随着特高压和超高压电网在我国的不断建设和运行,超高压大容量变压器的应用越来越广泛,现场对大型变压器数字保护的速动性、可靠性和灵敏性提出了更高的要求,完善变压器差动保护理论和提出新型主保护原理势在必行。　　 目前,大型变压器继电保护技术瓶颈越来越突出,故障暂态过程变长,直流分量衰减变慢,涌流特征减弱,轻微匝间故障造成的损害更为惨重等,因此本文针对变压器保护中尚未很好解决的一些关键问题进行了研究,提出了相应的新原理和新方法。彻底抛开了传统差动保护方案的束缚,研究与电流差动保护迥然不同的新原理作为变压器主保护方案,从而避开励磁涌流和故障电流的识别,以适应现代变压器发展的需要。　　 论文首先设计了一种无需滤波环节的基于综合负序电流幅值和相位比较的双判据变压器差动主保护原理,根据变压器两侧的综合负序电流相位差异来快速准确地区分变压器内部故障和外部故障状态。该主保护原理与传统差动保护接线方式相同,但无需滤波环节,直接根据采样得到的电流值进行瞬时负序电流计算,故障的判别具有很大的裕度,并且充分利用了负序分量不受系统电源电势的不对称、负荷不平衡等的影响,可以在1／4～1／2周波时间内获得判断结果,大大提高了保护的动作时间。　　 传统的变压器差动保护原理利用电流信息积累了丰富的现场经验,因此仅仅利用电流信息进行变压器主保护方案的设计,可以使保护装置更为简单,信息处理量更少,论文设计了一种新型的快速变压器励磁涌流和故障电流识别原理,来配合上述的快速差动主保护原理。该方法同样无需滤波环节,在对变压器电路和磁路综合分析的基础上,根据励磁涌流和故障电流所对应的空间矢量在ParKs平面的时域瞬时变化轨迹特征来快速有效地鉴别变压器励磁涌流和故障电流.理论分析和实验仿真表明,新算法具有很好的快速性和可靠性,并且能识别出轻微的匝间短路故障情况。　　 另一方面,基于功率差动原理的变压器数字保护方案从能量守恒的角度出发综合考虑电压、电流信息,来提出变压器励磁涌流和内部故障的识别方法,不依赖于励磁涌流的波形特征,是一种全新的主保护方案,具有很好的应用前景。但是,传统的功率法(无论是有功功率法还是瞬时功率法)都至少需要一个周波的时间,才能计算变压器具体消耗的功率。同时还需要获得变压器参数、避开涌流第一周波充电过程的影响、有功功率理论不完善等。因此,论文提出了一种在综合考虑变压器磁路和电路特征的基础上,利用变压器两侧差流(或励磁电流)的广义瞬时功率波形特性(同时涵盖有功和无功成分),来快速可靠地鉴别变压器励磁涌流或内部故障状态的新型保护方案。理论分析及仿真结果表明.由于广义瞬时功率波形特性极大地加速了功率差动保护的动作速度,在速动性、灵敏度和可靠性上明显优于已有的功率差动原理和现有的差动保护原理,具有很好的应用前景。