專利名稱：波形對(duì)稱方法的變壓器差動(dòng)保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種采用波形對(duì)稱方法對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)的控制系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化的技術(shù)領(lǐng)域。
當(dāng)前在電力系統(tǒng)使用的變壓器差動(dòng)保護(hù)，有間斷角原理和二次諧波原理，間斷角原理差動(dòng)用模擬電路的方法可以實(shí)現(xiàn)，用微機(jī)或數(shù)字電路的方法較難實(shí)現(xiàn)，間斷角原理對(duì)變壓器剩磁適應(yīng)能力較差，適用于變壓器剩磁小于0.6倍最大磁通的情況。二次諧波原理差動(dòng)被大量使用但存在一個(gè)缺陷。當(dāng)變壓器空載合閘發(fā)生故障或外部故障切除后發(fā)生故障，二次諧波原理變壓器差動(dòng)保護(hù)會(huì)發(fā)生拒動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作不能瞬時(shí)切除故障。
國(guó)外提出了幾種算法有電壓制動(dòng)原理等值電路原理，磁通制動(dòng)原理等，但都是理論研究或者是試驗(yàn)階段，沒有真正用在系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，雖然大量地應(yīng)用微機(jī)技術(shù)，但對(duì)變壓器微機(jī)保護(hù)沒有很完善的產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是為解決當(dāng)前在系統(tǒng)中使用二次諧波原理變壓器差動(dòng)護(hù)存在的缺陷，及間斷角原理保護(hù)微機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的困難，采用微機(jī)技術(shù)，提供一種波形對(duì)稱方法的變壓器差動(dòng)保護(hù)。
本發(fā)明是一種由計(jì)算機(jī)控制的、采用波形對(duì)稱方法進(jìn)行變壓器差動(dòng)保護(hù)的系統(tǒng)，在整機(jī)結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明主要包括交流變換1、模數(shù)轉(zhuǎn)換2、中心控制單元3、人機(jī)對(duì)話部分4、開關(guān)量輸入5、出口、信號(hào)、告警部分6。交流變換是控制對(duì)象信號(hào)的采集口，將一次電流和電壓變成能與微機(jī)接口的低電壓的交流電壓信號(hào)，送入模數(shù)變換部分，將經(jīng)過變換的電流、電壓信號(hào)經(jīng)模數(shù)變換部分的壓頻變換器變換成調(diào)頻脈沖，然后將此脈沖信號(hào)送入中心控制單元的計(jì)數(shù)器。中心控制單元是一個(gè)多“CPU”結(jié)構(gòu)，以“8032”及外擴(kuò)“RAM、EPROM”計(jì)數(shù)器等芯片組成微機(jī)系統(tǒng)，完成以下步驟1.對(duì)采集信號(hào)的各模擬量(已變成調(diào)頻脈沖)進(jìn)行計(jì)數(shù)采樣。
2.對(duì)變壓器的開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視。
3.將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析、判斷，若是內(nèi)部故障，送出開關(guān)量，啟動(dòng)出口繼電器。
4.與人機(jī)對(duì)話模件交換信息，能夠?qū)⒈匾挠?jì)算信息送出，人員整定的信息接收。
人機(jī)對(duì)話部分用“8031”及必要的外設(shè)芯片組成，完成人機(jī)對(duì)話及與工作“CPU”通信，開關(guān)量輸入是將一次設(shè)備的狀態(tài)量變成弱電信號(hào)，經(jīng)光電隔離送入各“CPU”。出口、信號(hào)、告警這三個(gè)部分，分別為三組繼電器，“CPU”發(fā)出的開關(guān)量啟動(dòng)某一個(gè)繼電器，繼電器勵(lì)磁后送出節(jié)點(diǎn)給控制回路或信號(hào)回路，以切除變壓器，最終完成對(duì)變壓器的保護(hù)。
在信號(hào)的采集和處理以及實(shí)時(shí)控制方面，本發(fā)明采波形對(duì)稱方法設(shè)計(jì)了一種計(jì)算機(jī)處理程序，以達(dá)到對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析，判斷，最后作出是否切除變壓器命令，有效地保護(hù)變壓器及電力系統(tǒng)。
波形對(duì)稱原理差動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全周付氏濾波實(shí)現(xiàn)差動(dòng)，區(qū)別內(nèi)部故障和外故障。用一周內(nèi)前半波的數(shù)據(jù)和后半波的數(shù)據(jù)逐點(diǎn)作對(duì)稱比較區(qū)別勵(lì)磁涌流和故障電流。對(duì)于故障電流是正弦量加直流暫態(tài)分量，經(jīng)微分處理后就濾去了直流分量變成了余弦分量，余弦函數(shù)的前半波和后半波是完全對(duì)稱的Cos(wt＋α)＝-Cos(wt＋α＋π)設(shè)某一時(shí)刻瞬時(shí)值Ii180度以后的瞬時(shí)值Ii＋180＝Ij，則Ii＝-Ii＋180設(shè)一個(gè)公式|Ii+Ii+180Ii-Ii+180|≤A]]>其中A的取值范圍為2.5～4，對(duì)于故障分量該公式始終成立。
變壓器的勵(lì)磁涌流是由變壓器剩磁及合閘角的瞬時(shí)值引起的電流。對(duì)勵(lì)磁涌流特性作一簡(jiǎn)單分析經(jīng)CPU運(yùn)算后能夠準(zhǔn)確地判別是否內(nèi)部故障，若是內(nèi)部故障送出開關(guān)量，啟動(dòng)出口繼電器將變壓器從系統(tǒng)中切除。
程序起動(dòng)后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行電流、電壓采樣即采集經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換的電流、電壓信號(hào)；接著對(duì)采集的數(shù)據(jù)作微分處理；處理后進(jìn)行數(shù)字濾波；用比例制動(dòng)方法判別是否是內(nèi)部故障，若是外部故障則退出，若是內(nèi)部故障，則計(jì)數(shù)器清零后進(jìn)行進(jìn)一步判斷；將信號(hào)的前半周數(shù)據(jù)與后半周數(shù)據(jù)根據(jù)關(guān)系式|Ii+Ii+180Ii-Ii+180|≤A]]>逐點(diǎn)進(jìn)行比較，判斷是內(nèi)部故障還是涌流，若不對(duì)稱，則程序跳過計(jì)數(shù)器加1的步驟進(jìn)行一周數(shù)據(jù)是否比較完畢的判斷，若對(duì)稱，則計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1后進(jìn)行一周數(shù)據(jù)是否比較完畢的判斷；若比較沒有完畢則下推一點(diǎn)后返回再進(jìn)行下一點(diǎn)的比較，若比較完畢，則進(jìn)行計(jì)數(shù)器數(shù)值是否大于0.6倍半周采樣點(diǎn)的判斷；若滿足條件則為故障電流，然后啟動(dòng)出口繼電器切除變壓器；否則為涌流，程序退出至數(shù)字濾波。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于電力變壓器是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其自身價(jià)值很昂貴，要求保護(hù)能快速可靠地切除任何故障。波形對(duì)稱方法變壓器保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)的數(shù)字化智能化，提高了自動(dòng)化程度，作到了任何情況下變壓器發(fā)生故障都能迅速可靠地動(dòng)作，保證系統(tǒng)穩(wěn)定，使變壓器發(fā)生故障后的損失控制在最小的程度。
波形對(duì)稱原理在理論上特征非常明顯，比較的冗裕度大，所以動(dòng)作可靠，比間斷角原理和二次諧波原理的抗干擾能力強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中中心控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工作的控制流程圖。
本發(fā)明的實(shí)施方案如下交流變換1用小形變壓器將一次電流和電壓信號(hào)變成小于5V的交流電壓信號(hào)，以便于與微機(jī)接口。模數(shù)轉(zhuǎn)換2采用壓頻變換器，將電流、電壓信號(hào)變成調(diào)頻脈沖送入中心控制單元3中的計(jì)數(shù)器3-1。中心控制單元3采用多CPU結(jié)構(gòu)，CPU插件以型號(hào)為“8032”的集成芯片及外擴(kuò)RAM、EPROM計(jì)數(shù)器等芯片組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。人機(jī)對(duì)話部分4則單獨(dú)以“8031”單片機(jī)及必要的外圍元件組成一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)，完成人機(jī)對(duì)話及與工作CPU通迅。開關(guān)量輸入5將一次設(shè)備的狀態(tài)量變成弱電信號(hào)，經(jīng)光電隔離送入CPU。出口、信號(hào)、告警部分6為繼電器組，繼電器的控制信號(hào)來自CPU，當(dāng)CPU送出的開關(guān)量啟動(dòng)某個(gè)繼電器，繼電器勵(lì)磁后送出節(jié)點(diǎn)給控制回路或信號(hào)回路，以切除工作變壓器。
在軟件方面，主要是應(yīng)用波形對(duì)稱方法，根據(jù)關(guān)系式|Ii+Ii+180Ii-Ii+180|≤A]]>其中A的數(shù)值為2.5～4中的某一確定值，用前半周數(shù)據(jù)與后半周數(shù)據(jù)逐點(diǎn)作對(duì)稱比較，滿足“關(guān)系式”時(shí)為對(duì)稱，否則為不對(duì)稱，若百分之六十的點(diǎn)滿足對(duì)稱條件為故障，否則為涌流。
權(quán)利要求
1.一種波形對(duì)稱方法的變壓器差動(dòng)保護(hù)，其特征在于采用了波形對(duì)稱方法對(duì)變壓器信號(hào)進(jìn)行識(shí)別并由計(jì)算機(jī)控制，其控制步驟為啟動(dòng)系統(tǒng)工作并進(jìn)行初始化；采集經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換的電流、電壓信號(hào)；對(duì)采集的電流、電壓信號(hào)作微分處理；對(duì)微分處理的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波；用比例制動(dòng)方法判別是否是內(nèi)部故障，若是外部故障則退出，若是內(nèi)部故障則在計(jì)數(shù)器清零后進(jìn)行進(jìn)一步判斷；將信號(hào)的前半周數(shù)據(jù)與后半周數(shù)據(jù)根據(jù)關(guān)系式|Ii+Ii+180Ii-Ii+180|≤A]]>逐點(diǎn)進(jìn)行比較，判斷是內(nèi)部故障還是涌流；若不對(duì)稱，則程序跳過計(jì)數(shù)器加1的步驟進(jìn)行一周數(shù)據(jù)是否比較完畢的判斷；若對(duì)稱，則計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1后進(jìn)行一周數(shù)據(jù)是否比較完畢的判斷；若比較沒有完畢則下推一點(diǎn)后返回再進(jìn)行下一點(diǎn)的比較；若比較完畢，則進(jìn)行計(jì)數(shù)器數(shù)值是否大于0.6倍半周采樣點(diǎn)的判斷；若滿足條件則為故障電流，然后啟動(dòng)出口繼電器切除變壓器，否則為涌流，程序退出至數(shù)字濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述和的波形對(duì)稱方法的變壓器差動(dòng)保護(hù)，其特征在于將信號(hào)的前半周與后半周數(shù)據(jù)逐點(diǎn)作對(duì)稱比較，應(yīng)滿足關(guān)系式|Ii+Ii+180Ii+Ii+180|≤A]]>其中A的取值范圍為2.5～4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波形對(duì)稱方法的變壓器差動(dòng)保護(hù)，其特征在于在硬件結(jié)構(gòu)上包括交流變換(1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(2)、中心控制單元(3)、人機(jī)對(duì)話部分(4)、開關(guān)量輸入(5)、出口、信號(hào)、告警部分(6)，交流變換(1)的輸出接模數(shù)轉(zhuǎn)換(2)，模數(shù)轉(zhuǎn)換(2)的輸出接中心控制單元(3)的計(jì)數(shù)器(3-1)，中心控制單元(3)的接口分別與人機(jī)對(duì)話部分(4)和開關(guān)量輸入(5)、出口、信號(hào)、告警(6)相適接，中心控制單元(3)采用多“CPU”結(jié)構(gòu)。
全文摘要
波形對(duì)稱方法的變壓器差動(dòng)保護(hù)是一種采用波形對(duì)稱方法對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)的控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于電力變壓器的保護(hù)領(lǐng)域，它主要由交流變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、中心控制單元、人機(jī)對(duì)話部分、開關(guān)量輸入、出口、信號(hào)、告警部分所組成，由交流換將電流，電壓信號(hào)變換成低電壓信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)頻脈沖，最后將該調(diào)頻脈沖送入中心控制單元的計(jì)數(shù)器，由中心控制單元采用控制程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行波形對(duì)稱比較，輸出控制信號(hào)，以保護(hù)變壓器。
文檔編號(hào)H02H7/045GK1130310SQ9511278
公開日1996年9月4日 申請(qǐng)日期1995年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月24日
發(fā)明者孫志杰 申請(qǐng)人:孫志杰