基于DSP的变压器差动保护研究

论文摘要

电力变压器是电力系统的重要组成部分之一，它的工作状态直接关系到整个电力系统的安危状况，如何正确及时地处理变压器的故障以确保电力系统的正常运行是电力系统维护的重要研究方向，它具有重要的理论意义和现实意义。本文以电力系统继电保护和电力系统对继电保护装置的基本要求为研究起点，拓展出变压器继电保护系统，针对变压器保护中的差动保护问题，从以下几个方面展开了研究：①针对传统电磁式互感器有铁芯易饱和、绝缘结构复杂、体积大、重量大等缺点，将电子式互感器引用到了变压器差动保护中，并提出了详细的设计方案。该方案着重研究了合并单元应用于变压器差动保护的同步问题，及电子式互感器与保护设备的接口问题。②针对合并单元应用于变压器差动保护的同步问题，在前人研究的基础上，对合并单元采用了线性Lagrange插值法的采样值抽取方法。经仿真实验表明，所提出的方法有效地解决了合并单元应用于变压器差动保护的同步问题。③通过分析励磁涌流产生的过程、原理以及励磁涌流的波形特征，研究现有的励磁涌流鉴别的方法及其各自的优缺点，提出了一种新的基于物元分析的多判据综合判定理论的鉴别励磁涌流的方法。利用Matlab对变压器各种不同运行状态下励磁涌流产生过程进行仿真实验，实验结果表明，所提出的励磁涌流鉴别方法的鉴别结果更为准确，实现更为简洁方便。④通过对微机保护算法中傅里叶算法中误差的产生过程和误差源由的研究，归纳总结了两种改进的傅里叶算法，并对其正确性和有效性进行了检验。⑤根据目前微机保护发展对软、硬件系统要求的主流趋势，设计出了一套完整的(包括硬件和软件两部分)基于双DSP结构的变压器保护系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 变压器继电保护的国内外现状与趋势
• 1.3 继电保护的新技术平台
• 1.3.1 电子式互感器
• 1.3.2 IEC61850 标准
• 1.3.3 合并单元
• 1.4 本文结构安排
• 第2章 新型变压器差动保护的实现方案
• 2.1 变压器差动保护的基本原理
• 2.2 基于电子式互感器的变压器差动保护方案的实现
• 2.2.1 数字输出标准
• 2.2.2 接口通信
• 2.2.3 合并单元数字输出的同步问题
• 2.2.4 基于线性插值法的采样值数据处理
• 2.3 本章小结
• 第3章 励磁涌流识别方法的分析与改进
• 3.1 励磁涌流的分析
• 3.2 励磁涌流识别方法
• 3.2.1 波形识别法
• 3.2.2 谐波识别
• 3.2.3 功率差动原理识别
• 3.2.4 等效瞬时电感识别
• 3.3 基于物元分析理论的励磁涌流识别方法
• 3.3.1 物元分析学
• 3.3.2 基于物元分析的励磁涌流的识别
• 3.4 本章小结
• 第4章 微机保护算法的研究
• 4.1 基于正弦函数模型的算法
• 4.1.1 导数算法
• 4.1.2 两点乘积算法
• 4.1.3 半周积分算法
• 4.2 基于周期函数模型的算法
• 4.2.1 全波傅里叶算法
• 4.2.2 半波傅里叶算法
• 4.2.3 递推离散傅里叶变换算法
• 4.3 改进的傅里叶算法
• 4.3.1 傅里叶算法的误差来源
• 4.3.2 改进的全波傅里叶算法
• 4.3.3 改进的半波傅里叶算法
• 4.4 算法性能的仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于 DSP 的变压器保护装置的分析与设计
• 5.1 DSP 概述
• 5.2 基于 DSP 的变压器保护装置硬件系统
• 5.2.1 硬件电路总体方案
• 5.2.2 信号采集插件
• 5.2.3 开关量输入输出插件
• 5.2.4 通信插件
• 5.2.5 电源插件
• 5.2.6 硬件装置的抗干扰措施
• 5.3 基于 DSP 的变压器保护装置软件系统
• 5.3.1 保护系统主程序
• 5.3.2 自检子程序
• 5.3.3 故障处理子程序
• 5.3.4 采样中断子程序
• 5.3.5 软件系统抗干扰措施
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢