变压器主保护装置的研制

论文摘要

电力变压器是电力系统中一个十分重要的设备,它的安全运行与否直接关系到电力系统的稳定运行,因此对其实施实时保护是必要的防范措施,根据保护功能的不同,对变压器的保护可以分为主保护、后备保护、本体保护。本文的主要工作就是研制一35KV微机式变压器主保护装置。本文首先论述了变压器微机保护系统在国内外的发展现状及发展趋势,并分析了变压器主保护的保护原理及微机实现方法,在此基础上,设计了一个微机式变压器主保护装置。设计的装置硬件电路主要包括交流信号采样调理电路、模数转换电路、开关量输入,输出电路、液晶显示电路、按键电路、CAN总线通信电路等,在硬件的基础上,利用软件的灵活性配备了互感器断线闭锁、差动速断保护、二次谐波制动的比率制动式差动保护等变压器主保护的功能。软件设计主要包括了中断采样程序、串口通信程序、参数计算程序、故障处理程序、液晶显示程序、按键响应程序、CAN总线与上位PC主机通信程序等子程序模块,其在主程序的协调下完成了保护功能的实现。在样机软硬件的基础上进行联调,从采样精确度、计算精确度及保护功能实现等方面对样机进行了静态实验测试,验证了装置达到了预期的设计目标。另外针对目前变压器保护的理论难点问题之一的励磁涌流鉴别,本文还提出了一种利用小波分析鉴别涌流的方法。其基本原理为利用小波分析能准确捕捉信号突变的特征,选用了三次B样条小波对Matlab仿真产生的样本数据进行分析,通过分解后的局部模极大值处对应的小波系数求得表征信号奇异度大小的李氏指数值,用此值作为识别量来区分励磁涌流和短路电流。并通过大量的仿真给出了定量参考值,该方法可在采得一个周期数据后正确识别励磁涌流。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究动态及发展趋势
• 1.2.1 变压器主保护的研究现状及发展动态
• 1.2.2 微机保护的研究动态及发展趋势
• 1.3 论文的主要工作及章节安排
• 2 变压器主保护的分析及设计方案
• 2.1 变压器差动保护的分析
• 2.1.1 幅值及相位补偿方法
• 2.1.2 差动速断保护
• 2.1.3 比率制动式差动保护
• 2.1.4 二次谐波制动
• 2.1.5 电流互感器断线闭锁
• 2.2 保护参数的计算方法
• 2.2.1 傅氏算法
• 2.2.2 求相量幅值的近似快速算法
• 2.3 本章小结
• 3 通用型保护装置的硬件设计
• 3.1 系统总体方案设计
• 3.2 主保护板电路的设计
• 3.2.1 信号采集调理电路
• 3.2.2 模数转换电路
• 3.2.3 开关量输入电路
• 3.2.4 开关量输出电路
• 3.3 人机接口板电路的设计
• 3.3.1 液晶显示电路
• 3.3.2 键盘接口电路
• 3.3.3 定值存储电路
• 3.3.4 CAN 通信电路
• 3.4 主保护板与人机保护板之间的通信
• 3.5 硬件的抗干扰设计
• 3.6 本章小结
• 4 变压器差动保护的软件设计
• 4.1 软件设计总体框架
• 4.2 主保护CPU 软件设计
• 4.2.1 软件结构
• 4.2.2 初始化程序
• 4.2.3 参数计算及故障处理程序
• 4.2.4 AD 中断采样子程序
• 4.2.5 串口通信子程序
• 4.3 人机接口CPU 软件设计
• 4.3.1 软件结构
• 4.3.2 液晶显示程序
• 4.3.3 键盘响应程序
• 4.4 CAN 总线通信程序设计
• 4.5 本章小结
• 5 实验方法及测试结果
• 5.1 计算准确度测试
• 5.1.1 模拟量通道准确度测试
• 5.1.2 差动电流准确度测试
• 5.2 保护功能的测试
• 5.2.1 差动速断保护测试
• 5.2.2 比率制动式差动保护测试
• 5.2.3 二次谐波制动测试
• 5.3 本章小结
• 6 基于小波理论的励磁涌流识别新方法
• 6.1 问题的提出
• 6.2 小波分析的基本理论
• 6.2.1 连续小波变换的定义
• 6.2.2 小波变换微机实现的Mallat 快速算法
• 6.3 算法设计
• 6.3.1 小波变换模极值点同信号奇异性之间的关系
• 6.3.2 李氏指数的计算方法
• 6.3.3 小波变换中小波基的选取
• 6.3.4 算法思路
• 6.4 仿真分析
• 6.4.1 仿真模型的建立
• 6.4.2 小波分析
• 6.4.3 判据提取
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录