1. 研究目的与意义
110kV 高压配电网是城镇用电网主要网架，涉及输电线路、降压变压器等大量电气设 备，其特点是网络结构复杂多变、对供电的可靠性要求高，只有合理的继电保护配置及定 值方案，才能避免因保护非正确动作导致的一次设备损坏，大面积停电等事故的发生，有 效保证电力系统的安全稳定运行。
变压器励磁涌流的特点：1、包含很大成分的非周期分 量，使涌流偏于时间轴一侧，2、包含有大量的高次谐波，并以二次谐波为主。
3、涌流波 形之间存在间断。
2. 课题关键问题和重难点
本次毕业设计结合某 110kV 电网实际参数,及新型数字式保护装置,在对该电网进行 故障分析的基础上,完成新桥变电所保护配置和整定计算,并对变压器励磁涌流问题进行 专题研究： (1)全网短路分析计算 短路分析计算的主要内容包括故障后的电流,短路容量,故障后系统中各点电压的计 算以及其他的一些分析和计算,如故障时线路电流与电压之间的相位关系等. (2)线路保护整定计算 线路保护整定计算定值单及整定过程作为课题的重点,首先明确整个过程的整定关 键,继电保护整定计算是整个系统稳定安全运行的核心,但在实际的计算过程中,设备种类 多,计算量大,对计算人员提出了很高的要求,保证继电保护整定计算结果的正确性,是本 课题至关重要的问题. (3)变压器励磁涌流 励磁涌流是因为铁芯的磁饱和产生的,当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复 时,则可能出现很大的励磁电流称为励磁涌流,励磁涌流最大时可达额定电流的6-8 倍. 难点：变压器保护整定计算： 首先画出系统阻抗图,用于短路电流计算和灵敏度校核, 确定变压器保护类型,然后进行具体计算.
3. 国内外研究现状（文献综述）
继电保护要达到消灭事故,保证电力系统安全稳定运行的目的,需要做多方面的工作. 其中包括设计,安装,整定,调试,以及运行维护等一系列环节；整定计算是其中的一部 分工作,而且是极重要的一部分工作.整定计算是对具体的电力系统,进行分析计算,整 定,以确定保护配置方式,保证选型,整定值和运行使用的要求. 110KV 线路保护的配置目前有 2 种：(1)三段式距离保护和四段式零序保护相互配合 作为线路的保护；(2)以光纤纵联差动保护作为主保护,以三段式距离保护和四段式零序 保护作为后备保护.线路保护还存在着一些问题,比如过渡电阻的影响,接地短路时过渡 电阻的存在,尤其大的过渡电阻,往往会影响到保护装置的性能,造成保护误动,拒动, 或者灵敏性不满足要求等,对于这些影响专家们通过研究得到以下几种方案：(1)采用零 序电抗继电器克服过渡电阻；(2)采用多边形特性距离继电器克服过渡电阻；(3)采用复 合特性距离继电器克服过渡电阻；(4)采用自适应接地距离继电器克服过渡电阻；(5)采 用神经网络距离继电器克服过渡电阻. 随着越来越多的高压远距离输电线路在我国建成和投入运行,大容量变压器的应用 日益增多,这对于变压器保护的可靠性,快速性提出了更高的要求.长期的运行经验表明： 变压器差动保护能够灵敏的区分内和区外故障.当前差动保护的问题主要集中在内部故障 和励磁涌流的识别上.目前,在现场运行的变压器差动保护广泛采用谐波制动原理和波性 特征识别等方法区分故障电流和励磁涌流.由于变压器保护的重要性和励磁涌流的复杂性, 因而励磁涌流问题成为业界研究的重点,目前已有多种励磁涌流识别方法. 在励磁涌流方面,问题是励磁涌流专属于变压器,变压器励磁涌流的产生是由于变压 器铁芯磁通不能突变,进而形成非周期分量磁通,造成内部铁芯饱和,励磁电流大幅增加. 通常最大值可达到其额定电流的 7 倍左右,且与其容量呈现负相关.变压器励磁涌流具有 以下特点：(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)励磁涌流的幅值很大(5％一 10％IN),含有大量的非周期 分量,偏于时问轴的一侧,且有衰减过程,大型变压器励磁涌流由峰值衰减到 0.25N-1.51N 需要 2s-3s,中,小型变压器则需要 0.5s-1s 的时间.(3)波型之间出现间断. 而解决励磁涌流的办法是含有较多的二次谐波且随着时间的延长不断衰减这是励磁涌 流的主要特征,通过励磁涌流的这个显著特征,我们可以在电流快速断开保护装置中加设 一段时间延时,这种方法过于简单且不利于快速切除变压器故障.通过相关研究,励磁涌 流的电流中二次谐波分量和五次谐波分量很大,同时励磁涌流的波形偏于时间轴的一侧, 间断角可达 60 度,这是励磁涌流区别于合应涌流等其他突变电流的三个显著特征.保护装 置加入二次谐波或者五次谐波制动,间断角原理和波形对称原理可以有效规避因励磁涌流 而引发的错误动作. 针对上述问题,文献[10]提出针对变压器励磁涌流所采取的措施是二次谐波制动原理 的变压器保护,是对电流波形的抽象数学处理,经过长时间的现场运行,绝大部分情况下 是可以很好运行的.分析波形是抓住较为原始的特征,往往是比较接近真实的,对某些保 护作原理上的改进,可以具有很好的应用前景.现在的继电保护多以快速的数字处理CPU 构成,计算分析方便,容易实现,并且功能愈来愈强大 ,可以完成老式保护无法完成的数 学功能.由于当前运用的励磁涌流的判别方法在原理上都存在一定的缺陷 ,不能满足变压器保 护的要求.为了提高变压器保护的可靠性和灵敏度 ,有必要研新型的微机保护.一条途径 就是更加精确研究变压器的模型,找出变压器励磁涌流的新的特征量来,另一条有效的途径 就是采用智能理论实现对变压器状态的判别. 随着计算机技术的发展,变压器智能式微机保护在软件和硬件技术上,已经基本具了 实现的可能性.微机的计算速度已足够快且微机的指令周期已达到纳秒级,多 CPU 的技术 也已成熟而且关于智能理论的研究也逐步深入,有扎实的理论基础,智能技术在电力系统 的应用逐步增多,人工智能技术有助于解决电力系统中的非线性问题,可以稳定科学的解 决电力调度问题,并可以准确的定位电路故障的位置,并给出最佳方案,有广泛的工程运 用经验. 参考文献： [1] 韩笑,电力系统继电保护综合设计与训练 [M],中国电力出版社,2018-10； [2] 南方电网等,地区电网继电保护整定计算[M],中国电力出版社,2010； [3] 韩笑,电力系统继电保护[M],机械工业出版社,2015-05-01； [4] 于立涛,电力系统继电保护整定计算与应用实例[M],化学工业出版社,2012； [5] 国家电力调度通讯中心,发电机变压器继电保护应用[M],电出版社；2009-12-04； [9] 王国兴,张传利,黄益庄,变压器励磁涌流判别方法的现状及发展[J],中国电力 出版社；1998； [10] 杨欢 ,继电保护中变压器励磁涌流的影响及采取的措施[J],贵州电力出版社； 2008.
4. 研究方案
本设计主要研究新桥变电所继电保护整定计算及变压器励磁涌流特性分析。
具体方 案步骤：（1）查阅资料并翻译《 A New Technique for Transformer Protection Base》; （2）完成本次设计的开题报告; （3）明确短路分析计算以及线路保护整定计算的方法，以及变压器保护类型; （4）完成全网短路分析计算以及对线路进行距离保护及零序保护的整定计算； （5）完成变压器保护整定计算及专题研究； （6）完成毕业设计论文编辑工作；
5. 工作计划
第 1 周 翻译文献并上传系统，了解国内外相关研究成果，完成开题报告初稿； 第 2 周 完成开题报告终稿并上传系统； 第 3 周 设计保护配置方案以及熟悉全网短路分析计算方法； 第 4 周 完成全网短路分析计算 第 5 周 根据掌握的资料完成线路接地短路保护整定计算； 第 6 周 完成线路相间短路保护整定并计算整理文档，迎接中期检查； 第 7 周 明确保护类型，完成变压器保护整定包括差动保护、复合电压起动后备保护、 接地保护等； 第 8 周 完成励磁涌流特性专题研究，包括励磁涌流产生机理、特点、影响及应对措施； 第 9 周 完成论文初稿并仔细审查； 第 10 周 完善论文，进一步修改并优化，准备查重； 第 11 周 根据指导教师反馈意见及查重结果修改论文； 第 12 周 资料整理，评阅教师评阅；准备答辩。
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