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题目：基于BP神经网络的变压器故障诊断研究订
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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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注意事项
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8）致谢
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2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
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1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：（签名）单位：（盖章）
年月日
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：（签名）单位：（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：（签名）
年月日
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
第一章引言
1.1 变压器故障诊断的意义 (1)
1.2 变压器故障诊断的现状和发展趋势 (1)
第二章变压器油中气体的产生机理
2.1 油中溶解气体的来源 (3)
2.2 特征气体产生的原因和特点 (4)
2.3 气体在变压器油中的溶解与扩散 (4)
2.4 变压器内部故障与油中特征气体的关系 (5)
第三章神经网络系统研究
3.1 人工神经网络理论概述 (6)
3.2 人工神经元模型 (6)
3.3 神经网络的分类 (8)
第四章基于BP神经网络的变压器故障诊断
4.1 BP神经网络原理 (9)
4.2 BP神经网络的算法 (10)
4.3 变压器故障诊断的BP神经网络模型 (13)
4.3.1 BP神经网络模型建立 (14)
4.3.2 神经网络数据处理 (16)
4.3.3 BP神经网络的训练过程 (17)
第五章变压器故障诊断仿真
5.1 仿真工具的选择 (18)
5.2 BP网络参数设计 (18)
5.3 BP网络结构参数设计 (22)
5.4 仿真结果分析 (23)
总结 (24)
参考文献 (25)
致谢 (27)
Contents
Chinese abstract (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
The first chapter is introduction
1.1 Transformer fault diagnosis significance (1)
1.2 Current situation and development trend of transformer fault diagnosis (1)
The second chapter the generation mechanism of gas in transformer oil
2.1 Sources of dissolved gas in oil (3)
2.2 The causes and characteristics of gas generation (4)
2.3 The dissolution and diffusion of gas in transformer oil (4)
2.4 The relationship between the characteristics of gas and oil in the transformer internal fault (5)
The third chapter neural network system
3.1 Overview of artificial neural network theory (6)
3.2 The artificial neuron model (6)
3.3 Classification neural network (8)
The fourth chapter fault diagnosis of transformer based on BP neural network
4.1 The principle of BP neural network (9)
4.2 The algorithm of BP neural network (10)
4.3 BP neural network model for fault diagnosis of transformer (13)
4.3.1 A BP neural network model (14)
4.3.2 Neural network data processing (16)
4.3.3 The training process of BP neural network (17)
The fifth chapter the simulation of transformer fault diagnosis
5.1 The simulation tool of choice (18)
5.2 The parameters of BP network design (18)
5.3 BP network structure parameters design (22)
5.4 The analysis of simulation results (23)
Summary (24)
Reference (25)
Thank (27)
基于BP神经网络的变压器故障诊断研究
作者：王友福指导老师：王冉冉
【摘要】电力变压器是电力系统的重要组成部分之一，也是系统中发生故障率最高的电气设备之一，它的安全可靠运行对电力系统的安全可靠供电有很大的影响。因此，研究变压器的故障诊断技术，实时发现变压器的潜伏性故障，使变压器能够稳定安全运行，对提高电力系统的供电可靠性，具有很重要的现实意义。论文讨论了变压器油中溶解气体的来源、产生原因及特点，根据变压器油中溶解气体与变压器故障之间的相互对应关系，确定以油中溶解气体分析法进行变压器故障诊断。文中采取非线性映射能力强的BP神经网络，对变压器油中溶解的特征气体进行分析，从而对变压器故障进行诊断。对神经网络进行变压器故障诊断的原理和结构进行研究，建立了基于BP神经网络的变压器故障诊断模型。
关键词：变压器；故障诊断；BP神经网络；仿真
Abstract
Author：Wang Youfu Supervisor：Wang Ranran
Abstract Transformer is one of the important parts of power system，it is one of the electrical equipments which has the highest failure rate in electric power system，and its safety operation has great influence in the power system safe operation．Therefore，researching on fault diagnosis technology of transformer,which can timely find the potential faults of the transformer, safely and stably operate transformer and improve the reliability of power supply system，has very important practical significance．This paper discusses the source, dissolved gases in transformer oil and the causes and characteristics and according to the relationship between dissolved gases and the transformer fault in transformer oil, transformer fault diagnosis to determine the dissolved gas in oil analysis.Take the BP neural network nonlinear mapping ability in this paper, the characteristics of gas dissolved in transformer oil is analyzed, which is used to diagnose transformer faults. The neural network is investigated the principle and structure of transformer fault diagnosis, a transformer fault diagnosis model based on BP neural network.
Key words：transformer；fault diagnosis；BP neural network；simulation
第一章引言
1.1变压器故障诊断的意义
近年来我国的电力技术飞速发展，拥有了相当庞大的电网规模，变电站数量达到了约2．8万个。此外，自备电厂与变电站在其他各个行业也有较多应用。现在，我国电力系统正朝着超高压方向发展，并且自动化水平也逐渐进步。变压器是电力系统中重要的电力设备，其造价高、任务重，所以确保其可靠性就显得尤为重要了，在变压器容量方面，以500kV 电压等级为例，单台的容量现已达到了1 500MVA[1]，如此大容量的电力设备一旦产生故障，就会造成不可弥补的经济损失。变压器故障一直是危害电力系统安全的主要因素，据统计，只2001年一年里，就发生了200余次非正常停运。而变压器主要发生故障的位置在其内部，原因有很多，如绝缘过于老化，变压器长久使用而产生的质量问题，工作环境不好等。变压器内部结构是非常繁琐的，所以工作时在内部产生电的场也不是均匀分布的，且事故发生率也会随着电压的升高而逐步上涨。变压器故障往往同时会放出很多电弧，有时强烈的放电现象还会导致燃烧现象。一但变压器发生故障，其它电力设备也会发生短路等问题。这样，则需要停电并进行修理，对生产产生了严重的影响。有些情况故障更为严重，甚至发生爆炸，这样不仅生产受到影响，还会带来经济损失甚至人身安全问题。在大型的电力变压器设计时，耐热性能，机械性能、电气强度都加以考虑，并且留有一定裕．量，但是，制造过程中往往也会有缺陷存在，而很小的缺陷也能为变压器故障埋下隐患。与此同时，随着变压器的长期使用，各种电、热应力的影响，加之有时恶劣的环境，其性能也会逐步劣化。并且这种逐步劣化速度会越来越快，过程也是不可逆转的。最近几年里，电力行业一直都在在线监测技术方面投以力度，并积极展开变压器维修。加强设备常规测试和综合性分析，可以及早发现变压器的潜在故障。据统计表明，全国电网在2001年供电可靠率已经有了明显的提高，已经达到了百分之九十九以上，虽然如此，我国的供电可靠性和达国家相比，仍有较大差别。电力系统中的输变电的核心设备是变压器，它是最容易发生故障的电力设备，电力系统是否能够安全平稳运行的主要取决于变压器的运行状态的好坏。就全世界范围来看，电力变压器的安全性与稳定性已经受到各国极大关注。各种相关资料已经表明[2]，采用运行状态的在线实时监测，并针对变压器运用各种故障诊断技术，可以有效的将变压器年维修费用降低，其减少幅度可以达到25％到50％之间，由故障引起的停电的时间也减少至不足75％。由此可见，电力变压器故障诊断技术的合理应用能带来有效的经济利益，并避免不必要的损失。
通过定期对变压器采取预防目的的保养并做好定期维护，对高压电力设备的工作情况做好实时监测，侦测与判断其潜在的故障以及缺陷，提升故障诊断水准，针对故障进行监视和维修，可以实现故障预报警，对于工程实际有着重要意义。
1.2 变压器故障诊断的现状和发展趋势
变压器的故障诊断是指不通过拆分设备来对运行的变压器进行检测，对其可能发生的
故障进行预判和报警的技术，变压器故障诊断不需拆分设备，只需要人们长期的经验和数据作为诊断资料。伴随一些专业知识理论，如传感器、计算机技术等和专家系统、模糊理论等综合智能系统的应用，电力变压器的实时监测技术和高水平的故障诊断技术也得以飞速发展，并已经发展为了一个电力系统中的重要研究方向。电力变压器故障诊断主要包含下面几个方面：
(1)首先能够准确判断变压器的故障性质、故障程度、故障类型以及产生故障的主要位置。
(2)其次要可以明确故障发生的前兆，判断分析产生故障的原因，以及指出故障的发展趋势。
目前在运行中的大型变压器将油作为绝缘介质，而油在电应力和热应力作用下会加速老化和逐渐分解，所以，对于充油变压器来说，在其运行状态下，以油为介质的绝缘材料就会分解出部分CO、CO2，和低分子烃类；当有放电故障时，分解出CO、CO2和低分子烃类的速度会更快。随着故障越来越严重，这些气体也就在变压器绝缘中汇集，之后通过对流、扩散而逐渐溶解。溶于油的气体的成分以及含量都能或多或少的反应出变压器绝缘材料发生故障的程度，因而，油中溶解气体组分可以反应变压器故障，作为一种特征量，可将其运用在诊断技术中。Martin等人曾在1 952年提出过一种故障诊断方法一气相色谱法，1961年，Pugh、Wagner等人提出了一种设想，就是把Martin等人提出的气相色谱法与故障诊断技术相结合，对绝缘故障分解出的气体，该设想为故障诊断技术提供了理论依据[3]。
在我国情况来看，变压器故障诊断技术的相关研究是从上世纪70年代开始的，并有了研究成果。据研究表明了，将色谱分析法应用在变压器故障诊断中，依据变压器中溶解的气体，再根据变压器内部因故障而分解出来的气体，对变压器故障进行分析诊断，运用此方法不会受到故障点位置的影响[4]。目前，该法已经成为了充油变压器预防性试验项目中的重点项目[5]。
为了能够及时检测出变压器故障，实现其油中溶解气体实时、定时监测，最近的十年里，国内外都在努力发展基于将特征量选为油中油中溶解气体组成及含量的实时监视检测装置及系统，并致力于研发出以更多理论基础的智能化故障诊断方法，并将多种智能诊断方法应用到诊断技术中，提出了多种在线故障检测和故障诊断装置，推动了在线故障诊断技术的进步和发展。
第二章变压器油中气体的产生机理
目前运行中的电力变压器多为充油式变压器，以绝缘油作为绝缘和散热介质。在实际运行中，变压器绝缘油和有机绝缘材料在电场及磁场(即电和热)的作用下，会逐渐老化和分解，产生某些可燃性气体，使油的闪点降低，引起早期故障。当存在潜伏性过热故障或放电性故障时，产气量和产气速率会逐渐增加，气体在油中不断积累，并经过对流、扩散而不断溶解，直到饱和而析出气泡。因此，变压器油中特征气体与变压器油和绝缘材料的性能存在密切的关系。
2.1 油中溶解气体的来源
油色谱分析中总烃含量的高低在一定程度上取决于油中溶解气体量的多少。油中溶解气体量是指在充油电气设备内部溶解在油中的气体组分，其来源主要有以下几种[6][7]。
(1)空气
一般变压器油中溶解气体的主要成分是O
2和N
2
，它们都是来源于空气。在101．3kPa、
25℃时，空气在油中溶解的饱和含量约为10％，但其组成与空气不一样。空气中N
2
占79％，
O 2占20％，其它气体占1％；而油中溶解的空气则N
2
占71％，O
2
占28％，其它气体占l％。
其原因是O
2在油中的溶解度比N
2
大。
(2)变压器油在正常运行下产生的气体
在正常运行时，变压器油和固体绝缘材料由于受到温度、电场、氧气及水分和铜、铁等材料的催化作用，随运行时间延长而发生速度缓慢的氧化、裂解与碳化等反应，除产生一些非气态的劣化物外，还产生少量的H
2
、低分子烃类气体和碳的氧化物等。其中，碳的
氧化物(CO、CO
2
)成分最多，其次是氢气和烃类气体，这就是绝缘油的老化和劣化作用。正常的老化和劣化情况下，变压器油中仅能产生少量的气体，通常它们的含量在临界值之下。
(3)变压器油在变压器故障状态下运行时产生的气体
当变压器存在潜伏性故障，变压器油受到高电场能量的作用时，即使温度较低，也会分解产气。在场强为130kV/cm的电场作用下，变压器油在25-30℃时产气成分如表2．1
所示。变压器油在运行中受到高温的作用将会分解产生CO
2、低分子烃类气体和H
2
等气体，
变压器油在230---600℃时产气情况如表2．2所示。
Table 2.1 The gas produced components under the electric field strength 130 kV/cm 表2．1场强为130kV／cm的电场作用下变压器油的产气组分(体积％) 试样编号 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
1 3.3 1.7 1.9 3.0
2 2.2 1.4 2.
3 2.4
3 3.72 1.01 1.61 1.42
Table 2．2 Oil decomposition Gas when local heating at 230℃一600℃
表2．2 230～600℃局部加热时变压器油的产气组分(×10-1mg/g油)
气体种类230℃300℃400℃500℃600℃
氢气—————— 1.52 3.20
甲烷——————42.58 58.48
乙烷——————0.45 26.01
乙烯——————0.17 32.47
丙烷—————— 1.18 2.08 异．J．烯—————— 3.26 6.97
二氧化碳0.17 0.22 2.19 0.67 0.28
其他——————0.96 2.25
2.2特征气体产生的原因和特点
绝缘材料在热、电和机械应力的作用下发生裂解而产生特征气体。不同故障类型产生
的气体组分不同。故障类型可分为：过热、电弧放电、油和纸绝缘中局部放电、油中电火花放电、进水受潮或油中气泡放电等[8]。
(1)绝缘物的热分解
变压器固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-O键，它们的热稳定性比油中的C-H键弱，并能在较低温度下重新化合。当变压器内部发生各种过热性故障时，由于局部温度较高，可导致热点附近的绝缘物发生热分解，析出气体。固体绝缘中聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化温度高于300℃。在生成水的同时，生成大量的CO、CO
2
及少量的烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。随着热点温度升高，油里
产生低分子烃的不饱和度不断增加，亦有烯烃和炔生成，各种烃类和H
2
含量也逐步增加；
变压器内的油浸绝缘纸，在空气中加热分解的主要产物是CO
2和CO，其次是H
2
和气态烃。
CO和CO
2
的产生速率随温度升高而加快，也随油中氧的含量和纸的湿度增大而增加。其它
固体绝缘材料的热解气体主要是CO和CH
4
，其次为少量的低分子气态烃，固体绝缘材料比
绝缘纸和油容易产生C
2H
2
。由表2．3可知，纤维素在温度470℃时热分解的产物。
Table 2．3 Thermal decomposition of cellulose molecules product
表2．3温度470℃时纤维素热分解产物
分解产物重量／(％) 分解产物重量／(％)
水35.5 CO2 10.40
醋酸 1.40 CO 4.20
丙酮0.07 CH4 0.27
焦油 4.20 C2H4 0.17
其他有机物 5.20 焦油35.59
(2)绝缘物的放电分解
放电能量高低对变压器油分解时产生的气体组分有一定影响。一般情况下，放电能量较低时，产气中H2含量较多，其次为CH4、C2H4等低分子气态烃。随着放电能量的增高，还有C2H2产生，且其含量将不断增大。若油中存固体绝缘物，放电时还会产生较多的CO 和 C02，其含量随固体绝缘物的不同而异。
2.3气体在变压器油中的溶解与扩散
在一定温度和压力下，故障源产生的气体将逐步溶解于变压器油中。当气体在油中的溶解速度达到与气体从油中析出的速度时，则气一油两相处于动态平衡，此时一定量的油中溶解的气体量，即为气体在油中的溶解度。气体在变压器油中的溶解度大小与气体的特
性、油的化学组成有密切关系，受压力和温度等因素的影响。当其它条件相同时，气体溶解度随压力的增高而增大；除CO、N2和H2外，大部分故障气体的溶解度随温度的升高而减小；烃类气体的溶解度随分子量增加而增加。正常运行的变压器油中往往会溶解一部分“正常气体’’。当变压器内部存在潜伏性故障时，若分解产生气体的速度很慢，气体仍以分子的形态扩散并溶解在油中，只要尚未过饱和，就不会有自由气体释放出来；如果故障存在时间较长，油中溶解气体已达到饱和状态，则会释放出自由气体，进入气体继电器中。当产气速率很高时，溶解度较大的故障气体组分，会将原来油中溶解度较小的气体组分(H2、空气等)从油中“挤’’出来。若油—气接触时间较长，经过反复交换，可使所有气体组分达到饱和状态。可见，变压器故障早期阶段，只有溶解度低的气体才会聚积于气体继电器中，而溶解度高的气体仍在油中；当变压器发生突发性故障时，分解气体以气泡形态进入气体继电器中，且气体继电器中积存的故障特征气体往往比油中含量高得多。
综上所述，对于运行的充油电气设备，其内部的溶解气体的增加主要来自绝缘油和固体绝缘材料的正常老化及内部故障的发展。特别是当故障进一步发展扩大时，变压器油会裂解产生大量低分子烃类气体，如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等。这些气体会溶解在变压器油中，直至达到其饱和溶解度为止。
2.4变压器内部故障与油中特征气体的关系
充油电力变压器内部的故障模式主要是机械、热和电三种类型，而以后两者为主，机械性故障常以热或电故障的形式表现出来。过热性故障和高能放电故障是运行中变压器故障的主要类型，其次分别是过热兼高能放电故障、火花放电故障和受潮或局部放电故障。根据故障的原因及严重程度将变压器的典型故障分为六种，包括局部放电、低能量放电、高能量放电、低温过热、中温过热、高温过热。根据试验研究发现，电弧放电时，变压器油主要分解出乙炔、氢及少量甲烷；局部放电时，变压器油主要分解出氢和甲烷；变压器油过热时分解出氢、甲烷、乙烯、丙烯等；纸及某些绝缘材料过热时还会分解出一氧化碳、二氧化碳等气体。我国现行的《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(GB／T7252-2001)，将不同故障类型产生的特征气体归纳成表2．4。
Table 2．4 the type of fault and decomposition of gas
表2．4充油电力变压器不同故障类型产气成分
故障类型产生的主要气体组分产生的次要气体组分
油过热CH4、C2H4 H2、C2H6
油中绝缘纸过热CH4、C2H4、CO、CO2 H2、C2H6
油中有电弧H2、C2H2 CH4、C2H4、C2H6
油和绝缘纸中有电弧H2、C2H2、CO、CO2 CH4、C2H4、C2H6
油中局部放电H2、CH4、C2H2 C2H6
油和纸中局部放电H2、CH4、C2H2、CO C2H6、C02
油中火花放电H2、C2H2 ---------
进水受潮或油中汽泡H2 ----------
由于对于判断充油变压器内部故障有价值的气体是甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)以及一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)、氢气(H2)，称这些气体为特征气体，将甲烷、乙烷、乙烯及乙炔含量的总和称为烃类气体含量的总和或总烃。特征气体的组分含量与故障类型及故障严重程度有着非常密切的关系，可以作为反映变压器异常的特征量。第三章神经网络系统研究
3．1 人工神经网络理论概述
早在1943年，心理学家W．McCulloch和数学家W．Pitts合作，从数学理论逻辑的角度，提出了神经元和神经网络最早的数学模型(MP模型)，MP模型的提出标志着人们对神经网络研究的开始。经过半个多世纪的发展，神经网络经历了萌芽期、第一次高潮发展期、反思低潮期、第二次高潮发展期、对神经网络再认识以及应用研究期五个阶段。到目前为止，神经网络已成为计算机科学、脑神经科学、人工智能、智能控制和信息科学等多种学科和领域交叉的一门新兴的前沿学科[9][10]。
随着Frued提出精神逻辑分析学，越来越多的的科学家在揭开人脑神经运转的基本问题上投入了大量精力，结合数学和物理学角度，渐渐形成了一个兼容多学科知识的综合交叉前沿学科一神经网络(Neural Networks)。人体的神经网络是大脑的一个重要组成部分。截止目前，人体的神经网络研究方向分为两类[11]：一种是以生物学家、心理学家和物理学家为主，以研究大脑和神经系统信息处理原理并给出其精细模型，我们称之为生物神经网络;第二种是以工程技术人员为主，主要研究方向为神经网络基本原理及其应用，建立能实现信息处理的人工神经网络模型，称之为人工神经网络(artificial neuralnetwork，ANN)。人工神经网络可以模拟人体大脑进行自适应、自学习，他由大量神经元相互连接构成。人工神经网络在很多领域得到了广泛应用，电力研究工作者将神经网络引用到电气设备的故障诊断中。现在基于人工神经网络的变压器故障诊断用的最多的是BP(Back Propagation)神经网络。
3.2人工神经元模型
人工神经网络的最小处理单元就是人工神经元，人工神经元是人对动物神经元学习、简化后得到的产物。人工神经神经网络模型和其神经元的输入输出关系是[12]：
（3.1）
在上式3．1中， ij是固定的权值，且上式中输入输出都是二值量。在实际的工作使用中我们通常将人工神经元简化为图3—1的形式：
在上图中人工神经元的输入设为，其来自于其它神经元的输出或外部的输入。表示从结点i(1≤i≤N)到结点j的加权或i与J间的连接强度。此外，考
虑到内部门限，用的固定输入点表示，则其连接强度取，于是便可得到输入的加权和，表达式为：
如果把输入与加权用向量表示，可得：
(3．2)式可改写为X和w，的内积或点积：
上式中S
j ，表示激励电平。S
j
可以将可能的无限域通过激活函数转换为有限范围内的输出。
人工神经网络中，人工神经元会对给他输入的信息用激活函数进行处理，然后再将处理后的数据输出给下一个神经元。其中，激活函数起到的作用非常大。他除了要控制神经元的输入输出外，还要对输入量进行转换，变成有限域内的输出。因此，激活函数在很大程度上决定着神经网络处理问题的能力。我们针对不同的实际问题选择不同的激活函数，常用的激活函数如下[13][14]：
(1)阈值函数的表达式为：
(2)线性函数(Linear)的表达式为：
该函数作为输出神经元的激活函数时输出结果可以为任意值，但是线性激活函数也有致命的缺点。当网络的结构比较复杂时，采用线性函数的网络往往很难收敛，因此线性函数一般较少被采用。
(3)对数S形函数其表达式为：
对数S形函数的输出值介于0～1之间，故常被选用为要求输入在0~1范围信号的激活函数；
(4)双曲正切S形函数其表达式为：
双曲正切S形函数和平滑的阶跃函数相类似，形状与对数S形函数相同。但是以原点为对称点，双曲正切函数输出值介于-1～l之间，因此常常作为要求输入在-1～l范围的激活函数。
3.3神经网络的分类
人工神经网络实际上就是由多个人工神经元按照一定顺序组成的可以相互传递信息的网络。因此神经网络的结构主要由组成该网络的神经元的相互间连接特性决定的。而为了实现我们的目的如何训练神经网络则主要由神经网络的学习算法来决定。因而我们可以按照其结构的不同和算法的不同对神经网络进行分类[15]：
(1)按网络结构的不同可将神经网络分为前馈网络和反馈网络。
1)前馈网络：神经元只是通过层与层之间相互连接。上一层神经元的输出信号作为其下一层神经元的输入信号，每一层神经元只与其上一层和下一层的神经元发生关系。输入信号通过输入层的神经元进入神经网络，然后进入隐含层最终从输出层输出。其中隐含层可以是一层也可以是多层。在前馈网络中，我们可以使得任意给定时刻的输入都可以得到该时刻的输出。
2)反馈网络：一般情况下，我们说的反馈网络就是指包含有反馈连接的神经网络。这里说的反馈连接就是下一层或者是下几层的神经元把他的输出作为输入再重新送回到他前面的神经元中。正是由于反馈型网络的这一特性，他的神经元的输出不仅仅取决于当前的输入量还和以前的输出量有关。比较有代表性的反馈型神经网络如Jordan网络和Hop
摘要 变压器作为联系不同电压等级网络的设备，是电力系统中非常重要的元件。变压器的安全运行关系到整个电力系统供电的可靠性。随着变压器电压等级和容量的提高，变压器本身也越来越贵重。因此变压器保护显得尤为重要，如何能够快速准确的切除变压器故障，使损失降低到最小，同时又要保证有足够的可靠性，就成了变压器保护的主要问题。 本文就此问题对当前变压器出现的各种故障及相应的保护原理进行了简要分析，并在此基础上对变压器保护装置进行了简单设计。该设计的硬件部分以ATmega16为系统的核心，通过对温度、电压及电流进行数据采集并送入信号处理电路，从而准确地得到控制系统可以识别的数字信号。 该设计的软件部分介绍了三种A VR单片机的应用软件，并对系统的主要流程作出了说明，讲述了单片机如何对处理得到的数字信号进行监视、判断处理，及时对各种保护装置发出声光报警或跳闸信号，进而更好地提高变压器运行的安全性和可靠性，确实做好变压器保护工作。 关键字：变压器保护微机保护单片机差动保护
Applications of Single chip in Transformer Protection Abstract As the equipment contacts various voltage grade networks, the transformer is one of the important elements in the electrical power system. The transformer running whether in security has relation to the reliability of whole electrical power system. With transformer voltage grade and capacity increase year after year, the transformer more and more expensive. Thus transformer protects bulk more important. In order to reduce the losses to the minimum and ensure there is sufficient reliability, how to clear the transformer faults quickly and accurately becomes the main problem of transformer protection. On this issue, the paper gives a brief analysis to the faults of transformer and the corresponding protection principle. And on the basis of this, carry out a simple design of transformer protective device. The design of hardware takes ATmega16 as the core, collecting the temperature, voltage and current and sending to signal processing circuit to obtain the digital signal that control system can identify accurately. The design of software introduces three kinds of application software and shows the main flow chart of the system, explains how the SCM to monitor and judge the digital signals had handled, send sound and light alarm or tripping signal to the protective device promptly, which serves to improve the operation of the transformer safely and reliability better, really do a good job on transformer protection. Keywords:transformer protection microcomputer-based protection SCM differential protection
Train.txt 5.0,3.0,1.6,0.2,1 5.0,3.4,1.6,0.4,1 5.2,3.5,1.5,0.2,1 5.2,3.4,1.4,0.2,1 4.7,3.2,1.6,0.2,1 4.8,3.1,1.6,0.2,1 5.4,3.4,1.5,0.4,1 5.2,4.1,1.5,0.1,1 5.5,4.2,1.4,0.2,1 4.9,3.1,1.5,0.1,1 5.0,3.2,1.2,0.2,1 5.5,3.5,1.3,0.2,1 4.9,3.1,1.5,0.1,1 4.4,3.0,1.3,0.2,1 5.1,3.4,1.5,0.2,1 5.0,3.5,1.3,0.3,1 4.5,2.3,1.3,0.3,1 4.4,3.2,1.3,0.2,1 5.0,3.5,1.6,0.6,1 5.1,3.8,1.9,0.4,1 4.8,3.0,1.4,0.3,1 5.1,3.8,1.6,0.2,1 4.6,3.2,1.4,0.2,1 5.3,3.7,1.5,0.2,1 5.0,3.3,1.4,0.2,1 6.6,3.0,4.4,1.4,2 6.8,2.8,4.8,1.4,2 6.7,3.0,5.0,1.7,2 6.0,2.9,4.5,1.5,2 5.7,2.6,3.5,1.0,2 5.5,2.4,3.8,1.1,2 5.5,2.4,3.7,1.0,2 5.8,2.7,3.9,1.2,2 6.0,2.7,5.1,1.6,2 5.4,3.0,4.5,1.5,2 6.0,3.4,4.5,1.6,2 6.7,3.1,4.7,1.5,2 6.3,2.3,4.4,1.3,2 5.6,3.0,4.1,1.3,2 5.5,2.5,4.0,1.3,2 5.5,2.6,4.4,1.2,2 6.1,3.0,4.6,1.4,2 5.8,2.6,4.0,1.2,2
编6 关于配电变压器常见问题对策研究 分院名称： 专业： 班级： 学生姓名： 校内指导教师： 企业指导教师：
目录 摘要 (4) 一、绪论 (4) 1、电压互感器的分类 (4) 2、电压互感器预防性试验项目 (4) 二、电磁型电压互感器的预防性试验 (4) （一）绝缘电阻试验 (5) 1、绝缘电阻的试验目的 (5) 2、绝缘电阻的试验设备 (5) 3、绝缘电阻的试验方法 (5) 4、绝缘电阻的试验结果 (6) 5、绝缘电阻的试验结果分析 (6) （二）介质损失角正切值测量 (6) 1、介质损失角正切值测量的试验目的 (6) 2、介质损失角正切值测量的试验设备 (6) 3、介质损失角正切值测量的试验方法及试验结果 (6) 4、介质损失角正切值测量的试验结果分析 (7) （三）直流电阻试验 (9) 1、直流电阻试验的试验目的 (9) 2、直流电阻试验的试验设备 (9) 3、直流电阻试验的试验方法及试验结果 (9) 4、直流电阻试验结果分析 (10) （四）伏安特性试验 (10) 1、伏安特性试验的试验目的 (10) 2、伏安特性试验的试验设备 (10) 3、伏安特性试验的试验方法 (10) 4、伏安特性试验的试验结果 (10) 5、伏安特性试验的试验结果分析 (10) (五) 极性和变比试验 (11) 1、极性和变比试验的试验目的 (11)
2、极性和变比试验的试验设备 (11) 3、极性和变比试验的试验方法 (11) 4、极性和变比试验的试验结果 (12) 5、极性和变比试验的试验结果分析 (12) (六) 互感器交流耐压试验 (12) 1、互感器交流耐压试验的试验目的 (12) 2、互感器交流耐压试验的试验方法及结果判断 (12) 三、电容式电压互感器 (12) 1、电容分压器介损正切值测量的试验接线 (12) 2、电容分压器介损正切值测量的试验结果 (13) 3、电容分压器介损正切值测量的试验结果分析 (13) 总结 (14) 致谢 (14) 参考文献 (15)
随着新增发电装机的不断增长，我国对各类变压器的需求也持续增长。近年来，国内变压器行业通过引进国外先进技术，使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器等。此外，随着新材料、新工艺的不断应用，国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器，以适应市场发展。 1变压器行业规模和市场结构分析 目前，我国注册的变压器生产企业1000多家，有能力生产500kV 变压器的企业不超过10家，其中包括特变电工的沈阳变压器厂、衡阳变压器厂、西安变压器厂、保定天威保变电气股份有限公司、常州 压器有限公司等；能生产220kV变压器的企业不超过30家，生产110kV级的企业则有100家左右，其中年产超过百台的企业有特变电工衡变、沈变，保变、青岛青波、华鹏等厂家；生产干式配电变压器的企业约有100家，生产能力在100万kV?A以上的企业有顺德、金乡、许继、华鹏等厂家；生产箱式变压器的企业有600~700家。
我国变压器行业规模庞大，但中小企业居多。根据截止2008年11月的统计，我国变压器行业内共有企业1589个，工业总产值超过1亿的只有130多家，员工人数超过2000人的只有16家。根据统计，销售收入最高的保定天威达到了107.9亿元，占全行业的5.86%，前10名企业的累计份额为20.6%。近年来，通过技术改造、兼并重组和扩张等方式，我国变压器类产品的生产能力大幅度提升。例如，特变 生产厂，保定天威拥有保定、秦皇岛、合肥等生产厂。三个集团变压器类产品的生产能力均接近或超过80000MV?A。与此同时，以华鹏、达驰、青岛、钱江等企业为代表的生产企业也在逐步地扩大自己的生产规模，提高自己的生产能力，年生产能力均在千万千瓦时以上。 中国投资，近年来在我国建立的变压器合资生产企业，如ABB、西门子、阿海珐、东芝、晓星等，在中国变压器市场上尤其是在高电压等级产品上占有一定的份额。 目前，在中国境内生产变压器的企业主要分为四大阵营：ABB、阿海珐、西门子、东芝等几大跨国集团公司以绝对优势形成了第一阵营，占据20%～30%的市场份额，且市场份额仍在不断扩大；保变、西变、特变等国内大型企业通过提升产品的技术水平和等级，占有
单相变压器毕业设计 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
目录 单相变压器的设计 摘要：本次设计的课题是单相变压器，基本要求是输入电压范围在24V到60V，功率为100W的单相升压变压器。首先要了解变压器的工作原理、结构和分类，
其次是变压器的设计步骤包括额定容量的确定；铁芯尺寸的选定；绕组的匝数与导线直径；绕组（线圈）排列及铁芯尺寸的确定。 关键词：变压器基本原理设计步骤 前言 随着科学技术进步，电工电子新技术的不断发展，新型电气设备不断涌现，人们使用电的频率越来越高，人与电的关系也日益紧密，对于电性能和电气产品的了解，已成为人们必需的生活常识。 变压器是一种静止的电气设备，它是利用电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能，以满足不同负载的需要。在电力系统中，变压器是一个重要的电气设备，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用具有重要的作用，此外，也使人们能够方便地解决输电和用电这一矛盾。 输电线路将几万伏或几十万伏高电压的电能输送到负荷区后，由于用电设备绝缘及安全的限制，必需经过降压变压器将高电压降低到适合于用电设备使用的低电压。当输送一定功率的电能时，电压越低，则电流越大，电能有可能大部分消耗在输电线路的电阻上。为此需采用高压输电，即用升压变压器把电压升高输电电压，这样能经济的传输电能。 它的种类很多，容量小的只有几伏安，大的可达到数十万千伏安；电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。如果按变压器的用途来分类，几种应用最广泛的变压器为：电力变压器、仪用互感器和其他特殊用途的变压器；如果按相数可以分为单相和三相变压器。不管如何进行分类，其工作原理及性能都是一样的。变压器是通过电磁耦合关系传递电能的设备，用途可综述为：经济的输送电能、合
电气系毕业设计题 目大全
集成电路型方向阻抗继电器设计锅炉过热汽温模糊控制系统的设计 基于小波分析和神经网络理论的电力系统短路故障研究 谐振接地电网调谐方式的性能分析与实验测试 电力系统继电保护故障信息采集及处理系统 消弧线圈接地补偿系统优化研究 面向对象的10kV配电网拓扑算法研究 蚁群算法在配电网故障定位中的应用 中性点接地系统三相负载综合补偿 电力有源滤波器控制设计 110kV电力线路故障测距 防窃电装置的分析与设计 基于单片机的数字电能表设计 跨导运算放大器在继电保护中的应用 基于微机的三段式距离保护实验系统开发 小干扰电压稳定性实用分析方法研究 基于灰色系统理论的电力系统短期负荷预测 冲击负载引起电压波动与闪变分析 基于等波纹切比雪夫逼近准则最优化方法设计FIR滤波
电力系统智能稳定器PSS的设计 基于模糊集理论的电力系统短期负荷预测 基于labview虚拟仪器的电力系统测量技术研究 基于重复控制的冷轧机轧辊偏心补偿系统 基于模糊聚类的变压器励磁涌流与短路电流的识别基于蚁群算法的配电网报装路径优化 基于虚拟仪器的变压器保护系统设计 配网无功功率优化 复合控制型电力系统稳定器研究 电力系统鲁棒励磁控制器设计 基于标准系统方块图的OTA-C滤波器的实现 6-10KV电网线损理论计算潮流算法研究 基于DSP的逆变电源并联系统的功率检测技术研究滤除衰减非周期分量的微机保护算法研究 分布式电力系统发电机动态模型仿真研究 基于MSP430单片机的温度测控装置的设计 电力系统谐波分量计算-最小二乘法 用户供电事故自动回馈系统 电力系统谐波抑制的仿真研究
电力变压器故障检测技术的现状与发展趋势白文海 发表时间：2019-05-31T09:38:19.970Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：白文海[导读] 摘要：在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。 （江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司江苏省 226246）摘要：在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。因此，本文对电力变压器故障检测技术 的现状与发展趋势进行分析。 关键词：电力变压器；故障检测技术；现状；发展趋势作为电力系统中的关键组成部分，变压器的稳定运作对发挥电气设备的作用以及价值有着关键的影响，只有为电力变压器的正常运作营造良好的环境，才能够提高整个电力系统的稳定性。对于电力公司来说，在实践运作的过程之中需要积极地引进先进的变压器设备，严格按照各项工作落实的实质要求，采取水平较高的变压器故障检测技术，通过建立良性运作的管理机制来发挥电力变压器应有的作用，只有这样才能够从整体上促进电力系统的稳定性，实现安全供电以及正常供电。 1变压器常见故障产生原因 1.1变压器渗油 密封材料的工艺质量较差，密封结构的设计和制造工艺比较粗糙，变压器在出厂前没有试装；剪裁、下料的工艺质量差和焊工水平低导致焊接质量差，假焊现象、背面焊接不好导致焊结构不合理；采购人员不了解相关的技术参数随意采购不合标准的部件；由于专业班组管理不到位、技术不过关导致变压器安装和大修后渗油率超过2%；装配过程中密封胶垫压得过紧、法兰和箱盖紧偏、密封面不平等都会使装配程序不符合专业标准。 1.2短路故障 变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。 1.3绝缘故障 变压器绝缘是变压器在正常工作、运行的基本条件。电力变压器绝缘有主绝缘和绕组纵绝缘，主绝缘一般是指辐向主绝缘和绕组端部主绝缘以及引线至接地体和其相对应部分的绝缘等，绕组纵向绝缘是指满足变压器运行中沿线段间及匝间电位梯度而采取的绝缘措施。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。 2变压器故障检测技术 2.1在线监测技术 在线监测技术主要使用的是振动分析法和局部放电检测法等两种。一是，振动分析法。该分析方法指的是变压器运行时，要监测变压器的振动信号的强弱，并且分析总结出现这样监测结果的原因，进而可以对变压器的运行状态进行实时的检测，有利于及时发现故障问题，在小故障酿成大故障前，便得到解决。二是，局部放电检测法。该检测方法指的是变压器在运行过程中的机械内部出现故障，进而引发了局部的放电现象，这样会影响放电的水平和放电的速度。所以有必要针对变压器的局部放电情况，加强日常地有效地判断，检测变压器安全隐患是否存在，并对这些问题进行有针对性地解决，来确保机械的安全稳定运行。 2.2气相色谱仪技术 许多的电力企业在稳定运作的过程之中，为了有效地避免各类故障所带来的影响以及损失开始积极的采取气相色谱仪技术，通过这种技术来分析检测混合气体之中的不同组成部分。不可否认，该技术的应用能够有效的促进工作效率的提升，同时还能够真正的实现安全可靠和操作简便。另外结合相关的实践调查可以看出，气相色谱仪技术获得了广泛的应用。在进行气体检测技术应用的过程之中，许多工作人员可以通过高分子膜来实现油气的有效分离，另外高分子聚合物还能够直接透过变压器油中溶解的气体来平衡整个变压器设备，保证变压器设备的稳定运作。当然，如果情况较为特殊并且需要用到变压器，对不同的气体进行检测就可以采取纳米晶型半导体传感器，通过这种形式来促进气体的扩散，更好地实现整个设备的稳定运作。 2.3感器列阵技术 对于感器列阵技术而言，在变压器故障检测技术中该技术也起到了十分重要的作用。为此，电力检测维修工作人员需要熟练地掌握该项技术，并将该项技术科学合理地运用到检测故障的工作，可以有效提高变压器的安全运行指数，使得运行的状态不受到外界干扰。并且由于这项传感器具有以下的优点∶选择性高、敏感度高等优点，使用传感器进行在线检测，进而提高检测故障气体的浓度的速度，有利于含量的检测，可见不但可以提高检测的速度，而且还可以提升变压器故障检测技术水平，降低变压器的检测故障的出现的几率。 2.4红外光谱技术 检修人员可以利用红外光谱来进行有效的检测，该技术的运用以及精确度相对比较高，同时检测速度快，后期的维修环节较为简单，因此能够有效的保障整个电力变压器故障的及时检测，充分地发挥不同技术的作用。从目前来看，在应用红外光谱技术的过程之中，电力检修人员可以结合不同的检测仪器将定量分析与定性分析相结合，了解电力变压器产生故障的真实原因，对不同的气体属性进行有效的监测，了解检测之后气体能量的具体变化，从目前来看，红外光谱技术的应用也十分普遍。 2.5其他监测措施的运用 低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用方案。 3变压器状态检修技术的发展趋势
BP神经网络模型 第1节基本原理简介 近年来全球性的神经网络研究热潮的再度兴起，不仅仅是因为神经科学本身取得了巨大的进展．更主要的原因在于发展新型计算机和人工智能新途径的迫切需要．迄今为止在需要人工智能解决的许多问题中，人脑远比计算机聪明的多，要开创具有智能的新一代计算机，就必须了解人脑，研究人脑神经网络系统信息处理的机制．另一方面，基于神经科学研究成果基础上发展出来的人工神经网络模型，反映了人脑功能的若干基本特性，开拓了神经网络用于计算机的新途径．它对传统的计算机结构和人工智能是一个有力的挑战，引起了各方面专家的极大关注． 目前，已发展了几十种神经网络，例如Hopficld模型，Feldmann等的连接型网络模型，Hinton等的玻尔茨曼机模型，以及Rumelhart等的多层感知机模型和Kohonen的自组织网络模型等等。在这众多神经网络模型中，应用最广泛的是多层感知机神经网络。多层感知机神经网络的研究始于50年代，但一直进展不大。直到1985年，Rumelhart等人提出了误差反向传递学习算法（即BP算），实现了Minsky的多层网络
设想，如图34-1所示。 BP 算法不仅有输入层节点、输出层节点，还可有1个或多个隐含层节点。对于输入信号，要先向前传播到隐含层节点，经作用函数后，再把隐节点的输出信号传播到输出节点，最后给出输出结果。节点的作用的激励函数通常选取S 型函数，如 Q x e x f /11)(-+= 式中Q 为调整激励函数形式的Sigmoid 参数。该算法的学习过程由正向传播和反向传播组成。在正向传播过程中，输入信息从输入层经隐含层逐层处理，并 传向输出层。每一层神经元的状态只影响下一层神经
動力系發電廠及電力系統專業 畢業設計說明書 變壓器綜合保護器 指導教師：xxx 設計學生：xxx 河北 xx 大學（水電學院） 動力系 二○○八年六月 １
發電廠及電力系統專業畢業設計說明 序言 本說明書是對變壓器綜合保護器的設計介紹。 該保護器可以對超載、短路、漏電、觸電四種情況進行保護，可以有效的保護設備及人身安全，防止事故發生，提高了農業用電的安全性及可靠性。設計結合了《單片機原理介面與應用》，《電路》，《電子技術》等專業課。在這次設計中得到了李臨生老師的大力幫助和指導以及同組同學的幫助，在此表示誠摯的謝意！但由於本人的知識和設計水準有限，設計中肯定有不足和錯誤之處，懇請各位老師多批評指正，以利於我今後的工作和學習。 一、設計題目：變壓器綜合保護器 二、設計目的：我國農村變壓器的數量十分龐大，有專供澆地水泵的， 有用於日常生活的，也有混在一起使用的。這些變壓器在農村的 各方面都起著非常重要的作用，但由於農村條件有限，用戶有時 不守規範，容易造成超載、短路、漏電、觸電事故，針對這種情 況，為了保證農村變壓器能夠長期正常運行而設計了該保護器。 本保護器安裝在變壓器低壓側，當上述四種參考數超過規定值時，可以及時切斷供電，有效的保護人身及設備安全，防止事故發生，提高農業用電的安全性和可靠性。 三、設計思路： 用穿心400安培CT測量變壓器工作電流，用高靈敏度CT測 ２
量三相接地的合成漏電流.使用89C51單片機，分別採樣判別變壓器的輸出電流和接地漏電流按照預定值，判斷是否斷電，送電或重合閘。此保護器採用獨特的複位電路以適用應現場惡劣的電磁環境，保證能夠長期可靠的運行，不發生死機現象。使用廉價的A/D轉換模式，把電流採樣數位化，觸電的判別採用鑒相方式，運用三相點合成理論，避免動作死區。 四、主要功能： 1、漏電流保護範圍0~400 mA，分2 檔可調。 2、觸電電流保護範圍15~400 mA，分2檔可調。 3、超載時延時30 s切斷，短路時立即切斷。 4、有自動重合閘功能，間隙30 s。 5、採用廉價的A/D轉化方式。 6、設計複位電路，保證電路運行時永遠不會出現死機現象。 ３
毕业设计 设计题目电力变压器保护设计系（部）电力工程系 学科专业供用电技术 班级 姓名 学号 指导教师 二〇一六年四月二十三日
工程学院毕业设计任务书
工程学院毕业设计成绩表
摘要 电力变压器是电力系统中不可缺少的重要设备，他的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。 本文是笔者在阅读了大量专业资料、咨询了很多的专家和老师的前提下，按照指导老师所给的原始资料，通过系统的原理分析、精确的整定计算。做出的一套电力变压器保护方案。 关键词电力系统故障，变压器，继电保护，整定计算
ABSTRACT The transformer is the essential equipment in the electrical power system．Its breakdown might bring the serious influence to the power supply reliability and the system safely operation．At the same time the large capacity power transformer is the extremely precious equipment．Therefore．We must install the reliable relay protection installment according to the transformer capacity rankand the important degree． The article is about the relay protection of the transformer.I had consulted many experts and teachers before I finished the article．At the same time the massive specialized materials was consulted by me． It is not diffcult to understand the logical organiztion of the article for readers．And the article will bring the usful help to the comrades who is working as a electrical engineer. Keywords Power System Fault Condition, Power Transformer, Relay
电力变压器最新发展趋势及现状 电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。 一、电力变压器品种 （一）配电变压器我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来的；进入20世纪90年代，干式变压器在我国才有了很快的发展。 （1）油浸式配电变压器S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器。为了使变压器的运行更加完全、可靠，维护更加简单，更广泛地满足用户的需要，近年来油浸式变压器采用了密封结构，使变压器油和周围空气完全隔绝，从而提高了变压器的可靠性。目前，主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型变压器的市场占有率越来越高，它在绝缘油体积发生变化时，由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性变形做补偿。 （2）干式变压器干式变压器由于结构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点，我国从20世纪50年代末即已开始生产，但近10来年才开始大批量生产。干式变压器种类很多，主要有浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器两类。 （二）箱式变压器箱式变压器具有占地少，能伸入负荷中心，减少线路损耗，提高供电质量，选位灵活，外形美观等特点，目前在城市10Kv、35kV电网中大量应用。我国目前所使用的箱式变压器，主要是欧式箱变和美式箱变，前者变压器作为一个单独的部件，即高压受电部分、配电变压器、低压配电部分三位一体。后者结构分为前后两部分，
前部分为接线柜，后部分为变压器油箱，绕组、铁心、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内。目前有些厂家，已将卷铁心变压器移置到箱式变压器中，使箱式变压器体积和质量都有所减小，实现了高效、节能和低噪声级。 （三）高压、超高压电力变压器目前，我国已具备了110kV、 220kV、330kV和500kV高压、超高压变压器生产能力。超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主，根据电网发展的需要，变压器的生产技术正在不断提高。SF6气体绝缘高压、超高压变压器正在研究开发。 二、制造水平总体讲，我国电力变压器技术处于国际20世纪90年代初的水平，少量的处于世界20世纪90年代末的水平，与国外先进国家相比，还存在一定的差距。 1、铁心材料20世纪70年代，武汉钢铁公司在引进消化吸收日本冷轧硅钢片制造技术生产冷轧硅钢片的基础上，于20世纪90年代又引进了日本高导磁晶粒向冷轧硅钢片（HI-B）制造技术，制造出了节能效果更好的电力变压器铁心材料。但是由于产品数量不能满足需求及生产工艺两方面的问题，仍然要从日本、俄罗斯以及西欧等国进口部分冷轧硅钢片。在研制配电变压器铁心用非晶合金材料方面，我国于20世纪90年代初曾由原机械部、原冶金部、原电力部、国家计委、国家经贸委、原国家科委组成了专门工作组，对非晶合金铁心材料和非晶合金铁心变压器的设计和制造工艺开展了深入研究，研制的非晶合金铁心材料基本达到原计划指标的要求，并于1994年试制出电压10kV、容量160～500kVA的配电变压器，经电力用户试用表明，基本达到实用化的要求。 但对非晶合金材料制造工艺仍需进一步改进，才能达到批量生产的要求。1998年，上海置信公司引进了美国GE公司的制造技术，用美国非晶合金材料生产了非晶合金铁心变压器，目前已能生产电压10kV、容量50
配电变压器行业现状及未来发 展趋势分析 目录 CONTENTS 第一篇：我国将实施配电变压器能效提升计划----------------------------------- 2 第二篇：未来五年印度输配电变压器年增10.5% ------------------------------------------------------ 3 第三篇：2014 年中国配电变压器制造企业排名--------------------------------- 5 2014 年中国配电变压器制造企业排名------------------------------------------ 5 1 青岛变压器集团有限公司------------------------------------------------ 5 2 江苏华鹏变压器有限公司------------------------------------------------ 5 3 中电电气集团有限公司-------------------------------------------------- 6 4 顺特电气有限公司------------------------------------------------------ 6 5 江苏南瑞帕威尔电气有限公司-------------------------------------------- 6 6 杭州钱江电气集团股份有限公司------------------------------------------ 6 7 浙江正泰电器股份有限公司---------------------------------------------- 6 8 上海置信电气股份有限公司---------------------------------------------- 6 9 山东达驰电气有限公司-------------------------------------------------- 6 10 海南金盘电气有限公司------------------------------------------------- 6 第四篇：中国配电变压器行业分析报告 ---------------------------------------- 6 本文所有数据出自于《2015-2020 年中国配电变压器行业市场需求预测与投资战略规划分析报 告》
摘要 XF 110KV变电所是地区重要变电所，是电力系统110KV电压等级的重要部分。其设计分为电气一次部分和电气二次部分设计。 一次部分由说明书，计算书与电气工程图组成，说明书和计算书包括变电所总体分析;负荷分析与主变选择;电气主接线设计;短路电流计算;电气设备选择;配电装置选择;变电所总平设计及防雷保护设计。 二次部分由说明书，计算书与电气工程图组成。说明书和计算书包括整体概述;线路保护的整定计算;主变压器的保护整定计算;电容器的保护整定计算;母线保护和所用变保护设计。 计算书和电气工程图为附录部分。其中一次部分电气AutoCAD制图六张；二次部分为四张手工制图。 本变电所设计为毕业设计课题，以巩固大学所学知识。通过本次设计，使我对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定了必要的基础。 关键词: Ⅰ、变电所Ⅱ、变压器Ⅲ、继电保护
Abstract XF county 110KV substation is an important station in this distract, which is one of the extremely necessary parts of the 110KV network in electric power system. The design of the substation can be separated in two parts: primary part and secondary part of the electric design. The first part consists of specifications, computation book and Electrical engineering drawings about the design. The specifications has several parts which are General analysis of the station, Load analysis, The selection of the main transformer, Layout of configuration, Computation of short circuit; Select of electric devices, Power distribution devices, General design of substation plane and the design of thunderbolt protection. The second part also consists of specifications, computation book and electrical drawings about the design。Specifications and computation book include following section: General, The evaluation and calculate of line protection, Transformer protection, capacitor protection, Bus protection and Self-using transformer protection. Computation book, Electrical engineering drawings and catalogue of drawings are attached in the end。There are nine drawings total, in which four are prepared by hand, others are prepared by computer in which installed the software electrical AutoCAD. From other view, it also can be classified as first part and second part. This is a design of substation for graduation design test. It can strengthen our specified knowledge. Key-words: Ⅰsubstation Ⅱtransformer Ⅲ Relay protection
毕业设计(LLC变压器部分) 一．变压器设计计算 1.输入输出参数 输入电压：400VDC（PFC输出电压） 输出电压：55VDC 输出电流：10A 开关频率：70KHz 2.变压器设计计算 1）变压器磁芯选择 变压器尺寸选择要满足在工作频率想，温升在允许范围内、输出功率的要求。选择磁芯使用AP（面积乘积）计算方法，设原边匝数Np，副边Ns，Np匝上以电压V1工作时，根据法拉第定律： V1=Kf*fs*Np*Bw*Ae 式中fs---开关工作频率（Hz） Bw---工作磁通密度（T） Ae---磁芯有效面积（m2）Kf---波形系数，有效值与平均值之比，方波时为4 整理得： N P=V1/K f f s B W A e 铁芯窗口面积Aw乘上使用系数K0为有效面积，该面积为原边绕组N P占据的窗口面积N P Ap，与副边绕组Ns占据的窗口面积NsAs，之和，即 K0A W= N P Ap，+ NsAs， 式中K0---窗口使用系数（K0小于1）； Ap，---原边绕组每匝所占用面积； Aw---铁芯窗口面积； As，---副边绕组每匝所占用面积。 每匝所占用面积与流过该匝的电流值Ⅰ和电流密度J有关，如下式所示： Ap，=Ⅰ1/J As，=Ⅰ2/J 根据上面整理得： K0 Aw= V1/K f f s B W A e*(Ⅰ1/J)+ V2/K f f s B W A e*(Ⅰ2/J) 即 A w A e=(V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1)/ K0 K f f s B W J （表达式1） A w A e 即变压器窗口面积和铁芯截面的乘积。V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1为原边和副边功率。上式表明 工作磁密Bw、开关工作频率f s、窗口面积使用系数K0、波形系数K f和电流密度J都影响到面积的乘积。电流密度直接影响到变压器的温升，亦影响到A w A e，可表示为： J=K j(A w A e)X A 式中K j---电流密度比例系数； X---常数，由所用磁芯决定。 上面的表达式1又可表示为： A w A e=P T/ K0 K f f s B W K j(A w A e)X 整理得：AP=（P T104/ K0 K f f s B W K j）1/1+X
变压器产业及技术现状和发展趋势 随着新增发电装机的不断增长，我国对各类变压器的需求也持续增长。近年来，国内变压器行业通过引进国外先进技术，使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器等。此外，随着新材料、新工艺的不断应用，国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器，以适应市场发展。 1 变压器行业规模和市场结构分析 目前，我国注册的变压器生产企业1000多家（包括电力变压器、电子变压器、互感器和整流器等相关企业），有能力生产500kV变压器的企业不超过10家，其中包括特变电工的沈阳变压器厂、衡阳变压器厂、西安变压器厂、保定天威保变电气股份有限公司、常州东芝变压器有限公司、重庆ABB变压器有限公司、上海阿尔斯通变压器有限公司等；能生产220kV变压器的企业不超过30家，生产110kV级的企业则有100家左右，其中年产超过百台的企业有特变电工衡变、沈变，保变、青岛青波、华鹏等厂家；生产干式配电变压器的企业约有100家，生产能力在100万kV?A以上的企业有顺德、金乡、许继、华鹏等厂家；生产箱式变压器的企业有600~700家。 我国变压器行业规模庞大，但中小企业居多。根据截止2008年11月的统计，我国变压器行业内共有企业1589个，工业总产值超过1亿的只有130多家，员工人数超过2000人的只有16家。根据统计，销售收入最高的保定天威达到了107.9亿元，占全行业的5.86%，前10名企业的累计份额为20.6%。近年来，通过技术改造、兼并重组和扩张等方式，我国变压器类产品的生产能力大幅度提升。例如，特变电工拥有沈阳、衡阳、新疆、天津生产厂，西电公司拥有西安、常州生产厂，保定天威拥有保定、秦皇岛、合肥等生产厂。三个集团变压器类产品的生产能力均接近或超过80000MV?A。与此同时，以华鹏、达驰、青岛、钱江等企业为代表的生产企业也在逐步地扩大自己的生产规模，提高自己的生产能力，年生产能力均在千万千瓦时以上。 中国电力事业的蓬勃发展吸引了国际上的电工装备跨国公司在中国投资，近年来在我国建立的变压器合资生产企业，如ABB、西门子、阿海珐、东芝、晓星等，在中国变压器市场上尤其是在高电压等级产品上占有一定的份额。 目前，在中国境内生产变压器的企业主要分为四大阵营：ABB、阿海珐、西门子、东芝等几大跨国集团公司以绝对优势形成了第一阵营，占据20%～30%的市场份额，且市场份额仍在不断扩大；保变、西变、特变等国内大型企业通过提升产品的技术水平和等级，占有30%～40%的市场份额；以江苏华鹏变压器有限公司、顺特电气有限公司、青岛青波变压器股份有限公司、常州变压器厂、山东达驰电气股份有限公司、杭州钱江电气集团有限公司等为代表的制造厂商形成了第三阵营；不少民营企业由于经营机制灵活，没有非生产性的负担，也形成了一定的市场份额，形成第四阵营。 随着行业的竞争越来越激烈，我国变压器企业一方面面临研发设计、品牌塑造、高新技术专业人才引进、跨国营销体系的建立等方面的挑战，这些都需要有创新的眼光和创新的能力作支撑；另一方面，面对外资企业进入本土市场，国内变压器大企业竞相兼并重组，小企业则陷入价格战中，生存状况不佳。因此，我国变压器企业必须严格规范企业管理，满足国际化经营对企业的新要求；同时，尽快突破高端技术，拓展新市场。 2 我国变压器产品发展现状 （1）电力变压器。目前，已在系统运行的代表性产品包括：1150 k V、1200MV?A，735～765kV、800MV?A，400～500kV、3φ750MV?A或1φ550MV?A，220kV、3φ1300MV?A电力变压器；