基于单片机的变压器保护装置

广西大学毕业设计论文基于单片机的变压器保护装置I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广西大学毕业设计论文基于单片机的变压器保护装置IIAbstractPowertransformeristheimportantequipmentofelectricpowersystem.Itplaysavitalroleintheelectricalenergytransition.Large-scalepowertransformer’ssafeoperationiscloselylinkedwiththesystemmovementsituation.Ithasthevitalsignificancetoenhancethepowertransformer’srelayprotectionformakingsuretheelectricalsystemsecurityandstablemovement.It’samainwaytoapplythemicrocomputertothetransformerprotectionforraisingthetransformerprotectionlevel.Thesystemofmicrocomputerrelayprotectionmaycarryonself-checkingnowandthen.Soitsoperationalreliabilityisveryhighreliability,themicrocomputercanuseidenticalhardwaretorealizedifferentprotectionprinciple.Thisgreatlysimplifiesprotectivedevicesmanufacture.It’salsoeasytomaketheprotectivedevicesstandardization.Thisgraduationprojectisaboutthepowertransformerprotectionwiththemonolithicintegratedcircuit.Itelaboratedthepowertransformerprotectsbasicprinciple,basicrequest,way,characteristic,itssystemhardwaredesign,digitalfilterandpowertransformerprotectionsoftwaredesign.Itintroducedthecomputerrelayprotectionbasicprincipleandthealgorithm,variouspartsfunction.Keywords:Transformerprotectiondifferentialprotectionshort-circuitfaultSCM广西大学毕业设计论文基于单片机的变压器保护装置III目录摘要..........................................................IAbstract.......................................................II第一章绪论.....................................................11.1课题背景介绍............................................11.2论文研究的目的与意义....................................11.3论文的主要工作..........................................2第二章变压器故障和硬件保护简介.................................32.1变压器的基本原理及分类..................................32.2变压器的基本结构........................................32.3变压器故障类型及不正常运行状态..........................42.4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...................................73.1计算机变压器保护的概述..................................73.2电力变压器保护的方式....................................83.2.1变压器的瓦斯保护...................................83.2.2变压器速断保护.....................................93.2.3变压器的纵差动保护.................................93.2.4变压器相间短路的后备保护..........................113.2.5变压器接地短路的后备保护..........................123.2.6过负荷保护........................................133.3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................................154.1微机保护的基本原理.....................................154.2微机保护装置的构成.....................................154.3变压器保护装置主系统的硬件设计.........................164.3.1电压电流形成回路..................................174.3.2采样保持电路......................................194.3.3模拟量多路转换开关................................214.3.4模数转换器........................................22广西大学毕业设计论文基于单片机的变压器保护装置IV4.3.5输入/输出通道.....................................234.3.6芯片简介..........................................244.4人机交互部分设计.......................................254.4.1键盘控制设计......................................254.4.2显示电路设计......................................264.5电源转换电路...........................................274.6通信电路设计...........................................27第五章微机保护的软件设计.....................................295.1数字滤波...............................................295.1.1非递归型数字滤波器...............................295.1.2递归型数字滤波器.................................315.2微机保护算法简介......................................315.3变压器保护装置软件设计.................................325.3.1数据转换设计......................................335.3.2数据处理设计......................................345.3.3变压器保护动作设计................................355.3.4键盘控制设计......................................37总结.........................................................39参考文献......................................................40致谢.........................................................41广西大学毕业设计论文基于单片机的变压器保护装置1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。广西大学毕业设计论文基于单片机的变压器保护装置21.3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