基于单片机的变压器保护装置定稿

2021-04-25 13:20:34本页面

基于单片机的变压器保护装置定稿


【正文】

广西大学毕业设计论文基于单片机的变压器保护装置 摘要 电力变压器是电力系统的重要设备。它担负着电能传输和电压变换的重要作用。大型电力变压器,尤其是220kV及以上的变压器的安全运行,与系统的运行情况息息相关。提高电力变压器的继电保护的性能,对于保障电力系统的安全、稳定的运行具有重要的意义。将微型计算机应用于变压器保护就是提高变压器保护水平的一个主要途径。微机继电保护系统可连续不断地对本身的工作情况进行自检,其工作可靠性很高。此外,微机继电保护可用同一硬件实现不同的保护原理,这使保护装置的制造大为简化,也容易实行保护装置的标准化。采用微机技术构成的变压器保护系统,较现在的模拟式保护具有更加完善的功能。

本毕业设计就是研究用单片机来实现电力变压器保护。本毕业设计阐述了电力变压器保护的基本原理、基本要求、保护方式、特点、可靠性措施及其系统硬件设计(包括总体方案、原理电路、原器件选择等项目的设计)、数字滤波、电力变压器保护软件设计。并介绍了计算机继电保护的基本原理和算法、各元件的引脚和功能,用PROTEL、WORD2000等软件绘制了硬件原理图、软件设计流程图。 关键词:变压器保护差动保护短路故障单片机 Abstract Powertransformeristheimportantequipmentofelectricpowersystem.Itplaysavitalroleintheelectricalenergytransition。

Largescalepowertransformer’ssafeoperationiscloselylinkedwiththesystemmovementsituation.Ithasthevitalsignificancetoenhancethepowertransformer’srelayprotectionformakingsuretheelectricalsystemsecurityandstablemovement.It’samainwaytoapplythemicrocomputertothetransformerprotectionforraisingthetransformerprotectionlevel。

Thesystemofmicrocomputerrelayprotectionmaycarryonselfcheckingnowandthen.Soitsoperationalreliabilityisveryhighreliability,themicrocomputercanuseidenticalhardwaretorealizedifferentprotectionprinciple.Thisgreatlysimplifiesprotectivedevicesmanufacture.It’salsoeasytomaketheprotectivedevicesstandardization。

Thisgraduationprojectisaboutthepowertransformerprotectionwiththemonolithicintegratedcircuit.Itelaboratedthepowertransformerprotectsbasicprinciple,basicrequest,way,characteristic,itssystemhardwaredesign,digitalfilterandpowertransformerprotectionsoftwaredesign.Itintroducedthecomputerrelayprotectionbasicprincipleandthealgorithm。

variouspartsfunction. Keywords:TransformerprotectiondifferentialprotectionshortcircuitfaultSCM 目录 摘要 I Abstract II 第一章绪论 1 1.1课题背景介绍 1 1.2论文研究的目的与意义 1 1.3论文的主要工作 2 第二章变压器故障和硬件保护简介 3 2.1变压器的基本原理及分类 3 2.2变压器的基本结构 3 2.3变压器故障类型及不正常运行状态 4 2.4微机继电保护的硬件系统简介 4 第三章变压器保护的基本原理 7 3.1计算机变压器保护的概述 7 3。

2电力变压器保护的方式 8 3.2.1变压器的瓦斯保护 8 3.2.2变压器速断保护 9 3.2.3变压器的纵差动保护 9 3.2.4变压器相间短路的后备保护 11 3.2.5变压器接地短路的后备保护 12 3.2.6过负荷保护 13 3.3计算机系统可靠性的保证措施 14 第四章微机保护硬件的基本组成 15 4.1微机保护的基本原理 15 4.2微机保护装置的构成 15 4.3变压器保护装置主系统的硬件设计 16 4.3.1电压电流形成回路 17 4.3.2采样保持电路 19 4.3.3模拟量多路转换开关 21 4.3.4模数转换器 22 4.3.5输入/输出通道 23 4。

3.6芯片简介 24 4.4人机交互部分设计 25 4.4.1键盘控制设计 25 4.4.2显示电路设计 26 4.5电源转换电路 27 4.6通信电路设计 27 第五章微机保护的软件设计 29 5.1数字滤波 29 5.1.1非递归型数字滤波器 29 5.1.2递归型数字滤波器 31 5.2微机保护算法简介 31 5.3变压器保护装置软件设计 32 5.3.1数据转换设计 33 5.3.2数据处理设计 34 5.3.3变压器保护动作设计 35 5.3.4键盘控制设计 37 总结 39 参考文献 40 致谢 41 42 第一章绪论 1.1课题背景介绍 电力工业是国民经济的基础。

是重要的支柱产业,它与国家的兴盛和人民的安康有密切的关系。因此,电力产品应该是安全、可靠、经济、优质的能源产品。 随着国民经济的飞速发展,电力系统的规模越来越大,结构越来越复杂。在整个电力生产过程中,由于人为因素或大自然的原因,会产生这样那样的故障和出现不正常的运行状态。变压器是电力系统和铁路牵引供电系统的重要设备,它的可靠运行对于保证安全供电具有十分重要的意义。同时,牵引变电所的牵引变压器容量较大,造价很高,它的故障往往会造成很大的经济损失。因此,对于变压器的故障和不正常状态必须装设可靠的继电保护装置。 1.2论文研究的目的与意义 电力变压器是电力系统安全不可缺少的一个重要组成部分,它的主要作用是变换电压。

以利于功率的传输。在同一段线路上,传送相同的功率,电压经升压变压器升压后,线路传输的电流减小,可以减少线路损耗,提高送变电经济性,达到远距离送电的目的,而降压则能满足各级使用电压的用户需要。 国内外学者在电力变压器故障保护方面进行了大量工作,已经研制了具有故障检测和保护功能的专家系统。其程序多用逻辑程序设计语言或用混合语言编写,有很强的的实用性,但仍有很多不足,如保护动作的正确率急需提高,对于变压器保护装置及技术的改进与完善成为当前社会急需解决的问题。 基于单片机的电力变压器保护装置,具有成本低,操作方便,程序简单,便于控制,实用性强,广阔的市场前景等特点。需领域专家作出更艰苦的努力。 1。

3论文的主要工作 论文在绪论部分简要说明了变压器保护的背景及意义。接下来在第二章对变压器的故障和保护的硬件系统进行了简要的分析,并列出根据要求所应装设的保护配置。在此基础上,在第三章阐述了变压器的各种保护原理,包含其主保护和后备保护。在了解了变压器保护的各种基本知识以后,第四章和第五章开始对保护装置进行硬件及软件设计。 第二章变压器故障和硬件保护简介 2.1变压器的基本原理及分类 1.变压器的基本原理 变压器是一种静止的电气设备,其利用电磁感应原理,以交变磁场为媒介,把线圈从电源吸收的某一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压的交流电能,再由另一线圈向负载提供。 2.变压器的分类 变压器的种类是多种多样的。

但就其工作原理而言,都是按照电磁感应原理制成的。一般情况下,常用变压器的分类可归类如下: (1)按用途分:电力变压器、试验变压器、仪用变压器及特殊用途的变压器。 (2)按相数分:单相变压器、三相变压器。 (3)按绕组形式分:自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。 (4)按铁芯形式分:芯式变压器、壳式变压器。 (5)按冷却方式分:油浸式变压器、干式变压器、充气式变压器及蒸发冷却变压器。 2.2变压器的基本结构 电力变压器的基本结构,包括铁芯和一、二次(或一、二、三次)绕组两部分。以油浸式电力变压器为例说明变压器的基本结构。 油浸式变压器由三相一、二次绕组,铁芯、油箱、底座、高低压套管、引线、散热器(或冷却器)、净油器、储油柜、安全气道、以及温度计、分接开关和气体继电器等组成。

铁芯构成了磁路,线圈套在铁芯上。线圈由导线绕制而成,绕组是指与电源(或负载)相接的线圈或线圈的组合,即绕组是由线圈组成。通常把铁芯和绕组合在一起称为变压器的器身,是变压器的最基本的组成部分。变压器器身放置在油箱内,油箱起机械支撑、冷却散热和保护作用。油箱内充满了变压器油,变压器油既是冷却介质,同时也起绝缘作用。变压器在运行过程中,各种损耗最终转变为热量,热量传给变压器油,再传给油箱壁向外散出。变压器油箱上装有许多油管,在变压器内部,热油上升,再由油管往下流,这实际上相当于增加了油箱壁的散热面积和散热能力。绝缘套管主要是起绝缘作用,使变压器绕组的引出线与油箱妥善绝缘。 2.3变压器故障类型及不正常运行状态 研究变压器保护。

首先就要分析变压器可能发生的故障和异常情况。电力变压器的故障类型和不正常运行状态如下: 1.变压器故障: 变压器故障可分为内部故障和外部故障两类。 (1)内部故障 内部故障主要包括变压器绕组的相间短路、匝间短路和中性点接地系统绕组的接地短路等。这些故障危害很大,因为短路电流产生的高温电弧不仅会烧坏绕组的绝缘和铁心,还会使绝缘材料和变压器油受热分解会产生大量的气体,有可能使变压器油箱局部变形、破裂,甚至引起变压器油箱的爆炸。因此,当变压器发生内部故障时,必须迅速将变压器切除。 (2)外部故障 变压器最常见的外部故障主要是变压器套管和引出线上发生的相间短路或接地(对变压器外壳)短路。发生这类故障时也应迅速切除变压器。

以尽量减小短路电流对变压器的冲击。 2.变压器不正常工作状态: 变压器不正常工作状态主要表现为: (1)外部短路引起的过电流。 (2)过负荷。 (3)油箱漏油造成的油面降低。 (4)变压器中性点电压升高或外部电压过高或频率降低等引起的过励磁。 2.4微机继电保护的硬件系统简介 1.微机继电保护的特点 继电器保护是一种能反应电力系统故障和不正常状态,并及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化设备。进入20世纪90年代以来,微机继电保护在我国得到大量应用,以成为继电保护装置的主要形式,是当今电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的综合自动化系统的重要组成部分。微机继电保护具有如下特点: (1)维护调试方便 微机保护的硬件是一个只会做几种单调的、简单操作(如读数。

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