变压器微机保护装置的研究与设计

发布时间：2017-07-03 17:02

  本文关键词：变压器微机保护装置的研究与设计

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【摘要】：电力变压器作为电网互联和功率交换的枢纽设备,能否安全稳定运行直接关系到整个电网的连续运行,变压器微机保护装置为电力系统中变压器的安全运行提供了很大的保障。近些年随着电力变压器容量和电网规模的不断扩大,变压器微机保护装置的研究与设计仍然备受关注。本文在变压器微机保护的研究和发展的背景下,主要分析了变压器差动保护,比率差动保护和励磁涌流原理。同时根据设计需求和任务对复压过电流保护,零序保护,过负荷保护以及TA断线和TA饱和进行了介绍。在此基础上对变压器励磁涌流和比率差动保护分别进行了MATLAB仿真,分析了仿真的结果。在原理,仿真的基础上,对变压器微机保护装置进行了硬件和软件的设计。硬件上采用双CPU的设计方法,以DSP芯片TMS320F2812实现其保护功能,以C8051F020单片机作为辅助芯片实现其管理功能。双CPU不仅加快了装置的运算速度,而且增加了装置的安全性能和稳定性能。硬件上主要有采样电路,滤波放大电路,多路复用电路,测频电路,开关量输入输出电路和通信电路等。软件上DSP采用μC/OS-Ⅱ多任务实时操作系统。其任务主要分为四大模块,分别是遥测和遥信任务,保护判断任务,采样及A/D转换任务和通讯任务。最后对变压器微机保护装置进行功能性测试,主要分析了测试的方法和测试结果。本文对变压器微机保护的研究与设计有一定的参考意义。
【关键词】：变压器 微机保护 DSP μC/OS-Ⅱ
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM774
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 微机保护概述10-11
• 1.2 变压器微机保护11-12
• 1.3 国内外变压器微机保护现状及趋势12-13
• 1.4 论文的内容13-14
• 第2章 变压器保护原理14-27
• 2.1 变压器差动保护14-22
• 2.1.1 变压器差动保护基本原理14
• 2.1.2 变压器差动保护不平衡电流14-17
• 2.1.3 变压器比率差动保护17-18
• 2.1.4 变压器励磁涌流与MATLAB仿真18-20
• 2.1.5 TA饱和及TA断线20
• 2.1.6 差动速断保护20
• 2.1.7 变压器比率差动保护MATLAB仿真20-22
• 2.2 变压器后备保护22-24
• 2.2.1 复压过电流保护22-23
• 2.2.2 零序过流保护23
• 2.2.3 过负荷保护23-24
• 2.3 变压器微机保护装置的总体设计24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 变压器微机保护装置硬件设计27-43
• 3.1 变压器微机保护装置硬件电路总体设计27
• 3.2 保护单元硬件电路设计27-35
• 3.2.1 TMS320F2812芯片介绍27-28
• 3.2.2 TMS320F2812时钟电路设计28-29
• 3.2.3 TMS320F2812复位电路设计29-30
• 3.2.4 TMS320F2812外扩存储器电路设计30-31
• 3.2.5 实时时钟电路设计31
• 3.2.6 采样电路设计31-34
• 3.2.7 测频电路设计34-35
• 3.2.8 开关量输入输出电路设计35
• 3.3 管理单元硬件电路设计35-38
• 3.3.1 C8051F020介绍36
• 3.3.2 液晶显示电路设计36-37
• 3.3.3 按键电路设计37
• 3.3.4 指示灯电路设计37-38
• 3.4 通信电路设计38-40
• 3.4.1 DSP和上位机之间的通信电路设计38-39
• 3.4.2 DSP与C8051F020之间的通信电路设计39-40
• 3.5 电源电路设计40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 变压器微机保护装置软件设计43-63
• 4.1 μC/OS-Ⅱ操作43-44
• 4.1.1 μC/OS-Ⅱ操作系统介绍43-44
• 4.1.2 μC/OS-Ⅱ移植44
• 4.2 变压器微机保护软件总体设计44-45
• 4.3 初始化任务(TaskInit)45-46
• 4.4 采样,A/D转换任务(TaskSample)46-48
• 4.4.1 A/D转换程序设计46-47
• 4.4.2 突变量启动程序设计47-48
• 4.5 保护判断任务(TaskJudge)48-56
• 4.5.1 差动电流和制动电流运算程序设计49
• 4.5.2 差动速断保护程序设计49-50
• 4.5.3 励磁涌流判别程序设计50-53
• 4.5.4 TA断线和TA饱和判别程序设计53-54
• 4.5.5 比率差动保护程序设计54
• 4.5.6 复压过电流保护程序设计54-55
• 4.5.7 零序过电流保护程序设计55
• 4.5.8 过负荷保护程序设计55-56
• 4.6 测量任务56-61
• 4.6.1 频率测量程序设计56-58
• 4.6.2 电流电压功率等电气量计算程序设计58-61
• 4.6.3 静态启动元件61
• 4.7 通讯任务(TaskComm)61-62
• 4.8 本章小结62-63
• 第5章 变压器微机保护装置的测试63-76
• 5.1 测试的技术参数63
• 5.2 测试仪器及测试环境63-64
• 5.3 测试试验及数据分析64-74
• 5.3.1 采样测试64-65
• 5.3.2 比率差动保护最小动作电流测试65-66
• 5.3.3 励磁涌流测试66-67
• 5.3.4 比率差动保护最小制动电流测试67-68
• 5.3.5 比率差动保护制动斜率测试68-69
• 5.3.6 差动速断保护测试69
• 5.3.7 复压过电流保护测试69-71
• 5.3.8 零序过电流保护测试71-72
• 5.3.9 TA断线及TA饱和测试72-74
• 5.3.10 过负荷保护测试74
• 5.4 本章小结74-76
• 总结与展望76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录82

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本文编号：514436