氣體多維特征的數(shù)字式瓦斯保護技術 300
5.3 基于漏磁特征的輕微匝間故障保護 304
5.3.1 變壓器內部漏磁場理論計算 304
5.3.2 變壓器內部漏磁場仿真計算 306
5.3.3 基于漏磁特征的變壓器輕微匝間保護技術 315
本章小結 320
第 6 章 變壓器常規(guī)保護性能提升方法 321
6.1 基于主磁通實時估算的變壓器差動保護 321
6.1.1 變壓器主磁鏈與端部電壓突變關聯(lián)規(guī)律 321
6.1.2 基于主磁通估算的變壓器差動保護方法 328
6.1.3 基于主磁通實時估算的差動保護方法性能驗證 330
6.2 變壓器數(shù)字式壓力保護 335
6.2.1 變壓器內外部故障下油箱內部壓力差異性特征 335
6.2.2 基于壓力幅值特征的變壓器數(shù)字式壓力保護 337
6.2.3 基于壓力波動特征的變壓器數(shù)字式壓力保護 340
本章小結 342
第 7 章 變壓器動態(tài)安全裕度評估與主動調控方法 343
7.1 變壓器狀態(tài)分級及安全裕度評估方法 343
7.2 變壓器的載流安全裕度估計方法 346
7.2.1 輸變電通道過載耐受能力分析 346
7.2.2 變壓器過載耐受能力計算方法 351
7.3 系統(tǒng)緊急狀態(tài)時的協(xié)同安全調控方法 357
7.3.1 基于設備過載狀態(tài)的自適應主動安全控制 357
7.3.2 基于分鐘級電網運行方式調整的變壓器轉供優(yōu)化 366
7.3.3 變電站內并聯(lián)運行變壓器的負荷控制優(yōu)化 377
本章小結 388
參考文獻 389