牵引变电所变压器微机保护装置的研究

摘要

铁路运输是我国运输行业的骨干方式，牵引变压器是铁道电气化系统中重要的电气设备,它的安全运行与否，直接关系到铁道电气化系统能否连续稳定的工作。高速电气化铁路的建设和发展，迫切需要品质更高、功能更强、性能更好的自动化装置，它对牵引变压器保护的可靠性和快速性提出了更高的要求。本文对电气化铁道牵引变电所平衡变压器的继电保护原理进行了研究，给出了保护装置硬件结构、软件系统的设计方案和实现方法。论文首先综述了牵引变电所综合自动化系统的现状和发展趋势，对当前牵引变电所继电保护系统存在的问题做了全面的总结。在分析了电气化铁道阻抗平衡型变压器的基本性质、接线原理及参数选择的基础上，针对鉴别变压器励磁涌流、变压器内部和外部短路电流的特点，以及它们对CT的测量精度的影响这几个主要问题，从原理上做了详细的数学分析，并提出了相应的解决办法。论文以装置系统硬件、软件设计方案及各功能实现为研究重点。在装置硬件方面，完成了保护板、管理板和人机接口板等硬件的电路设计和功能实现。保护板采用高性能32位浮点DSP芯片TMS320C32，通过CPLD进行I/O扩展，配合16位并行A/D，完成多通道高速率采样和保护计算的任务；管理板采用具有ARM7DMICPU核的SamsungS3C44B0X芯片，实现人机接口和间隔层通信功能。在软件实现方面，文章阐述了平衡变压器保护的保护配置、保护判据和基于高速数字信号处理器TMS320C32硬件平台的变压器保护软件实现方法，并给出了各部分的程序流程图。管理板S3C44B0XARM处理器移植了uCLinux嵌入式操作系统，对uCLinux平台软件开发环境的建立步骤、uCLinux的移植方法和管理板人机接口软件的开发过程作了具体的说明，并且在剖析IEC61850标准的基础上，深入地探讨了基于IEC61850标准的牵引变电所间隔层通信系统构架和软件实现方法。