【毕业论文】微机型差动保护的研究及虚拟保护装置平台的设计与运行仿真.doc

第一章 绪论 1.1 引言 变压器在电力系统中的地位十分重要，同时大容量的电力变压器也是十分昂贵，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的保护装置。差动保护就是变压器最为重要的主保护，而微机型变压器差动保护在减小变压器励磁涌流影响、提高变压器保护的灵敏度及可靠性等方面有着较大优势。 本课题对变压器的故障特点进行分析，采用目前较为流行的比例制动及二次谐波制动的变压器差动保护，并对微机型变压器差动保护原理及特点进行详细分析、研究，用MATLAB仿真软件针对各种故障情况进行仿真分析并输出仿真结果。 编制微机型变压器差动保护程序的流程框图，并对流程框图进行较详细的说明。流程框图包括主程序模块、采样中断服务程序模块、故障处理程序模块。其中主程序部分包括：定值及开关输入量数据文件的读取、故障数据文件预处理等。采样中断服务程序部分包括：从故障数据文件中采样、故障启动判别等；故障处理程序部分包括：二次谐波制动、比例制动型差动判别、差动速断判别、跳闸出口处理等。 按照程序框图的基本流程用Visual Basic语言编制出变压器差动保护装置的虚拟开发平台软件。其中保护的软件部分包括主程序、采样中断服务程序及故障处理程序，并对各程序段进行了适当的程序注释。利用微机保护虚拟开发平台对微机变压器差动保护程序的运行进行仿真调试。 通过本课题的研究，我进一步了解了变压器短路的特点和变压器差动保护的原理及特性，熟悉了微机保护的基本算法和应用算法，并使用MATLAB软件对电力系统故障进行仿真，掌握了利用虚拟现实技术设计并开发虚拟微机保护装置的步骤及过程。通过本课题的研究设计，使我们对所学专业知识进行了综合的应用，也使我们的分析问题和解决问题的能力得到了提高。 1.2 微机继电保护的发展史和新技术 微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国的一些学者倡导下开始进行研究的。60年代中期，有人提出用小型计算机实现继电保护的设想，但是由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满足高速继电保护的技术要求，因此没有在保护方面取得实际应用，但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究，为后来的继电保护发展奠定了理论基础。计算机技术在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电保护的研究出现了高潮。在70年代后期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到电力系统中试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。90年代，电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代，它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。　　我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国继电保护工作者的努力，进展却很快。经过10年左右的奋斗，到了80年代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。 　　继电保护技术趋势向着计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。 第二章 变压器差动保护原理介绍 2.1 变压器差动保护 2.1.1 变压器纵差动保护的基本原则 对于双绕组和三绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如图所示。 图2-1 图2-2 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等。如图2-1中，应使： (2-1) 或 (2-2) 式中， —— 高压侧电流互感器的变比； —— 低压侧电流互感器的变比； —— 变压器的变比（即高、低压侧额定电压之比）。 由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比 [1]。 2.1.2 励磁涌流的产生与特点 图2-3 当变压器的空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能产生数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。这是因为在稳定工作情况下，铁心中的磁通应滞后于外加电压，如图2-3所示。如果空载合闸时，正好在电压瞬时值电压ｕ＝0时接通电路，则铁心中应该具有磁通。但由于铁心中