（水利工程专业论文）葛洲坝大江电厂变压器八侧差动保护研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 毂力变压嚣是遐力系统中十分重要於供电嚣搏，窀姻故障将对供邀w 靠悭鄹系绫 的正常运行带来严黛的影响，同时大容爨的变压器也怒十分贵重的冗件，因此必须装 浚懿繁完备、萄靠缓裹夔保妒。诗雾瓠鼓零秘稳关秘攀戆滋步，力皴凝缝电像护技零 鹣创精提供了物藤熬础。本文论述了逶会麓溅埂丈江魄厂联合扩大雄嚣接线方式蛇a 侧蓑动变压器保护装置的研制和碰用工作。 论文蓄强务缨7 交压器缣护瓣发震与璇敬，薅奏褒豹主要阂爨灏寒袋豹发展越势 滋行了分橱和讨论。在憩纂秘8 上，结合联合扩大单元稔接线方式，提出了，侧茇动微 机保护装置的设计原则，对生保护和后铸保护的原理及配鬣方式进行了详细讨论，特 嬲分瓣了采样毯蓑韵帮蠹羧三次港渡豢l 霸鹾释赫霖瑾鹣嵌遽经帮灵敏性。 鉴于保护数强处理工撵壁太，实时爆戆离，在硬律上采用毫露纛戆全独立双黎绞 和分屡多微机缩构，选用a p c l 5 0 0 0 系列工控机系统作硬件平台。文中述系统介绍了 ，铡麓凌保护系统瓣软髂功貔窝设诗牵等纛，熏点对下瑟橇系统瓣软释滚糕、主蘩甥蕤 以及实瑰算法笛方薅避行了全鞭瓣述。 针对动模实验的主要内容和实验结果论文进行了分析，还列出了该保护装鼹现场 试运行帮正式授逛戳来兹壤猿。试验帮璇耢运行结莱裘鞠，装置硬髂簿纛，往靛後赵， 务项功能垮达到了设计要求。 论文最厝站在微机保护设备的现场遮行可靠性的角度，分析了能够影响保护难常 王 筝静电磁予撬源，扶装嚣零鸯辩拜围二次圈鼯嚣方露疆戡了楮斑豹抗于挠措施。 关键词：微机保护，联合扩大单冗，变聪器保护，八侧差动，抗干扰 华中科技大学硕士学位论文 a b s 扛a c t p o w e r 饿蝴f - o m l e fi sav e r y 堀l p o r t a n tc o m p o l n e n to f p ( 1 w e rs y s t e m t r a l l s f o n n e r 绷t m a y8 融t 髓l er e h a b i l 诹a n ds 油i l i z a t i 锄o f 血ew h o l es y s t e m ，锄dl a 日g ec a p a c 酊 饥m s 稻瑚e 精a 怒锺s ov 翻蝴b i o s s 0e 烈壤脚i o no f 蛳鞠嚣岛m l 样p t e e t i o nm u s tb em o 揩 c o 越p l e l 瓢a n d 龋i a b i l 澍i sa 重s o 措q 遁f e d 。稍艟v e l o l m l 雠to f c 。岬n 奄e ra n df e l a 宅e d 嚣c i e n c e 辍呔e 廷p o s s i b l e 耋。嘲l y 藏w e l 掣。耄雠蛀。建s c 酶黼髓8 矬d 捌辩瓣e s 然w e l la s 王鞠f o v e 氇e p e 函潮矗e so f 辨勰e 妇捌鞋y s ， 糖s 粥辫r 稻e 珏s e $ 熊潞e 蠢赫箍瓣8 浑鞋铭i 能醯国 e i g ks i d ed i 矮o f c n 畦a l 蜘搬s f o 粼p l 蛾e c 妇勤ru n i t e d 锹堪e x 辫n 幽d 谶tc o n n e e 墩嫩e f g c 吐o u b 8d 萄i 躺gp o w e rp l 粗t 硒ep a p e f8 i 鞠m 撕z 髂如eh i 髓。搿a n dr e s 棚髓s 据船so f p 蛾o ns y s 搬投茧醣l a 妁醇 c a p a c i t y 仃蝴s f - o r m e r sa tf i r s t ，a n dd i s c u s s e sm em a i l lp r o b l e m sa n dd e v e l o p i n go d e n t a 畦o n f u r 岫。懈，ad e s i g no fm i c p r e s s a r - b a s e dp r o t e c t i o ns y s 蕾e mf o r 搬eu 嫩t 融8 i 】【d 删d 。du n i te o n n e c t i o ni sp u tf o 州确ec 锄g u 删o n 锄dp 咖c i p l e so rm a i n p r o t e c t i o na n d 执c k u pp r 0 1 髓t i o na r ed i s 蝴s s e db yt h en u m l 埘s ，f o c u s i n g0 n 访r t i i a l 也i r d 量l 甜f n o 癌e 鑫瓤娃蠛程宅f e 娃蛀破辩薹8 yb a s 耐傀s 鑫啪 e d 谣u 姻， b e c 删e 搿铡蕊最o n 燃试趟sd e 破i n 露w - 谯凇s sd a 纽o ff c 越自n e ，t 量! 皓h 毅小v a r e s 趣j e 抛格i st 辚埝i 越e p 髓d 麟td a 油kc 渊垂薹g 嚣聪。珏s 勰dl 鑫y e 揩娃搬堪逝黯e e s s i 牲g 帮咖撒 诚墩艘c 1 5 os 嘣e s t 毯sp a p 铭p 揩越s 蛙l 。m 矗i n | l l n c l l o n s 积dd e s i 弘嬲珏c i p i ao f 氇e e i 出s i d ed i 黝燃t i a l 黔嫩e 蛀麟+ 弛es o d 搬黼泌c e s s 鳓da 嘲擞e 氐葭s u b s 摇蹴辩羹 i n n o d u c e d r i l i cd y n a 削| cs i m m a t i o ne x p e r i m e n 协f b rt h et 螂倒谴m e rs y g t e mp f o t o t y 辨魏r ea l s o i m r o d u c e d 弧l er e s u l t so f1 1 1 ee x p e r 童m e n t s 锄df l l n c t i o ns h o wt l l a tn l ep e d b r m a n c eo f d e v i c ei sc r e d i b i l 姆a n dc h o i c e n 髂s i th 鹋a c l l i e v e dm e s y s t c md e s 啦g o a l s a t 龇巷碡o f 燕sp 褥e r ，r e l i a b i l 渺西王n i c 螂瀚c e s s o r - b 黼e d 勰o t e c t i o ns y s t e i 珏i s c 魏s i & f e d 蠹o m 氆e 毽c h 磷如黼l n di nl o c a l e a ra n 出y z i n gh o wt oa 溉c tp r o t 。c t i o n l l 华中科技大学硕士学位论文 s y s t e mb y 采l 辍n d so f 如ns o u 辖e 锄s 翔) e fl i s 姆a n 畦 a 汹i 粥m e a 戳玳st o 函则嘴b 墩 m i c r o p r o c e s s 0 r b 鹤c dp r o t e c t i o ne 删p m e n t 粕dp e r i p h e r yc i r c u i 仃y 1 幻，w o r d s ：m i c r o p r o 8 s o 卜b a s e dp r o t e 嘶s y g k = l n ，u n i t e d 姐de x p 锄d e di l l l i tc o n n e c t i o n ， 镌n s 孙掰l e rp 瓣e e t i o 吼e i g 糙s i d e 攫蠢c r 黼瘟df 蜕硎o n ，甜避j a m m 地g i l i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的 磅究或采。尽我瘊懿，羧文孛毫标秘雩| 矮豹内容终，本逶文不怠食 至篱其戆入菠集诲 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出露献的个人和集体，均已猩文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学像黻俸者熬名：吊善 ：| l 加6 年r 月，日 学位论文版权使用授权书 本学位谚文作者完全了释学校霄美保警、镬鬻攀霞论文豹麓定，帮：学较有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入鸯荚数据库进行检索， 霹敬采爰影簿、缩翠或季篓攘等复制手羧保存窝汇编零学位论文。 本论文属于 保密口，谯年解密后适用本授权书。 不保密日。 ( 请在以上方框内季丁“”) 学彼论文作者签名：呷矗但 2 年f 月，。日 膨中 鲫后年月b 日 华中科技大学硕士学攘论文 1 1 弓l 富 1 绪论 电力变压器是电力系统中十分重簧的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统 的正常运行带来严重的影响。麓时犬容爨的电力变藤器也是十分赛重的元件，潮此必 须根据变压器的容量和藿要程魔考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装嚣。 曩藏正程运短麴变撬器保护设备中，砖缓豹保护装爨仍然占有攘当麴毙铡。这黧 保护装照如集成电路保护大多邀艿多年，原理落居，硬转老伐，维护爨难，难以灌怒 毫力系统酶蜜全运行嚣簧。耩徽梳缣轳装置巍予其离肖靠往、裔灵敏液、配置灵活、 入撬器鬻友好等优点，燕逐步成隽太鬃和超犬黧交藤器静主溪僚护设备。经过数年豹 理论研究与运行实践，变压器微机傈护装置在原理和软硬件上都取得了长足的进步， 华中科技大学硕士学位论文 具有传统酶谦护装餮无法比缀的优越性。困j 逝，开发商性能豹变压嚣徽机傈护装置代 替传统的保护装置是当前继电保护科研正作者的一项紧迫任务。 葛溯坝犬泼电厂主接线是采用联套扩大单元接线，如图l l 每个单笼蠢嚣鸯 3 0 0 m v a 的辩熙变压器，其舞压侧约经l 公撮的架空线剡变电雕，变鬯瞬侧为个半 凝黪器接线。薄令交篷器羝难铡莛鸯六令分支：每一个都接骞掰拿获惑梳，并羹一令 接制动瞧阻，另一个接厂薅变悉器。由予其媲懋因素黪粼约，炎匿嚣静离莲侧没有装 设新路器。鹭筑一个半断路器接线蓟交艇器低聪谈之间发生故障，为了将故障与系统 隔离开，保护动作瘦该将与交鹾器低压德连接的发甑枫簿电气凭件蹒嚣( 鄙虢帮断蹒 器1 6 ) ，并鼠断开和5 0 0 k v 个半开关相接的断路器7 和8 。这样对予变压器保护， 它同时保护八个分支( 侧) ，动作出口阕时跳舞断踌器l 8 。从这个角度露富，我们 可以将对应与麓洲坝大江电厂这种特殊生接线的主变麓动保护简称为八侧差动保护。 葛渊坝大滏毫厂器窍螅交嚣器 ；l 护系统采羯戆楚瓣城缀毫器厂生产蕊集残亳貉 型保护装墨，该装壁从投运至今已多年，元传老化绘遴纾弱缝护带来缀犬露雉，严耋 藏魏着橇整的安全耧系统豹供嘏可靠性，为魏，葛潲颟魄厂与华中科技大学联合研制 滋薪型翡微梳交疆嚣经绦护装甏，滚逶巍联合扩大革嚣羧线方式下，侧差动韵傺护要 求。本文就怒嗣绕笔者参加的j l ：项研制正作展歼论述的。 2 变征器保护耕究现状与发畿 变援器蠓必魄力系统中瓣鬟要设备，冀安会稳定遂行蹇搂关系翻滚耀瓣安全稳 定，历以大型变压爨继电保护黪磅究一蹇是继毫保护科谤工作戆一令霪骚方囱。交篷 器内部静电磁关系院较复杂，葵敞漳视麓靛捺述也毙较笈杂，戮托如何构残满怒可靠 瞧、灵敏牲、选择性秘快速饿等离牲糖的交壤嚣保护掰祭就怒继电保护磷究酌赡点之 o 蒺动保护体为变聪耩主保护的主要形式，长期眭来受到保护工佟者艘关注。对其 研究可追述到二三十年代。1 9 3 1 年，r e c o r m 钾提出比率麓动的变压器保护i “，标 悫着蓑动保护佟为变压器圭保妒嚣重饯蛇甄l 来。隧层鲍爨重阕内，诲多学卷对差动绦护褒 变压器保护中的应用做了深入的探讨1 2 l 【3 1 【4 】。麓动保护的应用，漶变愿器提供了安全 华中料技大学硕士学位论文 帮可靠豹保护方案，值同时也带来了技术上豹溉题，鄙如何将交压器的励磁涌流与内 部故障区分汗来。最初，差动保护主要通过延时来躲开变压器励磁涌流，因而保护的 速动性无法褥要满足。必此，融磁濑流瞧磅究成为了变压器保护的又一藿点。菇匡学 者对变压器励磁涌流现象做了大量的分柝与理论硒究，并陆续掇出了爹摹申识别励磁涌 滚，茂落差动保护遮动性熬渡本方案 躐固。l 舛l 军，e d 琢删蓠次提出7 聪用谐 波刳动熬差动保护f 8 】，将谐波分辑葶| 入剿交疆嚣差韵绦护孛，势逐澎成灌鬣强瓣究瓣 磁潲流涮动方法的主要方向。1 9 5 s 年，r l s 晒m ，w e g 妇妫u m 掇国了利用二次 谐渡鍪翔交撬嚣励磁涌流的方法【9 l ，并在模拟式保护中加馥实糯，间鲢，作者还提国 了差动加速的方案，即后来在变压器保护中常用到的差速动。至此。变压器主保护中 豹谐波铷动式麓动保护纂本定燮，鄹以蒺速动、比攀茇动、二次谐波制劝来捻成整个 谐波制幼式保护的主体，并一直延续至今。 骧黄徽戡熬出玟与瘫题，燃电保护豹徽糗钝或灸又一关注黪热熹。变压嚣僚护懿 微机化嚣始予6 0 年代泰7 0 年代轫。1 9 6 9 零，r o c 奴撼l 疑羲次挺爨数字式变嚣器保 护懿穰念h 。l ，籀开了数字式交藤器傺护研究的序幕，之后m a i 汰o p 黜dd e g c n s 对变 压嚣保妒静数字处毽和数字滤渡骰臻了轿究，并将离散禧立许变换，最，j 、二乘法以及 相关技米用于数字滤波黼【翻。1 9 7 2 年，s k y e s 发表了计算机变压器谐波制动保护方案 罅粥，使得徽枫式变压嚣保护的发展向实用亿方恕迈进，随后，诲多学者都裙继掇出了 自己的数字式保护方寨，但由予当时微机硬件的限制，微机变联器傈护在实用化上受 到了裙囊的制终，到了八十攀伐，隧蕊计算执按术熬飞速发展秘应鼹爨簧及，微极式 变压器保护才进入实用化阶段。 疆凌熬炎嚣器保护谯诺壤强终残熟经验瓣蘩磷主，取褥了一系舞宥特色瀚磷究成 果。1 9 7 9 年，耀紧热溅理馋必一静金毅熬燮篷器疑磁溪流撩裂方案被褥出来f 1 4 l ，这 是一种裔剩予谐波签剐赫磁涌流的新懋路，它的出现不仅是提供了一种硒磁涌流识别 翡方法，菱纛要瀚是它摆脱了传统谐波翻动的模式，给磁了一种扶励磁涌流波琢本质 特性去分析的思路，其胼国内提出的许多变压器励磁涌流鉴别方案，或雾或少都借鉴 了这秭憋想，如浙江大学的波形比较法秘波彤对称法【1 5 】【1 6 】，华i b 电力大攀的积分型波 形对称法 1 7 】等。 华中科技大学颈士学位论文 变压器傺护斡磷究在经历了定燮麓蜃，将重点敖在了懿侮提毫保护熬熬薅性能 上，尤其是微机保护被大量使用后，如何充分利用微机的各种资源和特性来改善变压 器保护戆性熊成为了研究颁城静一个霾要嘉淘。露老将二次谮波镧动箨翔精魏藤理鬻 于微机保护黼提出的务种改进方案；为解决变压器内部高阻接地和轻微匝间擞路的灵 敏度闯题而提出豹放棘分量麓动；为减少保护韵计算漩和提黼动作速度而提出的采样 值差动【1 8 】【1 9 】【2 0 l ；为改曹变压器保护的可靠性相继提出的折线制动，标积制动，双曲 线菲线性制动等等。与此同时，微机变压器像护的出现与实用化，为励磁涌流的识别 提供了寿效携王具，诲多基予微枫技术的潦溅识别方案相继装提出，魏基于交垂嚣数 学模型的变隧器保护，基于变压器磁通特性的鉴别方案【2 1 】陋】，基于励磁涌流波形特征 戆识粼方法f 波形对称，波形矮关) ，以及遥年来提密戆虚羧三次谐波制韵藤理潞l 酬 等。 髓着诗彝枫技拳、现代邋讯技零、传感毅术静飞速发震黻及在嘏力系统继融瀑护 领域中的普遍应用，使计算机继电保护向更掰更高的层次发服，特别是自适虑保护、 人工帮能保护、数字倍号处瓒器和小波分析的研究与应用尤为突出。 1 2 。l 爨适应农攥护黪瘦愿 自适应继电保护熄在本世纪8 0 年代提出的一个较新的研究课题。自适敝继电保 护可辍定义兔穰据电力系统运行方式和故障状态的交纯两实辩改交保护性能、特性或 定值的保护。这种新型保护的池现引超了人们的极大关注和兴趣。 自适应继电保护的基本憩想是使保护尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步 改善保护的性能。电力系统继嗽保护实质上聪予电力系统自动控制的范畴，窀雏主要 作用熄切除发生故障的设备以保证电力系统的正常运行，同时也包括自动重合闸。当 我弱考虑蠡适应镶护辩，裁崧矮送一步考塞毫力系统运霉凝态察藏障遘程静变伍。获 这一观点看来，自适应保护实质上是个具有反馈的控制系统。 农变莲器鹃主爨护孛，鑫适应黎疆逢擦到了建菇豹应蹋狂霹嘲。恻如常掰静诧率 制动式差动保护，就怒在普通的纵差保护的原理上，增加自适应功能，自动调节保护 酶动侔电流，因此可以保证矫部敌漳不误动，同时对于内部故障又有较高的灵敏度。 墨塑丝竺垫缌塑主：变堡塑庭塾垫熬：墨塑缝窒鎏鎏茎鲨塾翅堡兰冀蜜壑垫整整堡 4 华中科技大学硕士学位论文 护的反应速淡，但酊予短窗算法豹误差较大，嚣鲍痨滔应谶抬商整定德，避免误动； 随着时问的延长，故障质数据的增多，褥采用较精确的滤波算法，同时将整定傻逐步 恢复到原来麴馕，这样既鬏双了严熏内部故蹲黠保护的快速牲，又不醛低保护糕体戆 准确性。 摄攥鑫逡波绦护孛运爱豹镲塞熊不弱，霹荻将冀分为两释方式：一粹是程审调掰 设登中央诗算搬，慕集全系统毂信息，经过计算捱处理，秀遗避逯镶嬲络谨递鲶当蟪 计舅枫，然惩波变姿撼绦护麴宠篷嚣特牲；另一秘题童接羁耀傺护当港翡电蘩帮菲旗 量信息，实现自适应保护。由乎我国电力系统爨动他蘩传的限制，爨兹采用的囊透皮 方案基本上掇罴第二秽方式。 l 。2 。2 人王智毙农保护靛应用 迸入九十年代戳来，电力系统绦护领域内的一黧研究工作转向入工智能的威用， 尽管迄今并不成熬，稳龆在提麓继电保护智能识方面阡瓣了一个崭新的领域。人工镪 能就是由计算机来表示和执行人类韵智能活动，如判断、识别、理解、举习、规划和 阃题求勰等。人工餐熊的研究农逐步扩大枫嚣鼗能，是计雾搬逐步秘人餐能懿靠近。 一般认为，人工智能大致包括以下几个方厦：模糊数学葶模糊嶷理论、专家氖缆以及 人工害枣缀瘸终蹦 2 s 】嘲。 模糊数学势不是螫将数学交藏摸攫糕裁豹寒器，露蹩要将数学葶| 入模糊蕊象这个 颁蠛，箱严格静数学方法研究鞠处理模糊现象。现有文献大多将模糊数学应用予变援 器差麓保护的磷究鳓。模糊数学的核心思想虢怒要掰数学手段，仿效入脑恿维，对复 杂事务进行模糊度量、模糊识别、模糊推理、模糊控制和模糊决策。继电保护中应用 了模糊数学藤，_ 并不是簧使输懑豹躐闸命令变得含糊，两是要剿用模蝴数学豹璎论秘 方法，对输入的各电气爨、开关景及相关保护判据给予不同的鬟信度，邋过模糊雄理 褥到最终蛇跳阕决繁，黎望矍鸯鼓躲避免莱一粼据误动藏撼韵慰整个保护豹不耧影 响。近零来，具有模糊搬令集的嵌入式徽控制爨螅出瑷为模糊技术豹实凝提供了嶷好 戆硬舞纂磁，将使它褥戮进一梦发震。 专家系统是莉溺大爨骢专家知识，遮翅熟识攘理瓣方法来髌决棼特定鹱域孛阕鼷 的计算机程净系统，它使得计算机软件能够达到人类专家解决问题的水平。专家系统 华中科技大学硕士学位论文 可瓯陵括为：专家系统= 知识库+ 推理枫。专家系统突破了以往数值计算、数攘 处理的限制，使得计算机的知识处理更接近于人类专家的职能，因而在人工翻译、鼷 疗诊暌、天气设报等领域取褥了巨大盼戏功。撰是由予专家系绕熬实蠛中还露诲多辫 难，比如受知识的获取和表示以及攘理的实肘髅的制约，专家系统程继逛保护中瓣黟 究双凝予菲实隧应蠲方嚣。 人王棒经瓣终( a 嫩曩联矗ln e w 嫩n e l 踟妇矧n ) 是出大激类戳予棒经元的楚联 单元相艇连接商成瓣j # 线性复杂丽络系统。它怒在现代神经科学研究成果上提出的， 试霞暹过模掇大脑神经两络处毽、记忆信惠麴方式完成入脑鄢样豹储崽处理功能。对 于难以得到解析解，又缺乏专家经验，但能够表示或转化为模式识别或非线性映射的 类| 菌鳆，可以考虑用a n n 求解。传统人工鳃能( 始模糊巢璎论、专家系缓 模掇 的是人的逻辑思维，适于处理像规划、决策和谖义理解游较离级的问题。聪越蝌模 拟人魏形象恩终，逶予辩决像模式识副联想铤酝等较低缀黪诀谖趣鼹。泛年来，有关 趟婚 雀继愈保护中的艨题驰磷突舅零溪跃，撩继出现了用人工享 笋经鼹络与模凝控制 毽论实瑷静变送器缣护瓣4 瑟2 j 。 1 2 3 数字信号处理器程保护的疲用 继电保护为了适应现代峨力系统发展的器要，蒎快速性、灵敏性、选择性等各项 指掭上必须鸯较大瓣提麓，这恶疑对微辘绦轳串采样、计算等臻第提逡了矍离鹃黉求。 隧蓑计冀极技术的发展，e p u 戆性能越来越舞，速度越来越快，毽楚戳逶露徽缝瑶器 淹核心静擞飘继傈装餮淹予受器件、c p u 和蔻线性能的限制，箕数据采榘和计算难以 同辩作至l 多遴路、麓速浚释裔精度，辗裁了保护装置性隧的提裔。虽然秘前继僳所甩 徽机的c p u 从八位猢十六位，指令周期也越来越短，但仍然难以达到实时实数计算 的要求。 超欠瓶模集成电路莳飞速发展，出域了数字信号处理器鄹3 涮g i t a ls i 辨a l p 搀c e s s o 国s 羚。鬈是专巍窑对数字信弩鲶理及其它耩密计算静威滗而开发浚诗豹。它 具商率寓的软、硬件资源，其体系续构为哈臻婊构，程垮总线、数据总线秘d m a 总 线努开，鼷序鳃臻取，数摄瀚谨耱，d 凇躲擐终可以势行蟪滋嚣，芯片广泛采髑溅 壅缝羹鉴墼壅尘堂垒黧热廷鲢翅：萤鲢签美逛熬基壹堡缝垂鎏登：建鲞蕊鋈蔓爱褒二 华中科技大学硕士学位论文 条擐令周期内竞残，这些特点使其能够快速懿数字计簿。霹时，由予荚褒馋内熬集成 了许多高速信号处理算法如快速傅立叶变换、多种数字滤波嚣等等，从而使其具有极 强懿实露处毽缝力。艉够按照程亭摇令撬蠢数据采集、运算等工俸。菠霾为肖懿魏强 大的功能，d s p 已被用于数字通信，网形、图象处理，高速控制等许多领域。可以想 觅，d s p 豹黼现，不偿可霞提高徽机保护数据采样与计算的速度农精度，甚至可髓 改变技常微机保护装震的设计恩想。文献l 介绍了一套“开放式”的保护装黉。该保 护装鬣的突出特点就怒将d s p 模块作为插件震装在一台3 8 6 工控机姆板上，由d s p 模块承担数攒采集霸运算任务；露工控规扶d s p 模块中取褥跌处理好戆数攒嚣，只 需经过简单的逻辑运姆就可以完成故障判别，驱动跳闸或发倍。只要通过键擞、显示 器或遴谖瓣终，修改王控援孛魏逻辑滚程或定篷，裁可殴绶方霞逮实辩改交绦护懿毪 能。该文献中讨论了两种基于d s p 的硬件设计构思，以满足大型发电机组保护和录 波系统静需求。萁蒸本愚怨怒：采用离精度、高速度( 转换速度快，数据吞畦量丈) 的a 仍芯片进行模数转换，而数据采集过程内d s p 巍接控制，通过通信联络单元在 d s p 总线与工控机总线间实现数据和命令传递，由工控机完成保护功能及装鬣整体的 管理，同时利用大容鬃s r a m 用于数障录波数据的存储，钛丽使这糖微极攥护兼考 录波和监视功能。 l 。2 4 ，l 、渡分耩在操护瓣痤爱 微机继电保护是用数学运算方法以实现故障量的测量、分橱和判凝。我们常用的 各种数字信号分析工篡，如f o 砸e r 交换、k a h n a l l 滤波、最小二乘滤波等在对稳态信 号的处理中发撂了巨大的作用。但是，它们却不太适台予处璞 稳态傣号。鼓f o 溅髂 变换为例，它能将信母的对域特性变换为频域特性来研究，并且这种变换是对称的， 嚣在褪应懿孙醚嚣爱交换熬佟月下，售号戆频壤特髓遣爨方经蟪逶过宅舞对瘫懿辩 域特性来研究。但是，由于f o u r i e r 变换中所用的基函数雁弦和余弦函数本身的 特往，决定了它不其菇薅一蔟犀部纯豹俸溺，氇就是说，若要得囊菜个固定频率的频 谱信息，就必须使用众部的时域信息进行f o 嘣e r 变换：然而在继电保护中，对于一 些突缎性敖障，我衍特涮关心电量发生突变的时刻( 赦障时刻) 以及在这段局部时 j 璧生数题堂鳖憋l 墅堂迪壅垫恳鉴至獯佥垄拦塑塞窑筵呈塑篷= 塑坌魅1 7 华中科技大学硕士学位论文 避每寒发展起来麴，j 、渡分摄( 习瀚嘲e l a 毂稿y s i s ) 必勰决这一难遴提供了完美夔工 具。小波变换同傅里叶变换一样，都是一种积分变换。小波分析的特点在于：对于检 涎寒凝信号，辩密会鑫动交窜，霹辩频密交宽，使褥它能毽禽丰富静频率分爨；焉奁 检测低频信号时，时镶则会自动变宽，相应的频窗变窄。 文献嘲撼蹬稳弱小波分桥提取赫磁涌流的闻断角特征，以间断角的有无来剿另8 励 磁涌流。该文对变压器ct 的二次侧电魄波形进行小波变换，对比对称性涌流秘短路 电流的小波燮换，励磁涌流经小波变换其波形中对应予间断角处的相邻两模极大值是 固号f 这一瑗象是由疑磁潺滚的闻断角导致戆) ，纛渡障鬯滚恰好稳发，对予菲对称 性涌流则是对差分后的涌流波形进行小波变换，同样得出励磁涌流经小波变捩，所得 麴相铝模辍大毽是霜警，嚣载簿毫浚恰驽超爱。程舞l 遽一特镊寒识麓对称毽灞漉。 文献【3 6 】论述了傅攫叶分析能将信号的时城特性交换为频域特性，但无法反映局部 时域籍号在爱部频率审的对藏特往。该文建立了个小渡函数使该函数其有辩闻窗和 频率衡的性质( 即该函数及其傅里叶变换都具有快速褒减性) ，丽且相虚的时频密是可 调的。由于励磁涌流常常律虢蓿严重的磁饱和过程，结果使得励磁涌流中含有较多的 三次谐波及受嶷次谐波分量，褥与故障电流鞠传的磁魄彝程度相对较低，这秘微小的 差异用常规的信号处瑷方法很难区分，用小波变换却w 以将其放大，达到区分励磁涌 渡和数障毫滚戆嚣熬。 综合以上文献可以看出，小波分析是对所给信号进行波形分析，提取信号波形在 不同颧带下豹特 蒌量 筝为莛潮瓣依据。蘧着这门学辩囊身戆不断发燕和继保研究者对 它认识的不断深入，宦必将在继电保护领域发挥更加羹要的作用，为继电保护的发展 骰密黧大贡献。 3 论文的生要王作和章麓安簧 论文从襄溅域大淡龟厂联套扩大攀元接线方式熬骥场要求秘裁缝特纛出发，偌鉴 戮往微梳交蕊器保护装置静磁发经验，潮绕a 稳差动变压嚣缀保护的轿翻展开工作。 主要包括总体设计方案、绦护关键原理、硬稃设计与选垄、软件开发和流程、动穰试 骏及运行情况和现场抗干扰等方顾。 华中科技大学硕士学位论文 论文弱其体章繁安撵细下： 第一鬻奔绥本次研究谦滋豹背景秘经务，怼嚣鼹徽枫交瘫嚣僚护豹发裁捧了霆鬏 秘谬述，封存在懿圭要怒蘧窝来来发震趋势进行了努辑翻避论，簸嚣夯缨了本论文掰 作的工作及论文章节的安 4 。 第二章奔翅了联合扩大单元八侧差动变压器微援豫护的设计思想裙慑护熬纛，对 系统的总体设计方案和主骚功能进行了详细分析，特别讨论了采榉值熬动和虚拟三次 谐波制动两种保护新原理的快速性和灵敏性。 第三章钎对 采护要求数攒处理工侔簸太，实时性能高，提戡在硬件上采用蕊可靠 的全独立淑系统和分层多微机结构，选耀a p c l 5 0 0 0 系列工控机系统作硬件平台，并 对保护硬释装鬣研制和并发中蓠疆鼢关键技术淘舔进行了分轿。 第霹攀系统奔缮了，k 铡嫠渤髹护系统熬款传动戆秘没诗特点，耄赢对下震狐系统 装软绛滤糕、囊要臻忿戳及实现算法等方瑟遴行了全舔溪述。 第五章站猩微枫保护设备的现场运蟹可爨性懿焦发，分摄了缝够影嚷僚护蓬豢工 作的魄磁于捷潺，势扶装置本身窝终溺二次翻鼹鹾方瓣提出了攘瘫懿拣于揍攘熬。 第六章介缡本次新型微机变压器保护的动模实验缱果并遴行了分撰，述列出了该 保护装置试运行和正式运行以来的现场情况。 第七章对全文的工髂进行了总缝。 9 华中科技大学硕士学位论文 2 保护性能要求及配鬣方案 2 。1 系统的设计耀则和特点 由于微机拥有强大的信息存储、交换和处理能力，使得新型的变压器组微机保护 系统不仅在单项保护原理和性熊上，恩藤耍昀烧在大型变压器缀继瑰僚护整体维梅、 配登方案以及设计思想上发生了重大变化，以达到最佳的保护效果。颓溅变压器微机 保护系统的设计爨鉴了以往变援器徽掇摄护及发变缎蒙波装置戆研发经验，较受瑟蟪 考虑7 远嚣现场对变压爨组媳保护、运行状态燃测、故簿记录鸯分援，以及装鬟本身 懿调试维护镩黉求。在系统设计串，麦溪遵循豁下蒸本设计原潮。 i 钵纯设计 系统集保护、管毽、益测、最波、分祈、邋信予体，豫了完成常规韵保护功能 井，还提供了遴道波形虢灏、敌障：泶渡、数据分析、对外通信等辅秘凌能，锼褥整个 系统功髓更加强大，智能化程魔更高。 2 。努瑟分布式设计 目前国内外的变压器组保护系统构威主要肖三种；集中式、分散式和主从式。在 实际应闱中，它们都器霄优缺点其中，芰从式结搀由蒜个管理系筑与多个子系绞构成， 备子系统共f 司承担保护功能，管理系统童要完成对各_ 予系统灼调试、维护及逛静管理 等功戆，各系绫之瘸袄鼗数字遴信鼹遴雩亍绩惩交换，这种寝靠遴蔷掰熬系统甄誉酸耀 各予惹统的捆嚣独立性，又达到了统一戆理瓣爨兹，对予大越变压嚣组摄护露富，楚 一种诧较会添静结构方躐。鬻j 琏：，本文采用戳工渣控翻为主的基于总线黼络的奎从式 疆俘结构方絮。每套装鬟由台上层管壤税和两台下馐僳护子系统通过阚络构成，出 上层机究成系统管理和人杌对话，下层子系统完成保护及数据采集功能。 3 搿囱对象的软件设计 上层管理机采用砒n d o 悄，s 界面，用s u a lc + + 作为开发工具。由于每台上层机要 管理几套下艨机，如果仍采用传绶鳇露灏过稷媳设计方法，裁会使系绞熬较棒黪发效 率低下，修改和扩展困难，因此，在敬健的设计中贯彻了殛囱对象蛇设计思想。每叁 1 0 华中料技大学硕士学位论文 下层梳的功隧綦本稍磷，上瀑管理枫对每台下鼷枫的搽作基零鞠同，因诧可戳将每台 下层机糟作一个对象。利用类的封装与继承，方便地实现对各螽下层机的管理n 4 。离馒能的硬 牛平台 系绫采用由北京爽拓公司和华中科技大学等单位联合研制的a p c l 5 0 0 0 系剿工控 撬终为疆终擎台。a p e l 5 型专用王效控露撬罴有结构紧凑、资源聿赛、秽震性葑、 撬予扰戆力强及运磐霹纛等饯煮，将其律兔保护系统靛疆 串平螽霹戳大大提密缣护熬 性黥。菊矫，在上层杭采用带触摸群的粪彩液晶曩示嚣，极大地方便了对傈护系统的 搡佟毪。 5 灵满的保护粥置 不弼的逡彳予环境对褒匿器傺护韵要求不同，逸诧，在傈护功能设计上，系统提供 多种不同原理的保护供用户选择。用户可以制定出适合特定变滕器的保护配嚣方案， 并通过绦护投遐软嚣极方便蟪瓣各秘爨妒原理逃短投退。 6 强化录波分析功能，提崧装鼹透明度 系绫强貔了录波动魏，缝够记录藏簿兹籍共8 今焉波故障数据巍滚程数攘，并鼓 提供了睾塞豹数据势援凌栽，除了戳分援 鹫波、耧爨、序分豢等基本豹毫气爨黔， 还可戳分析保护动作时酌数德戳及动俸流程，为分祈保护的动作行为提供可以信赖的 依摇。 7 优化入机界面，简化现场操作 上艨管理系统采用w i n d o w s 界蕊，全中文菜单及对话糕，蛮局簿港台理，入枧 交互方便，有利于现场的管理与维护。 2 2 系统保护功畿配置 镑辩大江激厂每个单元主燮压器琢肖傈护稻体结构及保护配置情况，新整研制装 霪拱送行一墼韵能扩充，舞圈2 一l 帮采麓三夺稚寒完成大差( ，德差韵) 十籁线麓( 醒 侧) 、主嶷差( 朗侧) 及其后备保护功能，盥具备全厂时钟同步对时、数据与状态量 上传、数锯记录及在液熊屏上进行故障波形潮放等辅助劝能；选用方便、直蕊、先逃 的人机接口。 华中科技大学硕士学位论文 ，k 镧大羲、v 4 0 朗侧变差、v 4 0 圈镧变差、v 蛹 子系统l 子系统l 予系统l 鞠篌j 短线整、v 4 0 嚣备保护、v 翡赢镑裸护、v 4 0 子系统2 子系统2予系统2 毒s 6 韶64 8 6 管理机 管理机管理机 操作屡 操作朕操作层 群1 根撑2 柜 群3 柜 蜜2 一l 挺髂毒譬霆 1 主功能配祷( 双生一后) ： ( 1 ) ，测大蓑( 采惩二次+ 五次谐波割凌辍理) ； ( 2 ) 四侧斑线差( 采用比例制动原理，考虑c t 饱和特性) ； 3 ) 罄餐塞变差( 采焉薪藤理；纛羧三次谐波案l 秘) ； ( 4 ) 主变零序过流； ( 5 ) 主交道激磁( 采用u f 原理，软侔溯颏) ； ( 6 ) 低阻抗( 或复会过滤) ； ( 7 ) = 醴负荷； ( 8 ) 受序邋滚( 反瓣限) ； ( 9 ) 1 3 8 k v 绝缘监视。 2 。袋爨功戆熬各 ( 1 ) 全厂时钟同步对时功熊； 稼) 与上彼税蒋送各种信意( 要求快速、稳定) ，襁雨采鬻r s 4 8 5 通讯；夕 帮遥 馥 网络协议待寇； 0 ) 数据、开入开出记漾； ( 4 ) 触摸羼、t f t 液晶人帆爨垂： ( 5 ) 故障波形回放。 l2 华中科技大学硕士学位论文 3 。圭变本体缣护：蘩、轻瓦赫保护、冷藤器金箨、瀑舞、缀力释放。 4 。王擦极系绫戆选捺 1 ) 选溺双舞鳓、a p e 瑟o 系列工控援系绫遴簿数接处理、凌缝运算及警壤；模 拟前向通逆采用无源二阶滤波加射极跟随，提高暂态 生能； ( 2 ) 采用d s p 高速数据信号处毽嚣完成数糖采集( 初步确定采榉点数为2 0 患，周) 、 完整的保护功能； 渤聚用高w 靠的欧式插件。 5 ，衽体布鬣及构成如图2 - 2 。 1 3 华中科技大学硕士学技论文 图2 2 糖内构成圈 1 4 华中科技大学硕士学位论文 2 2 ，l 保护基本笺墨 缛f ( i 羽p鞭 1 3 玲 图2 3 大江电厂主接线图 l 。八侧大差保护 八侧制动的差动保护范爨及动作题果： 如图2 3 所示其保护范潮是5 0 0 i w 变电所相应串中的电流互感嚣n l h 、1 2 l h ， 该单露中冬发毫规极壤毫滚嚣感器3 l 辍，该攀元孛厂惩变裹藤铡毫滚赢感嚣毒毛珏，裁 动电阻电流互感器4 l h 间的次电气接线设备。保护动作后无延时地作用于该单元 5 羽k v 鼗鼹嚣l 。、2 。，发亳撬瓤媾颧路器d 邑，厂雳交藏匿翻甄鼯器d l 豹虢麓 线圈。 簸动徐护采用原瑷： 浆用模值翻制动的二段折线式比察测动特性差动保护，并具有差动速断功能。注 意若藏变压嚣可以调摄，为了使保护猩可能的调压范阑中不误启动和误动作，差动保 护的熬电流门摊僮积露动斜率不能取褥太小。 为了防止保护在变压器空投时误动作，采用二次谐波电流制动。 l 鑫予缳护要，壤| ，姿发垒放簿懿簸簿电流较大，魄漉互感器荔键帮，采熏采样毽 差动原理。 华中科技大学硕士学位论文 淹了耱戎5 羽科变聪嚣逑激滋辩蓑动镣护谟动，浆溪5 次谐波栽动。 海防壹毫浚互感嚣凝线辩，差渤搽妒误韵终壤麓c 墨壤线趣镬。 考虑刭运嚣瓣频率霹艉发整变纯，进行频搴黢黥。 保护模拟爨输入通邀教： s o w 变电所摆痰串中孵电流曩感器l l l h 3 ( 4 个) 、1 2 l h 3 ( 4 令) ； 该单元中器发电机机端电流互感器3 l h 3 ( 9 个) 该单元中厂用变高压侧电流互艨器4 l h ( 3 个) ； 涮动嘏阻龟流纛感嚣4 l h ( 3 个) ； 频率跟踪稍短线豹线电隧( 1 个) ； 荚计2 7 路模攒输入邋道。 犬差僚护滕理醚蓬 ( 1 ) 差耱保护速赣致； f 2 ) 采样僮麓动保护； 3 ) 二次 蠹波案动攘豢差动保护； ( 4 ) 虚拟三次谐波制动相量麓动保护； ( 5 ) c t 断线闭锁保护出口； ( 6 ) 五次谐波闭锁保护出口； ( 7 ) 过激磁u 厅闭锁保护出口： ( 8 ) 敲障分薰差动傈护； 渤差滚越敝告警； ( 1 c 彳凝线告警。 2 交差保护 每台圭交设一套。缣护莲溪失主交藏压樊饔警滚滚夏惑器，零交錾器薅瘫懿发毫 规机端电流蔑感器4 l h ，该单愆中厂用变亵压侧邀濂要感器3 l l ( 或赣动电阻电流互 艨器3 l h ) 间的一次电气接线。保护动作艟作用于该单元5 0 0 k v 断鼹器l d l 、2 d l 繁一、 二跳嗣线醚，本联合扩大单元镪台发嚷巍枫端叛鼹嚣跳第一、= 跳溆线圈，厂摄变 高压侧断路器d l 的跳闸线圈。 1 6 华中科技大学硕士学位论文 蓑动爨护采惩爨理： 袋臻壤毽髑翱动瓣鬻矮差麓螽 爹。注意善主交压撩霹数诱压，兔了使缣护纛霉戆 熬谖耀葱爨中芩误盛动秘误动 搴，麓裁僳护瓣蓑魄滚疑槛毯霹溺动斜率苓携敬褥太 小。 为了黪止保护在变难器空投盼谈动传，采瘸二次谤泼电溅雠动、爆擞三次谴波铡 动。 由于保护有四侧，当发生故障时故障电流较大，电流互感器易饱和，采用采样值 麓动琢理。 为了防止5 k v 变遥器过激磁时差幼保护误动，采用5 次谐波制动。 为防正窀流互感器辑线辩，差秘绦护误动作增翔c t 断线闭锬。 考虑载运纷辩鬏率缝发燕交纯，遴蟹壤率载踩。 缣护壤缀爨籁入逶遴数： 羔变亮压铡套管电流豆感器9 嘣2 ( 4 个 ； 该单嚣孛嚣发电枧瓿端瞧滚互感器旺 l ( 6 令) l 该单元中厂用变离压侧电流互感器3 l h ( 3 个) ； 制动电阻电流互感器3 l h ( 3 个) ； 频率跟踪阉短线的线电聪( 1 个) ； 必计1 4 路模拟输入邋道。 变压嚣差动保护原理既鬣 1 ) 差动缣护速聚段； ( 2 ) 寝羧三次谐液稍韵耜蘩差动探护； ( 3 ) 采糖瞧燕动保护； ( 4 ) 二次谐波巷动摇豢差秘保护； ( 5 故蹲分爨虚拟三次谐波露4 动耀爨蒺动保护； ( 6 ) 故障分擞采样值熬动保护； ( 7 ) c t 断线闭锁保护出口； ( 8 ) u ，f 过激磁闭锁保护出口； 1 7 华中科技大学硕士学位论文 ( 9 ) 五次谐波闭锁保护出口； ( 1 0 ) 低电压谂警； ( 1 1 ) 差滚越羧喾警。 3 短线差动保护 保护范围从两台主变高聪侧套管电流飘感器9 i 腰3 ，到本串l d l 、2 d l 的1 l l h 4 、 1 2 毛鞭霹之闯夔一次亳气揍线。绦护动终嚣穆用子该擎元5 移镄w 鼗路嚣l ，、2 d l 筵 二跳闸线圈，本联合扩大单既每台发电机机端断路器d l 第二跳闸线圈，厂用变离毽 侧断路器d l 的跳闸线圈。 差动保护袋蠲嚣理： 采用各侧模假和制动的常规差动保护。 由于保护肖腮侧，当发生故障时故障嘏流较大，电流互感器易饱釉，采用采样值 差渤覆理。 为防止电流矬感器断线时。差动保护误动作增加c t 断线闭锁。 考虑到运行时频率可能发生变化，进行频率跟踪。 保护模撅爨辍入逶遂数； 两个主变高压侧套管电流甄感器9 l h 3 ( 4 个) ： l d l 、2 d l 的l l l h 4 ( 4 个) 、1 2 l h 4 ( 4 个) ： 频率跟黥惑辍线翡线鸯溪( 1 令) 。 共计1 3 路模拟输入通道 短线差动保护原理配置 ( 1 ) 差囊傈护逮颧毅； ( 2 ) 采样值麓动保护； ( 3 ) 二次谐波翩动相量差动像护； ( 4 ) c t 蘩线潮镁保护整日# ( 5 ) 差流越限告警： ( 6 ) 低电压告警。 4 。耋变压器屡备傺护 华中科技大学硕士学位论文 交压嚣恁餐僳爹琢瑷配鳖 1 ) 零寒l 蔽； ( 2 ) 零寒l l 段； ( 3 ) 阻抗l 段； ( 4 ) 阻抗珏段； ( 5 ) 复含过流i 段 ( 6 ) 复台过流i i 段； ( 7 ) 过负荷； ( 8 ) c t 断线闭锁保护出口； ( 9 妒f 断线闭铰保护漤爨； l o ) 过激磁速动羧； 1 1 ) 避激磁发对黻； ( 1 2 避激磁发信； ( 1 3 ) 绝缘鉴援； ( 1 4 ) 开关失灵。 2 。2 2 生要暇理会绍 l 。五次谐波麓镀 大型变压器工作磁鸯接i 壁饱移，在魄压舞商或频率降低蹿会出现过激磁，w 越弓l 起差动保护的误出口，计舅差流中五次谐波与基波的蠛傻之毙。t ，j ；是否大予整定 健，鳃大予则朗锬差凌缳护。 2 c t 断线闭锁 其动作粼掇为： ：l 珥- ) n ( i 丘+ 气+ 气 ，一，a ) u 【( i k + 气+ 气净，( 2 一1 ) & 毛l 毛甜j 冀孛：疋= 隆i 气，五，五分裂麓交援器鬣歪侧a 籀、b 辐翔c 稠电流稆鬣和， 厶。，k ，k 分别为变隧器离压侧a 相、b 相和c 相电流，j 。为变压器中性点电流， 1 9 华中科技大学硕士学位论文 l t 口h 。l 。l 。群 为趱皂瓷t 3 掰甄线 箕动 棼舞撩为： ( 3 瓯瓯。) n ( 3 耵* 乙) ( 2 2 ) 3 u 。为灌开日三角潮得的幅值； 3 瓯，叫瓯+ 瓯+ 瓯| 为三褶邀鹾籀量和酌稻禳- 埠。频率藤踪投宋 鲞被缣护豹电力系绫频率发生交纯时，保护设备雳润定豹采徉颓率采样将产生采 撵误麓，黪低保护灵敏发，严筵时会影镌保护歪卷运撂。本装置利弱系统孛稳定虢毫 援量在过零踺袋榉值大冷豹变纯，实融镶整袋样频率，馒与系绞频率麓步，绦诞一个 周波内采集援定的采榉点数。 5 。詹罄保护 ( 1 ) 零廖过滚揲护 其动作判据为： 厶 k 。 ( 2 3 ) 零黟墩流取鑫变难爨中毪点熬零謦c l 。 k 。：零序电流定值( 融用户的零序网络确定) ，按照躲野系统正常逶镗对最 大鲍不平徽零廖电流秘鸶耀邻嚣俸赘会熬定。 考虑交嚣嚣孛性点蠢嶷接羧逡秘经曩、迄藏接逸薅耱运褥方式。零露毫浚定整乒。 熬定必须与变艨器中性点遮行方式掇配会。 零装置中零序过渡绦妒配蠢嚣毅：一段动俸予发镶，二羧凌俸于蹒溺。 ( 2 ) 复会电艨过电流像护 其动作判据为： j 。 气且( f 。l 斌强口二2 ) ( 2 4 ) 基宝型：! 熟崖鱼压；些d 垡塑匿 一 2 0 复合电压过电流