【導讀】1．本課題的來源、選題依據(jù)：本課題由指導教師提供。礦山、醫(yī)院、學校、農(nóng)林牧場等地方，鑒于電力變壓器在系統(tǒng)中的重要性,電力變壓器的保護一直受到世人的重視和關注。它的故障給供電可靠性和系。設性能良好的、動作可靠的微機保護系統(tǒng)。電力變壓器的的保護方式，并分析電力變壓器微機保護的特點。置的總原理圖及模擬信號到數(shù)字信號的轉換過程。的任務微機控制技術實現(xiàn)對電力變壓器的保護。本文分別從電力變壓器的概述電力變壓器的結構及接線組別變壓器的分類，電力變壓。器的工作原理，電力變壓器的作用，變壓器的故障與異常運行狀態(tài)，變壓器保護的配置，各種保護方式、微機保護以及模數(shù)轉換論證做出的一套電力變壓器保護方案。1882年高納德和吉伯斯的交流供電系統(tǒng)，獲得英國專利。她們用一種叫做“第二發(fā)電機”（具有開。口鐵芯，是變壓器的前身）的設備來升高和降低電壓。匈牙利的干茨工廠制造出來的，這臺變壓器是單相變壓器，容量為1400VA，電壓比為120/72V，頻率為

　　

【正文】 原理框圖。 圖 41 A/D 轉換器的原理框圖 所謂采樣，就是在一個微小的時間內(nèi)對模擬信號進行取樣。由于輸入模擬信號是連續(xù)變化的，而 A/D 轉換總需要一定的時間，因此每一次采樣結束后，要將此次采樣的模擬信號保持到轉換結束，以保證 A/D 轉換器有 足夠的時間進行正常轉換，這個過程就稱為采樣保持。圖 42 是常見的采樣 保持電路， u 是模擬信號輸入；模擬開關由 N 溝道增強型MOS 管構成； C 為存儲電容，用作保持信號；運算放大器組成電壓跟隨器，起緩沖隔離負載作用。采樣 保持波形如圖所示。從圖 43（ b）可以看出采樣頻率越高，采樣 保持電路輸出的階梯波形就越接近原模擬信號。可以證明，為了使取樣信號不失真的表示模擬信號，采樣控制信號的頻率必須滿足： fs≥ 2fimax （ 41） 式中， fs 為采樣頻率； fimax 為輸入模擬信號 u 中最高頻率分量的頻率。是 41 就是采樣定理。 黑龍江交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2021 級 電氣化鐵道技術專業(yè) 17 圖 42 采樣 保持電路 圖 43 采樣 保持波形 數(shù)字量是離散的，即任何一個數(shù)字量的大小只能是規(guī)定在某一個規(guī)定的最小數(shù)量單位的增倍數(shù)。經(jīng)過采樣，輸入模擬電壓在時間上成了離散信號，但在幅度上仍是連續(xù)變化的無限個值。因此在 A/D 轉換時，必須將采樣電壓表示為規(guī)定的最小單位電壓的整倍數(shù)，這個轉換過程稱為量化。量化所規(guī)定的最小電壓稱為量化單位，用 △ 表示。將量化后的有限個值用二進制代碼 表示稱為編碼。顯然，數(shù)字信號最低有效位為 1 所代表的數(shù)量大小就等于 △。編碼得到的二進制代碼就是 A/D 轉換器輸出的數(shù)字量。模擬電壓是連續(xù)的，因而被轉換的模擬電壓不一定能被 △整除，量化過程中不可避免會引起誤差。這種誤差稱為量化誤差。 （ 1）逐次逼近法 逐次逼近式 A/D 是比較常見的一種 A/D 轉換電路，轉換的時間為微秒級。采用逐次逼近法的 A/D 轉換器是由一個比較器、 D/A 轉換器、緩沖寄存器及控制邏輯電路組成，如圖黑龍江交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2021 級 電氣化鐵道技術專業(yè) 18 44 所示?；驹硎菑母呶坏降臀恢鹞辉囂奖容^，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進 行試探。 圖 44 逐次逼近式 A/D 轉換器原理框圖 逐次逼近法轉換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零；轉換開始時，先將逐次逼近寄存器最高位置 1，送入 D/A 轉換器，經(jīng) D/A 轉換后生成的模擬量送入比較器，稱為 Ｖ o，與送入比較器的待轉換的模擬量Ｖ i 進行比較，若Ｖ oＶ i，該位 1 被保留，否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的數(shù)字量送 D/A 轉換器，輸出的 Ｖ o 再與Ｖ i 比較，若Ｖ oＶ i，該位 1 被保留，否則被清除。重復此過程，直至逼近寄存器最低位。轉換結束后，將逐 次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進行的。 （ 2）雙積分法 采用雙積分法的 A/D 轉換器由電子開關、積分器、比較器和控制邏輯等部件組成。如圖45 所示。 基本原理是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時間間隔，再把此時間間隔轉換成數(shù)字量，屬于間接轉換。 圖 45 雙積分式 A/D 轉換的原理框圖 黑龍江交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2021 級 電氣化鐵道技術專業(yè) 19 雙積分法 A/D 轉換的過程是：先將開關接通待轉換的模擬量Ｖ i，Ｖ i 采樣輸入到積分器，積分器從零開始進行固定時間Ｔ的正向積分，時間Ｔ到后，開關再接通與 Ｖ i 極性相反的基準電壓ＶＲＥ F，將ＶＲＥ F 輸入到積分器，進行反向積分，直到輸出為 0V 時停止積分。Ｖ i 越大，積分器輸出電壓越大，反向積分時間也越長。計數(shù)器在反向積分時間內(nèi)所計的數(shù)值，就是輸入模擬電壓Ｖ i 所對應的數(shù)字量，實現(xiàn)了 A/D 轉換。 （ 3）電壓頻率轉換法 采用電壓頻率轉換法的 A/D 轉換器，由計數(shù)器、控制門及一個具有恒定時間的時鐘門控制信號組成，如圖 46 所示。它的工作原理是Ｖ /F 轉換電路把輸入的模擬電壓轉換成與模擬電壓成正比的脈沖信號。 圖 46 電壓頻率式 A/D 轉換原理框圖 電壓頻率轉換法的工作過程 是：當模擬電壓Ｖ i 加到 V/F 的輸入端，便產(chǎn)生頻率 F 與 Vi成正比的脈沖，在一定的時間內(nèi)對該脈沖信號計數(shù)，時間到，統(tǒng)計到計數(shù)器的計數(shù)值正比于輸入電壓 Vi，從而完成 A/D 轉換。 黑龍江交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2021 級 電氣化鐵道技術專業(yè) 20 總結 此畢業(yè)論文是電力變壓器的微機保護系統(tǒng)的設計，這是一次綜合設計的考驗。我想感謝學院能夠細心安排我們做這個畢業(yè)設計，在我看來是十分有意義，而且是十分有必要的。本次通過對電力變壓器的微機保護的設計，著實讓我受益匪淺。 電力變壓器在電力系統(tǒng)中是非常重要的設備，它的故障將會給整個系統(tǒng)帶來嚴重的后果，通常變壓 器故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障，我們在對變壓器進行保護時，應該找出發(fā)生故障的原因，根據(jù)相應的規(guī)則做出可靠、合理的保護。 在做本文的過程中，所設計到的知識面非常廣，需要我們對電力系統(tǒng)運行、電力電氣設備非常熟悉，能夠準確的進行各種設備的短路電流計算；能夠根據(jù)整定計算和相關手冊選出相關的配置設備；能夠?qū)x取的設備進行安裝和調(diào)試；這些都要求我們專業(yè)人員有非常堅實的專業(yè)基礎知識。 本次設計中，在變壓器發(fā)生故障的時候，理論上是能夠進行相關的動作。但是我認為理論上不能完全反應實際的運行情況的，在真實的運行環(huán)境中 會出現(xiàn)什么樣的情況我們還不能充分的掌握。是否能準確的動作二次回路也是一個未知的問題。同時該保護只是運用了傳統(tǒng)的繼電器保護，這種控制雖然能夠在故障時動作，但其自動化的程度、信號的處理能力不夠高，靈敏性和可靠性也不夠高。另一方面，當確定繼電保護裝置的配置和構成方案時，還應該適當考慮經(jīng)濟上的合理性。應綜合考慮被保護元件與電力網(wǎng)的結構特點、運行特點以及事故出現(xiàn)的概率和可能造成的后果等因數(shù)，依此確定保護方式，而不能只從保護裝置本身的投資來考慮。因保護不完善或不可靠而給國民經(jīng)濟造成的損失，一般會大大超過即使是最復雜的保 護裝置的投資。 在做本次畢業(yè)設計的過程中讓我收獲很大。通過閱讀大量的專業(yè)書籍和資料，讓我又從新系統(tǒng)的學習了一遍我們的專業(yè)知識，而且在此過程中還教會了我怎樣去思考和解決一個問題，同時這次畢業(yè)設計讓我對工程設計也有了一個大概的了解，為以后的工作奠定了非常重要的基礎。 黑龍江交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2021 級 電氣化鐵道技術專業(yè) 21 致謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《電力變壓器的微機保護系統(tǒng)設計》終于完成了，這意味著大學生活即將結束。 在畢業(yè)設計過程中，衷心地感謝張慧坤老師，張老師傾注了大量的心血和汗水。無論是在論文的選題、構思和 資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了張老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是她廣博的學識、深厚的學術素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。 在論文的寫作過程中，也得到了許多專業(yè)老師的寶貴建議，同時還到許多同學的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。 感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！ 黑龍江交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2021 級 電氣化鐵道技術專業(yè) 22 參考 文獻 [1]． 姚志松等編 中小型變壓器實用全書 北京： 機械工業(yè)出版 社， 2021 [2]．陳增田著 電力變壓器保護 北京：中國電力出版社， 1989 [3]．謝毓城 電力變壓器手冊 北京： 機械工業(yè)出版 社， 2021 [4]．許建安主編 繼電保護整定計算 北京：中國水利水電出版社， 2021 [5]．陳德樹等著 微機繼電保護 北京：中國電力出版社， 2021 [6]．許建安主編 電力系統(tǒng)繼電保護 中國水利水電出版社， 2021 [7]．羅士萍主編 微機保護實現(xiàn)原理及裝置 北京：中國電力出版社， 2021 [8]．劉家軍 微 機遠動技術 北京：中國水利水電出版社， 2021 [9]．李敏 遠動技術基礎 北京：中國鐵道出版社， 2021 [10]．柳永智 電力系統(tǒng)遠動 北京：中國電力出版社， 2021 [11]．孫曉華，周德仁著 電工基礎 北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [12]．楊成利 高等教育出版社數(shù)字電子技術 鄭州：黃河水利出版社， 2021 [13]．閻石 數(shù)字電子技術 2版 北京：高等教育出版社， 1989 [14]．周良權 模擬電子技術基礎 2版 北京：高等教育出版社， 2021 [15]．陳慶李 電子技術 北京：機械工業(yè)出版社， 1999 [16]．楊素行 模擬電子技術基礎簡明教程 2版 北京：高等教育出版社， 1998 [17]．陳瑞 電子技術 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [18]．葛耀中著 新型繼電保護與故障測距原理和技術 西安：西安交通大學出版社， 1996 [19]．許正壓著 輸電線路新型距離保護 北京：中國水利水電出版社， 2021 [20]．許建安著 電力系統(tǒng)微機繼電保護 北京：中國水利水電出版社， 2021 [21]．周定頤 電機及拖動基礎 北京： 機械工業(yè)出版 社， 2021 [22] 李玉海 .發(fā)電機 .變壓器與母線保護編寫 [M].中國水利水電出版社 ,2021 黑龍江交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2021 級 電氣化鐵道技術專業(yè) 23 附錄 設計系統(tǒng)圖