【正文】 繼電保護裝置有：瓦斯保護、速斷保護、縱差動保護、后備保護、接地保護、過負荷保護和過勵磁保護等。反應(yīng)變壓器內(nèi)部的不正常情況或輕微故障稱為“輕瓦斯”，另一個反應(yīng)變壓器的嚴重故障，稱為“重瓦斯”。速斷保護的動作電流按躲過變壓器外部故障的最大短路電流整定，即 （31）式中 ——k1點短路時流過保護的最大三相短路電流；——可靠系數(shù)，～。在任何情況下，當變壓器內(nèi)部發(fā)生短路性質(zhì)的故障（包括高阻接地及匝間短路）時應(yīng)快速動作跳閘。因此，與傳統(tǒng)保護類似，計算機變壓器差動保護的原理和算法主要可分為兩部分：一部分是如何區(qū)分內(nèi)、外故障；另一部分是如何鑒別勵磁涌流。（2）躲過變壓器最大的勵磁涌流，即 （35）式中，——變壓器額定電流；——可靠系數(shù)，～；——勵磁涌流的最大倍數(shù)。變壓器的相間短路后備保護通常采用過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復(fù)合電壓啟動的過電流保護以及負序過電流保護等，也有采用阻抗保護作為后備保護的情況。變壓器接地保護是反應(yīng)變壓器高壓、繞組、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護和相鄰母線、線路接地保護的后備保護。圖33 零序過電流保護的系統(tǒng)接線和保護邏輯零序電流保護I段和II段均采用兩個時限，短時限tt3跳開母聯(lián)斷路器QF，長時限tt4跳開變壓器兩側(cè)斷路器。由于單片機應(yīng)用系統(tǒng)在實際工作過程中，可能會受到各種內(nèi)部和外部的干擾而發(fā)生異常狀態(tài)，因此抗干擾設(shè)計是系統(tǒng)研制中不可忽視的一個重要內(nèi)容。在過程通道中長線傳輸?shù)母蓴_是主要因素，而隨著系統(tǒng)主振頻率越來越高，單片機系統(tǒng)過程通道的長線傳輸越來越不可避免。對于實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，除了在前向通道采取硬件措施外，可以采取數(shù)字濾波。如果干擾進入系統(tǒng)，會影響各種控制條件造成控制輸出失誤，或直接影響輸出信號造成控制失誤。這主要是發(fā)現(xiàn)失常狀態(tài)后及時引導(dǎo)系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)。同時反映電壓與電流之間數(shù)值或相位的變化。如負序或零序電流、電壓、功率可實現(xiàn)負序或零序電流、電壓、功率的方向保護。分析、研究被保護設(shè)備在故障或不正常狀態(tài)下各物理量的特點及變化規(guī)律稱作繼電保護技術(shù)，這是實現(xiàn)各種不同原理繼電保護的重要方面。 包括微處理器(CPU)、只讀存儲器（一般用EPROM）、隨機存取存儲器以及定時器等。 圖41 微機保護硬件示意框圖 變壓器保護裝置主系統(tǒng)的硬件設(shè)計本論文設(shè)計的保護裝置以ATmega16單片機為核心，系統(tǒng)的主要組成部分包括數(shù)據(jù)采集部分，信號處理部分，單片機控制部分，鍵盤、顯示及控制輸出部分等。單片機根據(jù)用戶設(shè)定的目標報警信號，決定保護裝置的工作狀態(tài)，同時單片機與PC機通信，通過PC機來實現(xiàn)遠程控制，使系統(tǒng)達到對變壓器狀態(tài)實現(xiàn)實時測控的功能。微機保護要從被保護的電力線路或設(shè)備的電流互感器、電壓互感器或其他變換器上取得信息，但這些互感器的二次數(shù)值、輸入范圍對典型的微機電路卻不適用，故需要降低和變換。因此一般采用中間變換器來實現(xiàn)以上的變換。例如，電抗變換器有阻止直流，放大高頻分量的作用。這點對微機保護是很重要的，因為只有在這種條件下作精確的運算或定量分析才是有意義的。以10kV變壓器為例:（1）變壓器一次側(cè)電壓采用JDZ10型電壓互感器測量。，適用戶內(nèi)500V及以下、額定頻率為50Hz的交流電路中作電壓、電能測量或繼電保護用。有兩個二次繞組，第一個二次繞組的準確限值系數(shù)達5P20，（）級，可以供保護用或保護、測量共用。高質(zhì)量的采樣保持電路應(yīng)滿足以下幾點：（1）使Ch上電壓按一定的精度跟蹤上Usr所需要的最小采樣寬度Tc，對快速變化的信號采樣時，要求Tc盡量短，以便可用很窄的采樣脈沖，這樣才能準確的反映某一時刻的Usr值。上述（1）、（2）兩個指標一方面決定于圖中所用阻抗變換器的質(zhì)量，另一方面也和電容器Ch的容量有關(guān)。圖43就是微機保護常用的一種型號為LF398的采樣保持電路芯片的原理圖。A1的接法與A2實質(zhì)相同，在采樣狀態(tài)其反相輸入端從輸出端經(jīng)電阻R 獲得負反饋，使輸出跟蹤輸入電壓。AS為場效應(yīng)管模擬開關(guān)，由運算放大器A3驅(qū)動。但由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器價格昂貴，通常不是每個模擬量輸入通道設(shè)一個A/D，而是公用一個，中間經(jīng)MPX切換輪流由公用的A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入給微機。 圖44 MAXIN396管腳功能圖其工作原理是當片選信號為“0”（無效）時，芯片輸入端呈高阻狀態(tài)，各路輸入量轉(zhuǎn)換開關(guān)，送入A/D轉(zhuǎn)換器。ADC與一個8通道的模擬多路復(fù)用器連接，能對來自端口A的8路單端輸入電壓進行采樣。A/D轉(zhuǎn)換器采用MEGA16芯片上的8路10位AD轉(zhuǎn)換。在開關(guān)量輸出接口中，輸出的開關(guān)量一般都要鎖存，以便受控設(shè)備能在下一次輸出量到來之前一直受本次輸出開關(guān)量的控制。ATmega16是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash擦寫壽命10000次，有512字節(jié)的EEPROM擦寫壽命100000次；1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM，可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密。圖48 ATmega16的引腳圖 人機交互部分設(shè)計人機交互部分主要由鍵盤、LED顯示和打印機組成，鍵盤用來實現(xiàn)控制功能的選擇和參數(shù)的設(shè)定，LED則用來顯示功能菜單、實時數(shù)據(jù)以及控制器的工作狀態(tài)，打印機用來打印記錄日常狀態(tài)，在此暫不考慮。當按鍵接通或斷開時，通過判斷電壓值的有無便可識別是否有按鍵按下。顯示的數(shù)據(jù)通過單片機數(shù)據(jù)處理后送給MAX7219顯示。～，可利用+5V的穩(wěn)定直流電壓供電給單片機，因此需將變壓器次級輸出的交流電壓進行整流、電容濾波后再使用LM7805CK穩(wěn)壓芯片，提供所需的電壓。MAX232芯片為常用的電平轉(zhuǎn)換芯片，一般用于串口通信。典型電路如圖411所示。例如是否應(yīng)當發(fā)生跳閘命令等。下面我將詳細介紹非遞歸型數(shù)字濾波器的基本原理和簡單應(yīng)用。上式中假定了沖激響應(yīng)有到共個值。這里要注意兩個問題：，如果滿足：，當時 (52)的條件，則所設(shè)計的數(shù)字濾波器的頻率特性在到的范圍內(nèi)將和的形狀完全相同，即達到了設(shè)計要求。圖51 模擬和數(shù)字濾波器的對比 。在前面已經(jīng)可以看出非遞歸型數(shù)字濾波器存在的一個問題是，為了達到頻域提出的要求，沖激響應(yīng)常常要求是無限長的。 (55) 和非遞歸型不同的是，上式中的求得不僅用到了, ……等輸入值，還用到了前幾次的輸出值，……。一類是根據(jù)輸入電氣量的若干點采樣值通過一定的數(shù)學式或方程式計算出保護所反映的量值，然后跟定值比較。但由于運用計算機所特有的數(shù)學處理和邏輯運算功能可以使某些保護的性能有明顯提高。目前，分析和評價各種不同算法的優(yōu)劣的標準是精度和速度。所以研究算法的實質(zhì)是如何在速度和精度兩方面進行權(quán)衡。軟件系統(tǒng)設(shè)計需要滿足簡潔性、易維護修改性、實時性和準確可靠性等要求。ADC工作流程框圖如圖52所示： 圖52 模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)能被CPU識別，把它們進行各種保護算法計算，然后與設(shè)定的數(shù)值進行比較、判斷，做出適當?shù)膭幼鳎瑥亩鴮崿F(xiàn)保護功能。圖54 變壓器保護設(shè)計圖 差動保護為變壓器的主保護，其流程圖如圖55所示。三相差動電流中只要有一相的二次諧波含量超過制動比，就將三相差動繼電器全部閉鎖。 圖56鍵盤控制設(shè)計圖總 結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計（基于單片機的變壓器保護裝置）涉及面很廣，囊括了《ATmega系列單片機原理及應(yīng)用——C語言教程》、《微型計算機控制技術(shù)》、《供電技術(shù)》、《微型機繼電保護基礎(chǔ)》等知識。除此之外,我還學到了專業(yè)以外的知識。盡管在微機保護方面與世界尖端技術(shù)有一定的差距。在此，我要感謝廣西大學對我的培養(yǎng)，感謝所有給予我關(guān)心和幫助的人們。在大學期間，我的家人在物質(zhì)和精神上都給了我極大的支持和鼓勵，讓我在這四年期間能夠?qū)Ｐ牡膶W習，此時此刻我想給他們說一聲謝謝，并決心以更大的成就來回報他們。在此論文完成之際，謹向我最尊敬的海老師和梁老師致以最真摯的感謝。通過我們堅持不懈的努力，我相信這些差距將會不斷縮小。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我鍛煉了自己獨立思考和解決問題的能力，培養(yǎng)了一定的動手能力,將所學的理論運用于實際當中,為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。盡管我對它們有了更深的理解，但仍是膚淺的。有鍵按下就會產(chǎn)生中斷，進入中斷入口，然后判斷是哪個按鍵按下，再進入對應(yīng)的按鍵處理程序進行相應(yīng)的處理。常用到的是二次諧波制動的方法，其根據(jù)勵磁涌流中含有大量二次諧波分量的特點，當差電流中二次諧波含量大于整定值時就將差動繼電器閉鎖，以防止勵磁涌流引起的誤動。其中，當變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障時，即“輕瓦斯”，應(yīng)立即發(fā)出信號，使運行人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障并及時處理，其他的保護動作于跳開變壓器各側(cè)斷路器。保護裝置軟件的主流程圖如圖51所示。 變壓器保護裝置軟件設(shè)計軟件設(shè)計是變壓器微機保護裝置的靈魂，是保證系統(tǒng)工作的核心，對軟件整體的理解是軟件設(shè)計的首要條件。二是算法的運算工作量。有了這些基本的電氣量的計算值，就可以很容易地構(gòu)成各種不同原理的保護。這一類算法的計算工作量略有減小。 微機保護算法簡介微機保護裝置根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供輸入電氣量的采樣數(shù)據(jù)進行分析、運算和判斷，以實現(xiàn)各種繼電保護功能的方法稱為算法。對于有些實時應(yīng)用場合，可能跟不上實時節(jié)拍，或者要對硬件提出過高的要求。因此為了用非遞歸的方法