【正文】 是以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字電路構(gòu)成的，通常又稱為微機保護。以近十年來國內(nèi)電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展為例：電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行程度相當高，發(fā)電廠及電網(wǎng)的控制中心普遍采用了以計算機為核心的自動監(jiān)測系統(tǒng)，可以自動進行數(shù)據(jù)收集與安全監(jiān)控、自動發(fā)電控制與經(jīng)濟調(diào)度及安全分析。自從世界上公認的第一臺電子計算機――電子數(shù)字積分計算機ENLAC 于1946年在美國誕生以來，計算機的發(fā)展速度很快，特別是微處理器的出現(xiàn)，給工業(yè)自動化控制帶來了深刻的變革。在最不利情況下保護裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)大于1，～。靈敏系數(shù)越高，表示保護裝置對故障的反應(yīng)能力越強，反之，則越弱。因此能有選擇切除故障的保護，必須同時具備有靈敏性。④ 靈敏性繼電保護的靈敏性是指保護裝置對于其保護范圍內(nèi)所發(fā)生的各種金屬性短路故障，應(yīng)具有足夠的反應(yīng)能力。由于快速性與選擇性在一般情況下是矛盾的，為兼顧兩者，一般允許帶有一定的延時切除故障。繼電保護快速動作可以減輕故障元件的損壞程度，減小對用戶工作的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電力元件繼電保護的選擇性，除了決定于繼電保護裝置本身的性能外，還要求滿足：a、由電源算起，愈靠近故障點的繼電保護的故障起動值相對愈小，動作時間愈短，并在上下級之間留有適當?shù)脑６?；b、要具有后備保護作用，如果最靠近故障點的繼電保護裝置或斷路器因故拒絕動作而不能斷開故障時，能由緊鄰的電源側(cè)繼電保護動作將故障斷開。在設(shè)計與選用繼電保護時，需要依據(jù)被保護對象的具體情況，對這兩方面的性能要求適當?shù)赜枰哉{(diào)解。 可信賴性要求繼電保護在設(shè)計要求它動作的異?；蚬收蠣顟B(tài)下，能夠準確地完成動作；安全性要求繼電保護在非設(shè)計要求它動作的其他所有情況下，能夠可靠地不動作。 繼電保護的基本要求電力系統(tǒng)繼電保護的基本性能有可靠性、選擇性、快速性、靈敏性，這些要求之間，有的相輔相承，有的相互制約，針對不同的使用條件，側(cè)重點也有所不同。③ 執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分所做出的判斷，執(zhí)行保護裝置的任務(wù)。測量部分邏輯部分執(zhí)行部分故障參數(shù)量整定值輸出信號 繼電保護裝置的原理結(jié)構(gòu)圖① 測量部分：測量被保護元器件分量，經(jīng)過轉(zhuǎn)換和構(gòu)成后，將其與整定值比較，據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”、等于“0”或“1”等邏輯信號，從而判斷保護是否應(yīng)該起動。因此，利用故障時參數(shù)與正常運行時的差別，就可以構(gòu)成不同原理和類型的繼電保護。如：反應(yīng)電流增大的過電流保護，反應(yīng)電壓降低的低電壓保護，反應(yīng)電壓和電流的比值，即阻抗變化的距離保護等。當突變量達到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。 繼電保護的基本原理、保護裝置的組成和基本要求 繼電保護的基本原理繼電保護裝置要能正確工作，首先必須具備有區(qū)分被保護設(shè)備正常運行與發(fā)生故障和異常運行狀態(tài)的能力。變壓器的異常運行狀態(tài)有多種，常見的有外部短路引起的過電流、過負荷、油箱漏油造成的油面降低或冷卻系統(tǒng)，系統(tǒng)故障引起的油溫升高。因此，變壓器油箱內(nèi)部故障是電力系統(tǒng)最危險的故障之一，在配置變壓器保護時應(yīng)該注意。① 內(nèi)部故障由于變壓器置身油箱內(nèi)部，因而變壓器油箱內(nèi)部故障應(yīng)包括有繞組的相間短路、匝間短路和中性點接地系統(tǒng)側(cè)的接地短路。因此，為了保證電力系統(tǒng)及變壓器的安全，并把故障和異常運行狀態(tài)限制在最小，在變壓器中必須裝設(shè)動作可靠的，性能良好的繼電保護裝置。它的安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電的可靠性及運行的穩(wěn)定性。本裝置將變壓器運行工況監(jiān)測與繼電保護結(jié)合，體現(xiàn)了新一代微機保護裝置的設(shè)計思想。以所制定的保護方案為依據(jù)，提出了以中間模擬轉(zhuǎn)換器和電抗轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器等各種微機變壓器保護裝置的具體實現(xiàn)方法。在研制開發(fā)礦井35KV主變微機保護的調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，當前應(yīng)用于電力系統(tǒng)微機保護的中所采用的CPU多為8位或16位CPU。另一方面，充分利用計算機的數(shù)字運算，邏輯處理以及長記憶能力，不斷的探索新的保護原理，如采用故障電流實現(xiàn)差動保護、采樣值差動保護、波形對稱性原理、以及根據(jù)變壓器磁通變化特性來判斷勵磁涌流等。關(guān)鍵詞：變壓器,微機保護,繼電保護ABSTRACTIt is widely used that transferring electric power in China..In order to make zhe electrified wrie netting running normally that zhe protective relaying equipment advancing with zhe time.In this paper are introduced prehensively and electrical system of microputer protection principle and development trend of electric power, on the basis of the microputer protection of the transformer specially research. With the protection plan formulated for basis, put forward by the middle analog switches and circuit reactance converter, A/D converter transformer protection device of microputer as the concrete realization method. For protection device and the hardware and software module design makes a detailed research, satisfy the requirements of transformer microputer protection device. This device will transformer running condition monitoring and relay protection union, reflected the new generation of microputer protection device design thought. Keywords: Transformer,Microprocessorbased Protection, Reply protection 目 錄第一章 緒 論 1 第二章 繼電保護的基本概述 2 電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài) 2 繼電保護的基本原理、保護裝置的組成和基本要求 2 繼電保護的基本原理 2 繼電保護裝置 3 繼電保護的基本要求 3 微機保護系統(tǒng)簡介 4 4 微機保護的基本構(gòu)成 5 微機保護的特點與發(fā)展前景 6 第三章 電力變壓器微機保護中各保護的基本原理 8 瓦斯保護 8 縱差動保護 9 過電流保護 10 溫度信號 10 第四章 微機保護的基本組成 11 概述 11 模擬量輸入系統(tǒng) 11 開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng) 12 CPU主系統(tǒng) 12 微機保護的抗干擾措施 13 第五章 微機保護的硬件設(shè)計 14 微機保護系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 14 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 14 模擬量輸入變換 14 前置模擬低通濾波器 15 采樣保持電路 16 多路轉(zhuǎn)換電路 19 A/D轉(zhuǎn)換電路 21 CPU主系統(tǒng)設(shè)計 23 CPU8086 23 時鐘發(fā)生器8284電路 24 24 外圍輸入輸出器件譯碼電路 25 計數(shù)計時電路 25 中斷管理電路 25 開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng) 25 可編程并行I/O接口芯片8255A 26 開關(guān)量輸入電路 27 28 光電隔離電路 29 人機接口回路 29 第六章 微機保護的軟件設(shè)計 32 微機保護軟件的基本結(jié)構(gòu) 32 數(shù)字濾波 32 微機保護的基本算法 34 微機保護軟件流程 36 軟件框圖及軟件流程圖 36 數(shù)據(jù)采集 36 8255并行接口輸出 37 數(shù)字濾波 37 輸出部分 38 38 第七章 結(jié)論 40 參考文獻 41 致 謝 42 附錄A: 元件清單 43 附錄B: 程 序 清 單 44 附錄C：電力變壓器微機保護硬件原理圖 58 第一章 緒 論在電力系統(tǒng)微機繼電保護研究領(lǐng)域中，變壓器保護的研究和開發(fā)一直受到人們的廣泛關(guān)注。并對保護裝置的硬件系統(tǒng)和軟件模塊設(shè)計進行了詳細的研究，滿足了變壓器微機保護裝置的要求。本文在全面介紹和評述電力系統(tǒng)的微機保護原理及其發(fā)展的趨勢的基礎(chǔ)上，對電力系變壓器的微機保護進行了專門研究。畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目電力變壓器的微機保護 摘 要目前，隨著超高壓、特高壓輸變電技術(shù)在全國范圍的廣泛應(yīng)用，對于確保電網(wǎng)安全運行的繼電保護裝置也由傳統(tǒng)的電磁型向微機型發(fā)展。而電力變壓器作為電業(yè)系統(tǒng)中重要的變換電壓、聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、傳送功率的設(shè)備之一，作為保護它的裝置，要求更加的可靠和快速。以所制定的保護方案為依據(jù)，提出了以中間模擬轉(zhuǎn)換器和電抗轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器等各種微機變壓器保護裝置的具體實現(xiàn)方法。本裝置將變壓器運行工況監(jiān)測與繼電保護結(jié)合，體現(xiàn)了新一代微機保護裝置的設(shè)計思想。一方面，將傳統(tǒng)的保護原理比如率制動和二次諧波制動原理應(yīng)用于微機保護，并借助計算機計算機所具有的技術(shù)優(yōu)勢，重點針對保護原理的具體實現(xiàn)技術(shù)進行改進和完善，以提高變壓器的保護的總體性能。但這些原理的實際應(yīng)用無不對微機保護的指揮中心——CPU的內(nèi)核結(jié)構(gòu)、高速運算能力以及與實時信號處理相適應(yīng)的尋址方式等許多方面的特性提出了更高的性能。如INTEL公司的808MCS51系列及其兼容產(chǎn)品、8098086以及80C196等.本文主要在全面介紹和評述電力系統(tǒng)的微機保護原理及其發(fā)展的趨勢的基礎(chǔ)上，對電力系變壓器的微機保護進行了專門研究。并對保護裝置的硬件系統(tǒng)和軟件模塊設(shè)計進行了詳細的研究，滿足了變壓器微機保護裝置的要求。第二章 繼電保護的基本概述 電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài)變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要的電氣設(shè)備。變壓器在電力系統(tǒng)的使用數(shù)量較多，且變壓器一旦發(fā)生故障，其影響范圍較大。電力變壓器廣泛采用油浸式結(jié)構(gòu)，其故障可分為變壓器油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障兩大類。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生這些故障時，短路電流在故障點產(chǎn)生的高溫電弧不僅可能燒壞繞組絕緣材料和鐵心，而且由于絕緣材料和變壓器油劇烈氣化產(chǎn)生大量氣體，可能使變壓器油箱局部變形，嚴重時甚至引起油箱爆炸。② 外部故障變壓器油箱外部故障主要是在電力系統(tǒng)絕緣套管和引出線上發(fā)生的相間短路和中性點接地系統(tǒng)側(cè)的接地短路。外部接地短路引起的中性點過電壓及系統(tǒng)過電壓或頻率降低引起的過勵磁等。電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，電流電壓的大小和相位發(fā)生變化，還會產(chǎn)生負序、零序電流電壓分量。利用故障中電氣量的特征，可以構(gòu)成不同原理的繼電保護裝置。 繼電保護裝置供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，會引起電流的增加和電壓的降低，以及電流、電壓間相位角的變化。繼電保護的種類很多，一般由三大部分組成：即測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。② 邏輯部分：根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)，出現(xiàn)次序或組合方式，確定保護裝置是否動作。如發(fā)出信號、跳閘或不動作等。① 繼電保護的可靠性繼電保護的可靠性是對電力系統(tǒng)繼電保護的最基本性能要求，它又分為兩個方面，即可信賴性與安全性?？尚刨囆耘c安全性，都是繼電保護必備的性能，但兩者相互矛盾。② 選擇性繼電保護的選擇性是指在對系統(tǒng)影響可能最小的處所，實現(xiàn)短路器的控制操作，以終止故障或系統(tǒng)事故的發(fā)展。③ 快速性繼電保護的快速性是指繼電保護應(yīng)以允許的可能最快速度動作于斷路器跳閘，以斷開故障或中止異常狀態(tài)發(fā)展。因此，在發(fā)生故障時，應(yīng)力求保護裝置能迅速動作切除故障。故障切除的總時間等于保護裝置和斷路器動作時間之和。保護裝置的靈敏性要求與選擇性要求關(guān)系密切，在電力系統(tǒng)故障時，故障設(shè)備的保護必須先能夠靈敏地反應(yīng)故障，才可能有選擇性的切除故障。 保護裝置的靈敏性通常用靈敏系數(shù)Ksen（又稱靈敏度）的大小來衡量。因此，過量保護和欠量保護對于靈敏系數(shù)的定義是不同。 微機保護系統(tǒng)簡介計算機的出現(xiàn)是20世紀最令人矚目的事件。廣泛而深入地影響著科學技術(shù)、生產(chǎn)和生活等各個領(lǐng)域。就電力系統(tǒng)安全運行的重要領(lǐng)域――繼電保護而言，計算機保護的出現(xiàn)與廣泛應(yīng)用反映了這一技術(shù)發(fā)展潮流的一個方面。目前我國無論是輸電線路的保護還是電力主設(shè)備保護都有一系列成套實用的微機保護裝置。保護裝置通過微機監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，將保護的狀態(tài)、動作、信號傳送給集控站或調(diào)度所，值班人員可以在遠方投切保護裝置、查看保護狀態(tài)修改保護定值等。② 北京哈德威四方保護與控制設(shè)備有限公司生產(chǎn)的CS系列微機保護裝置，含CSL系列線路保護、CSP系列電容器保護、CST系列變壓器保護、CSI斷路器保護等，另外該公司還生產(chǎn)CSD系列集中式遙