变压器励磁涌流检测模型综述

1、中国石油大学胜利学院综合课程设计总结报告题目变压器励磁涌流检测模型学生姓名:系另1：机械与电气工程系专业年级：2012级电气工程专业1班指导教师：2013年7月1日、设计任务与要求1、培养学生文献检索的能力。2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。4、提高学生课程设计报告撰写水平。设计要求：1、自主学习电力系统仿真软件 matlab ，提高自学能力；2、利用仿真软件搭建电气工程专业领域内相关知识点的仿真模型；3、对模型进行调试，提高自我解决问题能力；4、利用相关知识通过仿真后得到的波形或数据对仿真模型的正确性进行必要的 验证二、方案设计与

2、论证变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器 , 用于把低电压变成高电 压或把高电压变成低电压 , 是交流电输配系统中的重要电气设备。 变压器在轻载 或者空载的情况下合闸通电的时候 , 可能变压器的一次侧绕组中流过励磁涌流。 励磁涌流出现的原因是在变压器铁芯被拖入饱和区甚至是深度饱和区 , 励磁涌 流对变压器自身和对电网中的电能质量都有不利影响。 当变压器合闸时 , 可能产 生很大的电流。当合上断路器给变压器充电时 , 有时可以看到变压器电流表的指 针摆得很大 , 然后很快返回到正常的空载励磁电流值 , 这个冲击电流通常称之为 励磁涌流。变压器励磁电流的大小取决于励磁电感 L 的数值, 也就

3、取决于变压器 铁芯是否饱和 , 正常运行和外部故障时变压器不会饱和 , 励磁电流一般不会超 过额定电流的 2% 5%, 对变压器的纵差动保护的影响常常略去不计。励磁涌流 的最大值可以达到额定电流的 4 8 倍, 并与变压器的额定容量有关。1 励磁涌流的特点(1) 涌流含有数值很大的高次谐波分量 ( 主要是二次和三次谐波 ) , 因此, 励磁涌流的变化曲线为尖顶波。(2) 励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关。 饱和越深 , 电抗越小 , 衰 减越快。因此 , 在开始瞬间衰减很快 , 以后逐渐减慢 , 经 0. 5 1 s 后其值不 超过( 0. 25 0. 5) In 。一般情况下, 变压器

4、容量越大 , 衰减的持续时间越长 , 但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。(3) 励磁涌流的数值很大 , 最大可达额定电流的 8 10 倍(4) 波形完全偏离时间轴的一侧，并且出现间断。涌流越大，间断角越小。(5) 含有很大成分的非周期分量，间断角越小，非周期分量越大。(6) 变压器空载合闸时，涌流是否产生以及涌流大小跟很多因素有关，主要受到变压器铁芯剩磁、合闸角的影响为了更加直观深入的了解变压器空载合闸励磁涌流的特性，本文基于Matlab软件平台对变压器的空载合闸励磁涌流进行了仿真。本设计所采用的模型为：以230kv系统通过230/115型变压器原理图为：分析：选择变压器型号

5、为：D11-100/230( 6)变压器的有关参数计算如下:X22 100SnR221000SNR2丈230115X2电=2?K1 2Gt=0.0000294s1000UNBtIq%Sn -0.000075614100UN基准电阻抗：uB io2ZB B1000“Sb0.1标幺值为：R1 = R- =0.2ZBr2 =世=0.05ZBX； =0.008X2 = 0.002运用matlab/simuliink 软件进行试验模拟仿真,在电源的正玄波运行到电 压过0点时断路器突然合闸励磁电流的变化现象，利用示波器观测电流变化情况 并进行统计分析。三、电路设计与参数计算MATLA软件介绍1、MATLA

6、是一种科学计算软件。MATLAB是Matrix Laboratory（矩阵实验室）的缩写，这是一种 以矩阵为基础的交互式程序计算语言。 早期的MATLAB主 要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题。由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，因 此受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件， 也是国内外高校教学和 科学研究的常用软件。2、MATLA组成MATLA软件系统的构成（MATLA主体-Simulink - 工具箱）、MATLA语言：是一种基于矩阵/数组的高级语言，具有流程控制语句、 函数、数据结构、输入输出以及面向对象的程序设计

7、特性。用MATLA语言可以迅速地建立临时性的小程序，也可以建立复杂的大型应用程序。、Simulink Simulink 用于动态系统仿真的交互式系统，采用鼠标驱动 方式。Simulink允许用户在屏幕上绘制框图来模拟一个系统，并能够动态地 控制该系统3、SIMULINK系统仿真SIMULINK是随着MATLAL同发行的动态系统通用仿真软件,使用SIMULINK 必须在MATLAB勺环境下进行.从名称上看SIMULINK有两个主要功能：SIMU (仿 真)和LINK (连接),即该软件可以利用鼠标在模型窗口上绘制出所需要的控制 系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。

8、进入仿真 库浏览器窗口后，在左侧一栏可以看到 SIMILINK标准模块库。标准模块库按功 能分为8类子库。4、MATLABT 具箱用来解决各个领域特定问题的函数库，是开放式的-可以拿来就用，也可以根据自己的需要进行扩展。MATLAB提供的工具箱涵盖了科学研究的很多门类。 目前，已经涉及到数学、控制、通信、信号处理、图像处理、经济、医学、电力 系统等多种学科。在电力系统元件库中包含了多种电力系统元件的图标，分别是电源元件(electrical sources )、线路元件(elements )、电力电子元件(power electronics )、电机元件(machines)、连接器元件(con

9、nectors)、电路测量仪器 (measurements)、附加元件(extras)、演示教程(demos)、电力图形用户接口 (powergui)等。1、总原理图(含仿真模块名称与型号)变压器励磁涌流检测原理图2、仿真电路设计和参数励磁涌流仿真电路所需模块：单相交流电源，变压器，断路器，直流源，示波器 各模块形状及参数如下所示# Block Parameters: AC Voltage Source #)AC Voltage Scurce On ask) CLink)Ideal sinusoiAC Voltage 瓦Q*uru歆OKCancelHelp电源的参数的选择# Block Par

10、ameters: Saturable Transformer #iSaturable Trans former (rn asik) CL i nk)Three winding saturable tiaxisformer.iF ar am e tarsNomiiLal power :and fr equency Ftl CVAj fn (Hz) I|10CleE 5(5了Winding 1 parameters VI (Yrms) R1 (pn) LI (pu): |230e3/sqrt C3) 0 ：2 003Winding 2 paraimeters V2 CVrms) R2 (pai)|

11、115e3/sqrt a)a. 05 K 002Ttcree win.diitgs ta_ansformerSatur ati oil char acter i sti c i 1 (jiuJ phi 1 (pu) ： i2 phi2 :i | itT ； 0.0024, 1J2 T 1-0,1752 Core loss re si stance and i ni ti al flux Ilm (pu) phiO (pu)k% rf_| 500Simulat e hysteresi sMl e asur em ent s JJ oneOK I Cancel IHelp变压器等参数选择#吕loc

12、k Parameters: Breakerl #Bre aker Qnask) (lirJs)Implfrmnts circm t brakwi th intrntLl r*siitanc Ron requir gd. by me del 丄 caxuiot be set to e ear a).First iriut (1) and output C2) are tlte two lbreaker terminal s. 2nd input (c) i s a Simuliruk logic41 si gjxal controiling the breaker. When 2nd input

13、 becomes greater than zero the breaJkr closes itantaneQusly. When Zn.d input b*com*x z*rth bretJktr opexii th next currtnt Eer0cr5sing,Breaker resi stance Ron. (JJhm):Tni ti al stat e ( 0 ftwr # Qpetn 1 for elated* ):Smpl tini of th* intrnl timr Ti Cs):Entern：al control of switelling tiimesCancelHel

14、pppiyM e asur em ent s断路器参数的选择# Block Parameters: Controlled Current Source #pControlled Current Source (mask) Qink)Converts the Simulink input signal into an equival&nt current source Th电 generatd. current is driven by th电 input siignal of th电 block.You can ini tiali z your eircui t wi th a specifi

15、 亡 AC or DC current. If yout血 start th电 simulation insteadiystAtej, the block input must be connectftd te a signal starting as a sinusidel or DC correspondiag to the initi al values.Farameters 冲Ini ti Qi芫电Sourcfttyp* bcIni ti al ampli tude 鱼):MeasurementsZlOKCancel受控电流源#J Scope parameters 同GeneralT

16、ip: try right clicking onAxesNumber of axe?: 2厂 Floating scopeT ime range： utoTick labeb: | bottom axis onbiSamplingDecimation 1OK Cancel Help Apply示波器# Block Parameters: Constant *ConstantCancelHelpOutput the constant specified by th电 J Constant value parameter If Constant valtie is a sector nd Int

17、erpret vector parametere as. 1=IF is on, treat the constant value as a lD arraya Otherwise output a matrix with the same dimnsioriLE e the conEtant vain*.常量3、元件清单元件 序号型号主要参数数量备注S1电压：230kv，频率：50hz1单相电 源T1D11 -100/230(6)容量：100MVA变比 230/115,空载损耗： 600W短路损耗： 1470W空载电流： 4%阻抗电压：4%1变压器FU合闸时间0.02s1断路器D1电流：1A

18、1电流源五、调试优化1单相电源的设置参数中特殊的阻抗使用短路级(special impeda nee usi ng short-circuit leve)的设置系统默认是选中，在进行调试时，模块一直报错，去掉该 选项后系统才能正常调试。2合闸瞬间电压电流同相时，励磁电流很大，经过一段时间电流恢复正常为正弦波六、仿真正确性验证在0 s单相电压过零点时断路器合闸， 此时出现励磁涌流由于角度设置在第一 个周期内与电压同相出现单相中励磁涌流的最大值； 在稳态时电流变化为正弦波 电流与理论一致。七、结论与心得回顾起此课程设计，至今仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学 过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使 我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能