【正文】 點(diǎn)對微機(jī)保護(hù)是很重要的，因?yàn)橹挥性谶@種條件下作精確的運(yùn)算或定量分析才是有意義的。電抗變換器的優(yōu)點(diǎn)是線性范圍較大，鐵芯不易飽和，有移相作用，另外，其抑制非周期分量的作用在某些應(yīng)有中也可能成為優(yōu)點(diǎn)。例如，電抗變換器有阻止直流，放大高頻分量的作用。此外，也有采用電抗變換器的。因此一般采用中間變換器來實(shí)現(xiàn)以上的變換。5V或177。微機(jī)保護(hù)要從被保護(hù)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(jī)電路卻不適用，故需要降低和變換。三相電壓電流分別采用變壓器一、二次側(cè)的電壓互感器、電流互感器測量。單片機(jī)根據(jù)用戶設(shè)定的目標(biāo)報(bào)警信號，決定保護(hù)裝置的工作狀態(tài)，同時(shí)單片機(jī)與PC機(jī)通信，通過PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，使系統(tǒng)達(dá)到對變壓器狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測控的功能。該硬件設(shè)計(jì)原理為：數(shù)據(jù)采集電路以模擬信號形式將變壓器的溫度、電壓及電流信號傳至單片機(jī)。 圖41 微機(jī)保護(hù)硬件示意框圖 變壓器保護(hù)裝置主系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本論文設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置以ATmega16單片機(jī)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(jī)控制部分，鍵盤、顯示及控制輸出部分等。由若干并行接口適配器(PIA或PIO)、光電隔離器件及有接點(diǎn)的中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號警報(bào)、外部接點(diǎn)輸入及人機(jī)對話等功能。 包括微處理器(CPU)、只讀存儲器（一般用EPROM）、隨機(jī)存取存儲器以及定時(shí)器等。繼電保護(hù)裝置就是將這些繼電器按一定的功能、要求及接線方式連接在一起。分析、研究被保護(hù)設(shè)備在故障或不正常狀態(tài)下各物理量的特點(diǎn)及變化規(guī)律稱作繼電保護(hù)技術(shù)，這是實(shí)現(xiàn)各種不同原理繼電保護(hù)的重要方面。如溫度、氣體等可實(shí)現(xiàn)過負(fù)荷保護(hù)、瓦斯保護(hù)。如負(fù)序或零序電流、電壓、功率可實(shí)現(xiàn)負(fù)序或零序電流、電壓、功率的方向保護(hù)。如利用輔助導(dǎo)線連接兩端電流互感器可以構(gòu)成判斷區(qū)內(nèi)、外故障的縱差動(dòng)保護(hù)。同時(shí)反映電壓與電流之間數(shù)值或相位的變化。通常利用：電氣量的顯著變化。這主要是發(fā)現(xiàn)失常狀態(tài)后及時(shí)引導(dǎo)系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)。如軟件冗余、設(shè)置當(dāng)前輸出狀態(tài)寄存單元、設(shè)置自檢程序。如果干擾進(jìn)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。（2）控制狀態(tài)失常的軟件對策。對于實(shí)時(shí)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。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，不可能完全依靠硬件解決，因此軟件抗干擾性問題的研究已引起人們的重視。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(jī)系統(tǒng)過程通道的長線傳輸越來越不可避免。來自供電系統(tǒng)以及通過導(dǎo)線傳輸，電磁耦合等產(chǎn)生的電磁干擾，是單片機(jī)系統(tǒng)工作不穩(wěn)的重要原因。由于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在實(shí)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(jì)是系統(tǒng)研制中不可忽視的一個(gè)重要內(nèi)容。該保護(hù)作為變壓器過負(fù)荷故障的保護(hù)，作用于發(fā)信號。圖33 零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯零序電流保護(hù)I段和II段均采用兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限tt3跳開母聯(lián)斷路器QF，長時(shí)限tt4跳開變壓器兩側(cè)斷路器。零序過電流保護(hù)通常采用兩段式。變壓器接地保護(hù)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(hù)和相鄰母線、線路接地保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作后，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。變壓器的相間短路后備保護(hù)通常采用過電流保護(hù)、低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)以及負(fù)序過電流保護(hù)等，也有采用阻抗保護(hù)作為后備保護(hù)的情況。 縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)可校驗(yàn)式為 （37） 式中，為各種運(yùn)行方式下變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最小差動(dòng)電流，靈敏系數(shù)一般不應(yīng)低于2。（2）躲過變壓器最大的勵(lì)磁涌流，即 （35）式中，——變壓器額定電流；——可靠系數(shù)，～；——?jiǎng)?lì)磁涌流的最大倍數(shù)。圖31 雙繞組單相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖、分別為變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的一次電流，參考方向?yàn)槟妇€向變壓器、為相應(yīng)的電流互感器二次電流。因此，與傳統(tǒng)保護(hù)類似，計(jì)算機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)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(lì)磁涌流。反之當(dāng)出現(xiàn)外部故障伴隨很大的穿越電流時(shí)，應(yīng)可靠不動(dòng)作。在任何情況下，當(dāng)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(shí)應(yīng)快速動(dòng)作跳閘。 實(shí)現(xiàn)變壓器縱差動(dòng)保護(hù)必須遵循基本原則，并解決好兩個(gè)突出問題：勵(lì)磁涌流和區(qū)分外部短路的不平衡電流。速斷保護(hù)的動(dòng)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(diǎn)短路時(shí)流過保護(hù)的最大三相短路電流；——可靠系數(shù)，～。其原理圖如圖31所示 圖31 瓦斯保護(hù)原理圖電流速斷保護(hù)用于對于容量為10000kVA以下的變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。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(gè)反應(yīng)變壓器的嚴(yán)重故障，稱為“重瓦斯”。變壓器油箱內(nèi)部故障通過瓦斯保護(hù)的主要元件氣體繼電器來反應(yīng)，它和縱差動(dòng)保護(hù)共同實(shí)現(xiàn)變壓器的主保護(hù)。變壓器應(yīng)配置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置有：瓦斯保護(hù)、速斷保護(hù)、縱差動(dòng)保護(hù)、后備保護(hù)、接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和過勵(lì)磁保護(hù)等。由CT變比標(biāo)準(zhǔn)化帶來的誤差可用數(shù)字運(yùn)算進(jìn)行補(bǔ)償?？赏ㄟ^采用靈活的算法來獲得高速度和高靈敏度。 變壓器的各側(cè)繞組中，因連接組別的關(guān)系而引起的電流相位移可由CT副邊 YΔ變換改變?yōu)閿?shù)字計(jì)算補(bǔ)償。另外，對于三繞組變壓器，以及因500kV變電站廣泛采用3/2斷路器而引起的多側(cè)差動(dòng)問題，以及原來遺留的CT、PT 斷線閉鎖問題等，也需要予以考慮。保持高速度 對于接于超高壓遠(yuǎn)離輸電線路上的變壓器，當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，由于諧振也會產(chǎn)生諧波電流，這可能引起諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)延緩動(dòng)作，需要采取有效的加速措施或?qū)で笮略淼膭?lì)磁涌流鑒別方法。為保證系統(tǒng)和變壓器安全運(yùn)行，減少事故損失，人們對變壓器繼電保護(hù)提出了更苛刻的要求。對于后一個(gè)問題，應(yīng)用最廣泛的是二次諧波分量的算法，其在加速保護(hù)動(dòng)作上主要的研究方向：一為研究快速響應(yīng)的算法，二為尋找計(jì)算量小的算法（如富氏算法等）。電力變壓器保護(hù)的核心問題有兩個(gè)：一是如何鑒別內(nèi)，外部故障；一是如何區(qū)分內(nèi)部短路和勵(lì)磁涌流。這顯然因?yàn)樽儔浩髟陔娏ο到y(tǒng)發(fā)電，輸電和配電各個(gè)環(huán)節(jié)中廣泛使用，因而其保護(hù)設(shè)備具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。（4）可靠性指在規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)生了屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在其它不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。（2）速動(dòng)性快速的切除故障，減少用戶在電壓降低情況下的使用時(shí)間，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它們有的相輔相成，有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別進(jìn)行協(xié)調(diào)。從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化。因此它的可靠性很高。（2）可靠性高微機(jī)有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力，因而它可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，即自動(dòng)識別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動(dòng)作。因而只要用幾個(gè)簡單的操作就可以檢驗(yàn)微機(jī)的硬件是否完好。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，微機(jī)繼電保護(hù)在我國得到大量應(yīng)用，以成為繼電保護(hù)裝置的主要形式，是當(dāng)今電力系統(tǒng)保護(hù)、控制、運(yùn)行調(diào)度及事故處理的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。（4）變壓器中性點(diǎn)電壓升高或外部電壓過高或頻率降低等引起的過勵(lì)磁。（2）過負(fù)荷。發(fā)生這類故障時(shí)也應(yīng)迅速切除變壓器，以盡量減小短路電流對變壓器的沖擊。因此，當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，必須迅速將變壓器切除。（1）內(nèi)部故障內(nèi)部故障主要包括變壓器繞組的相間短路、匝間短路和中性點(diǎn)接地系統(tǒng)繞組的接地短路等。 變壓器故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)研究變壓器保護(hù)，首先就要分析變壓器可能發(fā)生的故障和異常情況。變壓器油箱上裝有許多油管，在變壓器內(nèi)部，熱油上升，再由油管往下流，這實(shí)際上相當(dāng)于增加了油箱壁的散熱面積和散熱能力。油箱內(nèi)充滿了變壓器油，變壓器油既是冷卻介質(zhì)，同時(shí)也起絕緣作用。通常把鐵芯和繞組合在一起稱為變壓器的器身，是變壓器的最基本的組成部分。鐵芯構(gòu)成了磁路，線圈套在鐵芯上。以油浸式電力變壓器為例說明變壓器的基本結(jié)構(gòu)。（5）按冷卻方式分：油浸式變壓器、干式變壓器、充氣式變壓器及蒸發(fā)冷卻變壓器。（3）按繞組形式分：自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器。一般情況下，常用變壓器的分類可歸類如下：（1）按用途分：電力變壓器、試驗(yàn)變壓器、儀用變壓器及特殊用途的變壓器。第二章 變壓器故障和硬件保護(hù)簡介 變壓器的基本原理及分類變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，其利用電磁感應(yīng)原理，以交變磁場為媒介，把線圈從電源吸收的某一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)變成頻率相同的另一種電壓的交流電能，再由另一線圈向負(fù)載提供。在此基礎(chǔ)上，在第三章闡述了變壓器的各種保護(hù)原理，包含其主保護(hù)和后備保護(hù)。 論文的主要工作論文在緒論部分簡要說明了變壓器保護(hù)的背景及意義?；趩纹瑱C(jī)的電力變壓器保護(hù)裝置，具有成本低，操作方便，程序簡單，便于控制，實(shí)用性強(qiáng)，廣闊的市場前景等特點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者在電力變壓器故障保護(hù)方面進(jìn)行了大量工作，已經(jīng)研制了具有故障檢測和保護(hù)功能的專家系統(tǒng)。 論文研究的目的與意義電力變壓器是電力系統(tǒng)安全不可缺少的一個(gè)重要組成部分，它的主要作用是變換電壓，以利于功率的傳輸。同時(shí)，牽引變電所的牽引變壓器容量較大，造價(jià)很高，它的故障往往會造成