电力变压器微机主保护系统的研究与设计

论文摘要

电力变压器是电力系统中非常重要的设备,随着电力系统的发展,特别是现代新材料、新工艺的发展,变压器容量不断增大,它对电力系统的安全可靠运行有很大的影响,因此,对变压器保护的快速性和可靠性也提出了更高的要求。变压器的可靠安全稳定运行,是电力系统运行中至关重要的问题。继电保护系统是一种能反映电力系统故障和不正常状态,并能在系统故障和不正常状态出现时,及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化设备。它的任务就是自动、迅速和有选择地切除故障组件,使系统免遭损坏。微机保护作为保证电力系统安全运行,提高供电质量的工具,起到了越来越重要的作用。本文对110KV变压器的继电保护原理进行了分析,提出了一种新的基于DFT的微机保护算法,给出了保护系统的硬件结构、软件系统的设计方案和实现方法。本文所研制的微机保护装置具有动作速度快、灵敏度高等特点,该装置经现场调试,初步运行状况良好,完全满足系统要求的各项功能和技术指标,并且已经通过了国家电力相关部门的质量认证。本文章节安排如下:第一章绪论对电力系统微机继电保护的发展历史、现状、技术特点及其发展方向作了简述,引入了变压器微机主保护方案,提出了课题研究的任务;第二章对微机保护常用算法作了分析和推导,提出了一种新的基于DFT的微机保护算法;第三章详细论述了变压器保护的配置及其工作原理;第四章设计了以Freescale的基于RISC技术的工业级芯片MCF5282作为系统CPU的硬件平台架构;第五章对系统进行了软件结构设计,对各个模块的功能做了具体介绍;第六章结束语对本文研究工作作了总结并提出了后续研究工作。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 电力系统微机保护概述
• 1.2 电力系统微机保护的发展
• 1.2.1 电力系统微机保护的发展历程
• 1.2.2 电力系统微机保护的研究现状
• 1.2.3 电力系统微机保护的发展趋势
• 1.2.4 电力系统微机保护的特点
• 1.3 本课题提出的微机保护系统的特点
• 1.3.1 本课题微机保护系统的工作原理
• 1.3.2 适用多种接线变压器
• 1.3.3 采用一种新的基于DFT 的微机保护简易算法
• 1.3.4 数字信号处理采用累加单元（EMAC）提供的DSP 功能
• 1.3.5 硬件电路简洁可靠
• 1.3.6 结构化的程序设计
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 1.5 本课题研究的主要工作
• 1.6 本章小结
• 2 变压器微机保护的算法
• 2.1 本课题对微机保护算法的要求
• 2.2 微机保护常用算法
• 2.2.1 微机保护常用算法概述
• 2.2.2 基于正弦函数模型的算法
• 2.2.3 基于周期函数模型的算法
• 2.2.4 基于随机函数模型的算法
• 2.3 本课题提出的基于DFT 的微机保护简易算法
• 2.3.1 本课题采用的微机保护算法
• 2.3.2 基波和各次谐波实部和虚部的简易算法
• 2.3.3 基波和各次谐波幅值和相位的快速查表算法
• 2.3.4 基于DFT 的微机保护简易算法与快速傅氏算法的比较
• 2.3.5 微处理器芯片对微机保护算法的支持
• 2.4 本章小结
• 3 变压器微机主保护的配置与原理
• 3.1 引言
• 3.2 变压器微机主保护的配置与原理
• 3.2.1 差动保护
• 3.2.2 故障分量差动保护
• 3.2.3 各侧绕组过流保护
• 3.2.4 各侧绕组负序过流保护
• 3.2.5 非电量保护
• 3.3 本章小结
• 4 变压器微机主保护硬件平台设计
• 4.1 系统的功能结构
• 4.2 电源模块
• 4.3 CPU 主模块
• 4.3.1 MCF5282 的结构与特点
• 4.3.2 存储器和数据采样电路
• 4.3.3 GPS 校时电路
• 4.4 通讯模块
• 4.4.1 CAN 通讯
• 4.4.2 RS-485 通讯
• 2C 总线接口电路'>4.4.3 I²C 总线接口电路
• 4.5 模拟量输入模块
• 4.5.1 输入模块
• 4.5.2 电压方波形成电路
• 4.6 开关量输入输出模块
• 4.7 人机接口模块
• 4.7.1 LCD 电路
• 4.7.2 键盘电路
• 4.7.3 LED 电路
• 4.7.4 打印接口电路
• 4.7.5 通讯电路
• 4.8 此硬件平台的特点
• 4.9 本章小结
• 5 变压器微机主保护软件设计
• 5.1 软件设计概述
• 5.2 主程序模块
• 5.2.1 主程序结构
• 5.2.2 MCF5282 的初始化程序模块
• 5.2.3 采频程序模块
• 5.3 A/D 中断程序模块设计
• 5.4 故障处理程序模块设计
• 5.5 人机接口程序模块设计
• 5.5.1 人机接口主程序模块
• 5.5.2 通讯程序模块
• 5.6 本章小结
• 6 系统调试与实验
• 6.1 系统调试
• 6.2 系统测试
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：A.作者攻读硕士期间发表的论文
• B. 作者攻读硕士期间参与的科研项目