电力变压器微机保护系统的设计.doc

1、目录 摘要 1 绪论 2一、 电力变压器概述 3（一）电力变压器的结构及接线组别 3（二）变压器的分类 4（三）电力变压器的工作原理 5（四）电力变压器的作用 5（五）变压器的故障与异常运行状态 5（六）变压器保护的配置 6 二、三相电力变压器的保护方式 7（一）瓦斯保护 7 （二）纵联差动保护 7 （三）变压器的相间短路后备保护 9 （四）变压器的过负荷保护 10 （五）变压器的接地保护 11 （六）过励磁保护 11三、微机保护系统12 （一）微机保护的概念 12 （二）微机保护的硬件构成 12 （三）微机保护的特点 12 （四）设计方案 13四、模拟信号到数字信号的转换 15 （一）A/D

2、转换简介15 （二）A/D转换器的分类15 （三）A/D转换器的工作原理16 总结 20 致谢 21 参考文献 22 附录 2322摘要电力变压器是电力系统中不可缺少的重要设备，它的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。设计主要是对电力变压器微机保护系统的设计，以保护电力系统在运行中可能会发生的各种故障和不正常运行状态，首先应利用微型计算机控制技术实现对电力变压器的保护，其形式是对三相电力系统电力变压器的故障种类进行分析，也必须采用传统的保护方式。本文分别从电力变压器的概述电力

3、变压器的结构及接线组别变压器的分类，电力变压器的工作原理，电力变压器的作用，变压器的故障与异常运行状态，变压器保护的配置 ，各种保护方式、微机保护以及模数转换论证做出的一套电力变压器保护方案。最后，必须对系统的运行方式进行分析，以确定一种有效的保护装置，以此实现电力变压器微机的保护。关键词： 电力变压器，微机保护，模数转换绪 论变压器是一种利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要由铁芯及绕在铁芯上的两个绕组构成。其发展经历了如下过程：1882年高纳德和吉伯斯的交流供电系统，获得英国专利。她们用一种叫做“第二发电机”（具有开口铁芯，是变压器的前身）的设备来升高和降低电压。第一台闭合铁芯，在铁

4、芯柱外有绕组的变压器是1884年9月16日由德利、伯拉锡和济拍劳斯基在匈牙利的干茨工厂制造出来的，这台变压器是单相变压器，容量为1400VA，电压比为120/72V，频率为40HZ,并在她们的专利申请中首次使用了“变压器”这一术语。1885年在布达佩斯展览会上展出了这台设备。美国人威斯汀豪斯买了几台高纳德和吉伯斯的交流电压变换设备及其专利，开始重新进行机械和电气设计。1886年第一台用于交流照明系统的变压器投入使用并获得成功，随后这一项技术得到迅速发展。1890年AEG（原德国通用电气公司）工厂的多里弗-多布罗夫斯基发明了三相变压器。从1886年变压器用于照明得到实际使用以后，交流输电电压和容

5、量增长很快。1949年薪中国成立以后，随着国名经济的快速发展，电力工业同样得到快速发展，特别是改革开放以来，电力工业同样得到更快速发展。电力变压器广泛应用于发电厂、工厂、矿山、医院、学校、农林牧场等地方。 电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。电力系统在运行当中，可能会发生各种故障和不正常运行状态，除采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性外，若故障一旦发生，必须迅速而有效的选择的进行故障元件切除，这是保证电力系统安全的最有效的方法之一。电力变压器有别于发电机，它无旋转部件，是一种静止的电气，结构比较简单，运行可靠性较高，发生故障的机会相对较

6、少，但是，变压器是连续运行的，停电机会较少，而且绝大部分安装在室外，受自然环境影响较大。另外，变压器时刻受到外接负荷的影响，特别受电力系统短路故障的威胁较大。因此，电力变压器在运行中，仍然可能发生各种类型的故障或出现不正常的工作状态。它的故障对电力系统的安全连续运行会带来严重影响，特别是大容量变压器的损坏，对系统的影响更为严重。因此，考虑到变压器在电力系统中的地位及其故障和不正常工作状态可能造成的严重后果，必须根据电力变压器容量和重要程度表设相应的继电保护装置。电力变压器又是发电厂和变电站的主要电气设备之一，对电力系统的安全稳定运行至关重要，尤其是大型高压、超高压电力变压器造价昂贵、运行责任重

7、大。一旦发生故障遭到损坏，其检修难度大、时间长，要造成很大的经济损失；另外，发生故障后突然切除变压器也会对电力系统造成或大或小的扰动。因此，它对继电保护的要求很高。随着继电保护技术、电子技术、通信技术等方面的不断发展，为在变压器保护设计中解决这些技术问题提供了可能。 早在60年代后期就已提出利用计算机构成保护的设想,但由于当时计算机的质量和可靠性不能满足继电保护的要求,其优越性尚未被人们认识,特别是当时计算机价格昂贵,因此,这一设想未能付诸实践。到了70年代,数字计算机首先在电力系统离线计算方面得到广泛应用。后来,在电力系统安全监测、控制和继电保护方面,开展了大量研究工作,并取得显著成绩。近年

8、来,大规模集成电路和数字技术的飞速发展,特别是价格便宜的微处理器的出现,这就给微机在继电保护专业上的开发应用提供了有利条件,从而引起广大继电保护工作者的兴趣和关注。目前,国外已研制出多种类型微机保护,有些已取得成功的现场运行经验。继电保护装置的作用是，当电力系统处于故障状态时，保护装置快速、有选择地将故障元件切除，非故障元件继续运行；当系统处于异常运行状态时，动作于信号或跳闸。 微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选择性，高灵敏。一、电力变压器概述现代化的工业企业广泛的采用电力作为能源，而发电厂发出的电力往往需经远距离传输才能到达用电地区。在传

9、输的功率恒定时，传输电压越高，则所需的电流越小。因为电压降正比于电流。线损正比于电流的平方，所以用较高的输电 电压可以获得较低的线路压降和线路损耗，要制造电压很高的发电机，目前技术 很困难，所以要用专门的设备将发电机端的电压升高以后再输送出去，这种专门 的设备就是变压器。另一方面，在受电端又必须用降压变压器将高压降低到配电系统的电压，故要经过一系列配电变压器将高压降低到合适的值以供使用。 由以上可知，变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。 在电力系统中，变压器的地位十分重要，不仅所需数量多，而且性能好，运行安全靠。变压器除了应用在电力系统中，还应用在需要特种电源的工矿企业中。（

10、一）电力变压器的结构及接线组别1.电力表变压器的结构电力变压器主要由铁芯及绕在铁芯上的两个或三个绝缘绕组构成。为增强各绕组之间的绝缘及铁芯、绕组散热的需要，将铁芯及绕组置于装有变压器油的油箱中。然后，通过绝缘套管将变压器各绕组引到变压器壳体之外。 另外，为提高变压器的传输容量，在变压器上加装有专用的散热装置，作为变压器的冷却之用。 大型电力变压器均为三相三铁芯柱式变压器或由三个单相变压器组成的三相组式变压器。其结构如下：图1-1 三相变压器的结构图1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道 7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接 开关；11-油箱

11、； 12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车2.接线组别 将变压器同侧的三个绕组按一定的方式连接起来，组成某一接线组别的三相变压器。双卷电力变压器的接线组别主要有：YN，y、YN,d、D，d、及D，dd。理论分析表明， 接线组别为Y，y 的变压器，运行时某侧电压波形要发生畸变，从而使变压器的损耗增加， 进而使变压器过热。因此，为避免油箱壁局部过热，三相铁芯变压器按Y，y 联接的方式， 只适用于容量为1800KVA 以下的小容量变压器。而超高压大容量的变压器均采用YN,d 的接线组别。 在超高压电力系统中，YN,d 接线的变压器，呈YN 形联接的绕组为高压侧绕组，而呈d 形联接的绕组

12、为低压侧绕组，前者接大电流系统（中性点接地系统），后者接小电流系统（中性点不接地系统）。 在实际运行的变压器中，在YN,d 接线的变压器的接线组别中，以YN,d11 为最多，YN,d1 及YN,d5 的也有。YN,d11 接线组别的含意是：（a）变压器高压绕组接成Y 型，且中性点接地，而低压侧绕组接成d；（b）低压侧的线电压（相间电压）或线电流分别滞后高压侧对应相线电压或线电流3300。3300 相当于时钟的11 点钟，故又称11 点接线方式。 同理，YN,d1 及YN,d5 的接线组别，则表示d 侧的线电流或线电压分别滞后Y 侧对应相线电流或线电压300 及1500。相当时钟的1 点及5 点

13、，分别称之为1 点接线及5 点接线方式。 在电机学中，对变压器各绕组之间相对极性的表示法，通常用减极性表示法。 YN,d11接线组别变压器各绕组接线，相对极性及两侧电流的向量关系， 如图所示。图1-2 Y/11接线图，矢量图（二）变压器的分类1.按相数分：（1）、单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。（2）、三相变压器：用于三相系统的升、降电压。2.按冷却方式分：（1）干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。（2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。3.按用途分：（1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。（2）

14、仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。（3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。（4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。4.按绕组形式分：（1）双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。（2）三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。（3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。5.按铁芯形式分：（1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。（2）壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器 （三）电力变压器的工作原理变压器是一种利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置

15、，主要由一次线圈、二次线圈和铁芯（磁芯）等构件构成当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。图1-3 变压器工作原理L1、L2:一二次绕组e 1、e2：一二次感应电动势：主磁通（四）电力变压器的作用1.传输和分配电能。如果是升压变压器，可以把电能送出去。如果是降压变压器或者配电变压器，可以将电能分别输送或分配出去。 2.可以改变一、二次侧的额定电压。3.可以改变一、二次侧的相位角。4.主要是以上几条，当然还有：改善或保护电网的作用，减少或增加相数等等。（五）电力变

16、压器的故障与异常运行状态1.变压器的故障变压器的内部故障分为油箱内故障和油箱外故障两类，油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路、以及铁芯烧毁等。变压器油箱内故障十分危险，由于油箱内充满变压器油，短路电流使变压器油分解气化，可能产生气体瓦斯，很容易引起爆炸。油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁芯的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。2.变压器的异常运行状态变压器的异常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由

17、于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油而降低。（六）变压器保护的配置 变压器短路故障时，将产生很大的短路电流，使变压器严重过热，甚至烧坏变压器绕组或铁芯。特别是变压器油箱内的短路故障，伴随电弧的短路电流可能引起变压器着火。另外短路电流产生电动力，可能造成变压器本体变形而损坏。 变压器的异常运行也会危及变压器的安全，如果不能及时发现及处理，会造成变压器故障及损坏变压器。 为确保变压器的安全经济运行，当变压器发生短路故障时，应尽快切除变压器；而当变压器出现不正常运行方式时，应尽快发出告警信号及进行相应的处理。为此，对变压器配置整套完善的保护装置是必要的。 1.短路故障的主保护：

18、变压器短路故障的主保护，主要有纵差保护、重瓦斯保护、压力释放保护。另外，根据变压器的容量、电压等级及结构特点，可配置零差保护及分侧差动保护。 2.短路故障的后备保护：目前，电力变压器上采用较多的短路故障后备保护种类主要有：复合电压闭锁过流保护；零序过电流或零序方向过电流保护；负序过电流或负序方向过电流保护；复合电压闭锁功率方向保护；低阻抗保护等。3.异常运行保护：变压器异常运行保护主要有：过负荷保护，过激磁保护，变压器中性点间隙保护，轻瓦斯保护，温度、油位保护及冷却器全停保护等。二、 三相电力变压器的保护方式（一）瓦斯保护瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障

19、、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。但不能反映油箱外套管与断路器间引出线上的故障，因此，它不能作为变压器唯一的主保护。通常气体继电器需和纵联差动保护配合共同作为变压器的主保护。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。为防止变压器内部单相绕组的匝间短路，通常在容量大于800KVA的变压器上装设有气体保护。不论是哪一种型式的气体继电器都有两对触点。 当变压器内发生轻微故障时，产生的气体较少且速度缓慢，气体上升后逐渐积聚在

20、继电器的上部，使气体继电器内的油面下降，使得其中一个触点闭合而作用于信号。当变压器内发生严重故障时，强烈的电弧将产生大量的气体，油箱压力迅速升高，迫使变压器油沿着油箱冲向油枕，在油流的激烈冲击下，使另一触点接闭而动作于跳闸。图2-1 瓦斯保护原理接线图（二）纵联差动保护 1.差动保护原理 变压器的纵差保护用来反映变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。为了实现这种比较，在变压器两侧各安装一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法连接，即若变压器两端的电流互感器一次侧的正极性端子均置于靠近母线的一侧，则将

21、它们二次侧的同极性端子相连接，再将差动继电器的线圈按环流法连接，构成纵联差动保护。变压器纵联差动保护单相原理接线图如图2-2所示。2.差动保护的图2-2变压器纵联差动保护单相原理接线图从图2-2可见，正常运行和外部短路时，流过差动继电器的电流为Ir=I2-I2，在这种理想情况下，其值等于零。但实际上由于电流互感器特性、变比等因素，流过继电器的电流为不平衡电流Iunb。变压器内部故障时，流入差动继电器的电流为Ir=I2+I2，即为短路点的短路电流。当该电流大于KD的动作电流时，KD工作。3.不平衡电流产生与措施（1）产生原因在差动保护中，由于电流互感器总是具有励磁电流，且励磁特性联完全相同。即使

22、同一厂家相同型号，相同变比的电流互感器也是如此。（2）消除措施减小稳态情况下的不平衡电流 变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。 减小电流互感器的二次负荷 这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度)；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定电流为lA)等。 采用带小气隙的电流互感器 这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较小，

23、有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。比率差动保护是差动保护的一种。 差动保护需采取比率差动的原理：防止在变压器区外故障（穿越性故障）时，高低压侧CT传变特性不一致，导致差流的产生，并且超过定值而动作，当采用了带比率制动的差动保护后，随着穿越电流的增大，差动启动的门槛将会抬高，保证穿越性故障不误动。（三）变压器的相间短路后备保护1.过电流保护一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流。对于容量较小胡变压器，当其过电流保护胡动作时限大于0.5S时，可在电源侧装设电流速断保护。它与瓦斯保护配合，以反映变压器绕组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障，

24、电流速断保护的单相原理接线图2-3图2-3变压器过电流保护单相原理接线图保护的动作电可按下列之一选择：（1）按大于变压器负荷侧K2 短路时流过保护的最大短路电流，即Iop=Krel.IK.max（2-1）Krel-可靠系数，对电磁型电流继电器，取1.3-1.4IK.max-最大运行方式下，变压器低压侧母线发生短路故障时，流过保护的最大短路电流。（2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流，通常取Iop=（3-5）ININ保护安装侧变压器的额定电流（3）灵敏度的校验按变压器原边d2短路时，流过保护的最小短路电流校验， （2-2） 变压器电流速断保护的优点是接线简单，动作迅速。缺点是只保护变压器一部分。2

25、.复合电压起动的过电流保护。一般用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上。3.负序电流及单相式低电压起动的过电流保护一般用于容量为63MVA及以上的升压变压器；由于额定电流大，电流元件往往不能满足远后备灵敏度的要求，可采用负序电流保护。它是由反映不对称短路故障的负序电流元件和反映对称短路故障的单相式低压过电流保护组成。4.阻抗保护对于升压变压器和系统联络变压器，当采用第（二）、（三）的保护不能满足灵敏度和选择性要求时，可采用阻抗保护。对500kV系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。保护可带两段时限，以较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器

26、各侧断路器。（四）变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护反映变压器对称过负荷引起的过电流。对400kVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其她负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。对于无经常值班人员的变电站，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。 变压器的过负荷大多数情况下都是三相对称的，因此，过负荷保护只要接入一相，用一个电流继电器即可实现。 对于双绕组升压变压器，装于发电机电压一侧；对于三绕组升压变压器，当一侧无电源时，装在发电机电压侧和无电源一侧，当三侧都有电源时，装在所有三侧。图2-4变压器过负荷保护接线图过

27、负荷保护的整定计算：过负荷保护的动作电流按躲过变压器的额定电流进行整定 （2-3）公式（2-3）中 Kk可靠系数，一般取1.05，Kh 继电器的返回系数，一般取0.85，Ie.T保护安装侧变压器的额定电流，过负荷保护的延时应比变压器的过电流保护时限延长一个阶段，一般取10s。 为了防止过负荷保护在外部短路时误动作，其时限应比变压器的后备保护动作时限大一个t。（五）变压器的接地保护 大电流接地系统中的变压器，一般要求在变压器上装设接地保护。作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。

28、零序电流保护可由两段组成，每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。 对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不解地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。（六）过励磁保护高压侧电压为500kV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压

29、器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比（称为过励磁倍数）而动作。（七）其它保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。三、微机保护系统（一）微机保护的概念 微机保护与传统的模拟式保护不同,传统的模拟式继电保护是根据电力系统中的模拟量(连续时间变量)电流、电压等工作的,即将模拟量与装置中给定的机械量(如弹簧力矩)或电气量(门槛电压)进行比较和逻辑运算而构成的保护。微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选

30、择性，高灵敏度。微机保护是计算机技术在电力系统继电保护领域的应用，是将代表电力系统工作状态的模拟量(电流、电压)经采样、量化编码变为数字量后,输入到微机进行分析、计算、判断,从而构成继电保护保护装置。微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核芯，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等.该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。 （二）微机保护的硬件组成 微机保护硬件系统一般由数据采集系统(模拟量输入系统)、CPU主系统,开关量输入/输出回路三部分组成。微机继电保护硬件示意图如3-1所示。 模拟量输入系统是由电压形成回路、模拟低通滤波器(ALF)、采样保持电路(S/H)、多路转

31、换开关(MPX)、模数转换(A/D)所组成。这一部分的主要作用是将代表电力系统工作状态的模拟量转换成相应的数字量。 CPU主系统是由微处理器(MPU)、只读存储器EPROM、随机存储器RAM,定时器等组成。这一部分的主要作用是数据进行逻辑判断、运算、比较、控制和交换,从而实现保护功能。 开关量输入输出系统，它是由并行接口、光电隔离电路及有触点的中间继电器等组成。其主要作用是完成保护出口跳闸、报警信号、人机对话等功能。图3-1 微机继电保护硬件示意图（三）微机保护的特点 1. 维护调试方便 以前,国内大量使用的整流型和晶体管型继电保护装置,调试工作量虽比比机电型好,但调试工作量仍然很大,尤其是一

32、些复杂的保护,例如调试一套超高压输电线路保护,常需要一周或更长的时间。微机保护是由硬件和完成各种复杂功能的软件(程序)两大部分所组成,若硬件完好,对于己成熟的软件,只要程序和设计的一样。就一定会达到设计要求。通常,只要给上电源后,微机自诊断就开始对各硬件部分和存放在EPROM中的程序不断地进行检测,一旦发现异常就会发出警报。通常,给上电源后若没有报警,就可确认装置完好。所以,对微机保护装置来说,几乎不用调试,这就大大减轻了运行维护量。 2.可靠性高 计算机在程序的指挥下,有很强的自诊断能力,不断检查、诊断保护本身故障,并能自动识别和排除干扰,以防止由于干扰而造成误动作。 3.灵活性大 各种类型

33、微机保护所使用的计算机硬件和外围设备可通用,不同原理、特性和功能的微机保护主要取决于软件。计算机还有自适应能力,它可根据系统接线和运行情况的变化自动改变定值。从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。 4.多功能 由于微机具有快速运算、逻辑判断和记忆能力,因而可获得模拟式保护无法实现的特性和功能。若配备打印机就可利用微机的记忆能力,打印出故障种类以及短路故障前后的故障参数,便于分析处理事故。还可实现故障测距、故障诊断、稳定预测以及安全监视和无功调节、负荷控制等监控功能。这都具有很大的实际意义和经济效益。 （四）设计方案1.保护配置方案在设计保护的配置方案时，充分注意到最新的继电保护和安全自动装置

34、技术规程中提到建议和要求等，同时，考虑到电力变压器保护应用的实际情况，而确定采用的保护配置方案。df3300系列微机变压器保护装置主要是为满足大量的中、低压电网的变压器保护的需要而设计。它作为df3300变电站自动化系统的有机组成部分，可以满足变电站自动化的全部需求，也可以作为独立的变压器保护系统工作。 高压电网的变压器重要程度等因素，要求变压器保护双重化配置，所以采用主后备一体化的双套变压器保护装置是比较好的方式。中、低压电网中，一方面要求变压器保护装置的可靠工作，另一方面并不要求变压器保护双重化配置，针对这种情况，如果将变压器的全部保护集中在一套保护装置，一旦保护装置故障将失去全部的变压器

35、保护功能，所以采用主后备保护分配到完全独立的不同的保护装置，适当的保护功能独立分担方式是较好的配置方式。对于电力变压器，对保护的要求简单、可靠、经济，而且经济性要求十分明显，采用简单的主后备保护一体化的保护装置是较好的配置方式。变压器的非电量保护，原则上应该与电气量保护相互独立，真正起到互为备用或补充。基于以上的设计思想确定的主要面向电力变压器保护系列装置如下： （1）df3330三圈变差动保护装置，满足四侧电流输入的差流速断保护和比率差动保护，中、低压侧及第四侧各配置过电流保护等，适用于中、低压电网的电力变压器的主保护； （2）df3331a变压器接地侧后备保护装置，具有复压闭锁（方向）过流

36、保护，零压闭锁零序（方向）过流保护，间隙零序过流保护等，作为变压器大电流接地侧的后备保护； （3）df3331b变压器不接地侧后备保护装置，具有复压闭锁（方向）过流保护，零序过流保护，零序过压告警，过负荷保护等，作为变压器不接地侧的后备保护； （4）df3333双圈变差动保护装置，满足两侧电流输入的差流速断保护和比率差动保护，低压侧配置过电流保护等，适用于中、低压电网的电力变压器的主保护； （5）df3332变压器本体保护装置，具有六路跳闸回路和五路信号回路，适用于油浸式电力变压器的开关量保护； （6）.df3333a变压器保护装置。满足两侧电流输入的差流速断保护和比率差动保护等；高、低压侧的

37、复压闭锁（方向）过流保护，高、低压侧零序过压告警，过负荷保护等，特别适用于农用电网的小型变压器的成套保护； （7）df3331c变压器后备保护装置，具有复压闭锁（方向）过流保护，零序过流保护，零序过压告警，过负荷保护，三路独立的本体跳闸和信号回路及一路带延时的开关量保护，测控功能等，作为变压器不接地或小电流接地侧的后备保护和测控装置； （8）df3332a变压器本体保护装置，具有三路跳闸回路和两路信号回路，三个独立的具有压力闭锁功能的操作箱回路，适用于油浸式电力变压器的开关量保护。 因此，以上的变压器保护装置可以根据需要灵活配置，完全可以经济、实用、可靠的完成电网的各种变压器保护的需要。2.保

38、护原理微机保护的原理，首先电流互感器、电压互感器的二次接到保护装置采集电流和电压的模拟量，然后经过模数转换元件把采集到的模拟量转变为数字量。再接到保护的中央处理单元，把通过二次电流电压的变化判断线路是否出现故障。如果出现故障在通过开关量的的操作机构去跳闸。设计总接线原理图见附录 四、模拟信号到数字信号的转换（一）A/D转换简介为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟

39、信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器。微机保护是计算机技术在电力系统继电保护领域的应用，是将代表电力系统工作状态的模拟量(电流、电压)经采样、量化编码变为数字量后,输入到微机进行分析、计算、判断,从而构成继电保护保护装置。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。微机保护要从被保护的电

40、力线路或设备的电流互感器、电压互感器或其它变换器上取得信息，但这些互感器的二次数值、输入范围对典型的微机电路不适用，故需要降低和变换。通常要求输入信号为5V或10V的电压信号，具体决定于所用的模数转换器。（二）A/D转换器的分类 本文简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、-调制型、电容数组逐次比较型及压频变换型。 1.积分型（如TLC7135） 积分型A/D工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。初期的单

41、片A/D转换器大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。 2.逐次比较型（如TLC0831） 逐次比较型A/D由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低,在低分辨率（12位）时价格很高。 3.并行比较型/串并行比较型（如TLC5510） 并行比较型A/D采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash(快速)型。由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频A/D转换器等速度特别高的领域。 串并行比较

42、型A/D结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由2个n/2位的并行型A/D转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为 Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现A/D转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型A/D,而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型A/D,现代的分级型A/D中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类A/D速度比逐次比较型高,电路规模比并行型小。 4.-(Sigma-delta)调制型（如A/D7705） -型A/D由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型,将输入

43、电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。 5.电容数组逐次比较型 电容数组逐次比较型A/D在内置DA转换器中采用电容矩阵方式,也可称为电荷再分配型。一般的电阻数组DA转换器中多数电阻的值必须一致,在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容数组取代电阻数组,可以用低廉成本制成高精度单片A/D转换器。最近的逐次比较型A/D转换器大多为电容数组式的。 6.压频变换型（如A/D650） 压频变换型（Voltage-Frequency Converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种A/D 的分辨率几乎可以无限增加,只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辨率高、功耗低、价格低,但是需要外部计数电路共同完成A/D转换。（三）A/D转换器的工作原理在A/D转换器中，输入的模拟量在时间和幅值上都是连续变化的，而输出的数字信号在时间和幅值上都是离散的。因此，将模拟量转换成数字量需分采样、保持、量化、编码四个步骤，即首先通过采样-保持电路对模拟信号进行采样、保持，然后