数字化牵引变电所的变压器保护软件设计

论文摘要

牵引变电所担负着电能转换、分配和输送任务,对牵引供电系统的安全和经济运行起着重要的作用。随着IEC61850标准的提出和在变电所自动化系统中的推广应用,基于IEC61850标准的继电保护装置已经成为了变电所自动化系统中非常重要的设备。目前,国内电力系统中已经有一批数字化变电站投入运行,而对于数字化牵引变电所的研究还较少,因此对数字化牵引变电所符合IEC61850标准的保护装置软件研究具有重要的意义。论文首先介绍了IEC61850标准的基本原理和概念,分析了数字化变电站以及非常规互感器等设备给保护带来的影响。对牵引变压器的一些基本接线形式进行了简单介绍,对阻抗匹配平衡变压器的基本原理及其特性方程进行了分析,并且确定了变压器保护的配置方案和相关保护的整定原则。对数据异常处理算法进行了设计,介绍了保护基础算法傅立叶算法。基于IEC61850协议在Windows操作系统上模拟设计出了一款适用于牵引变压器保护装置的保护软件。在设计时根据软件的功能对软件需要完成的任务进行了合理的划分,划分了采样任务、牵引变压器保护任务、通信任务,对各个任务模块进行了相应代码段的开发。构建了一个测试软件的平台,对所编写的软件进行了测试实验,证明了软件任务划分的合理性和保护逻辑判断的准确性。随着IEC 61850研究的深入和应用的广泛,与电子式互感器接口的微机保护会有更广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 数字化变电站简介
• 2.1 IEC61850标准的介绍
• 2.1.1 IEC61850标准产生的背景
• 2.1.2 IEC61850标准
• 2.2 数字化变电站和智能变电站
• 2.2.1 数字化变电站的特点
• 2.2.2 智能变电站的特点
• 2.3 非常规互感器等设备的发展
• 2.3.1 非常规互感器
• 2.3.2 智能开关
• 2.3.3 合并单元
• 2.4 数字化变电站与非常规互感器等设备的发展给保护带来的影响
• 2.4.1 对保护装置接线的影响
• 2.4.2 对保护装置硬件结构的影响
• 2.4.3 对保护的影响
• 2.4.4 IEC61850-9-2采样值报文分析
• 2.4.5 GOOSE简介
• 2.4.6 合并单元数据同步的方法
• 第3章 牵引变压器保护的基本理论
• 3.1 牵引变压器概述
• 3.1.1 牵引变压器的基本接线形式
• 3.1.2 牵引变压器的保护配置
• 3.2 阻抗匹配平衡变压器的基本原理
• 3.2.1 阻抗匹配变压器的运行特性
• 3.2.2 变压器的阻抗匹配特性
• 3.2.3 阻抗匹配变压器差动保护
• 3.3 牵引变压器保护的整定原则
• 3.3.1 差动保护
• 3.3.2 高压侧低电压保护
• 3.3.3 低压启动的过流保护
• 3.3.4 零序过电流保护
• 3.3.5 低压侧过电压保护
• 3.3.6 过负荷保护
• 3.4 傅立叶算法
• 3.5 数据异常处理算法
• 第4章 保护软件的设计
• 4.1 在软件设计中选择的硬件平台和操作系统
• 4.2 Windows操作系统及多线程技术
• 4.3 保护软件的任务划分（线程的划分）
• 4.4 网络初始化程序流程
• 4.5 采样任务程序流程
• 4.6 保护任务程序流程
• 4.7 通信任务程序流程
• 4.8 人机接口模块
• 4.9 程序的移植
• 第5章 保护软件的测试
• 5.1 构建测试系统的平台
• 5.2 实验的步骤和软件的设置
• 5.2.1 实验的总流程
• 5.2.2 牵引变压器保护软件的整定值设置
• 5.2.3 PowerTest软件设置
• 5.3 保护软件的测试
• 5.3.1 报文抓取程序的正确性测试
• 5.3.2 无故障运行测试
• 5.3.3 故障运行测试
• 5.3.4 涌流运行测试
• 5.3.5 测试的结果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文