智能变电站中变压器保护装置的设计与实现

摘要

随着通信网络技术、电子互感器技术、数字化保护技术的快速发展，使数字化技术在变电站工程化应用中得到了进一步的拓展，非常规互感器具备了从试验走向工程应用的基础，确定变电站信息采集、处理、传输及应用框架IEC61850标准体系的颁布，网络通信技术，尤其是以太网技术在电力系统中应用的普及，一次设备操作智能化技术的发展等，为变电站自动化技术的应用和发展注入了新的推动力，突破了常规变电站自动化系统应用的技术“瓶颈”，智能变电站成为当今电力系统变电站发展的方向。智能变电站是采用先进、集成、可靠、环保、低碳的智能设备，以全站信息数字化、信息共享标准化、通信平台网络化为基本要求，自动完成信息采集、控制、测量、计量、保护和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、在线分析决策、智能调节、协同互动等高级功能的变电站。变压器保护装置作为智能变电站保护的重要元件，是变压器区内各种短路故障的主保护，由于电子互感器和IEC61850规约的应用，使得变压器保护装置和常规变电站中变压器保护装置的有所区别，面临新的技术课题。所以如何利用电子式互感器、合并单元和智能操作箱，满足变压器主保护的功能，是智能变电站中变压器保护的要解决问题的关键所在。
　　本文依据智能变电站发展的趋势，分析与设计了适用智能变电站的变压器保护装置。重点分析智能变电站区别于常规变电站的新情况从而给变压器保护带来的新课题，基于智能变电站的平台软硬件架构的总体方案设计，数据传输处理，对于电子式互感器和合并单元的应用带来的变压器各侧采样数据的同步，变电站内的与过程层智能操作箱装置进行通信，以及变压器保护逻辑设计的内容等。最后通过软硬件方案和保护功能的详细设计与实现，通过具体静模、动模和EMC测试验证设计的功能和效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 选题背景

1．2．1 智能变电站的发展及现状

1．2．2 国内外智能变电站变压器保护的产品和现状

1．2．3 智能变电站中变压器保护实施的必然性

1．3 本论文开展的主要工作

第2章 变压器保护原理分析

2．1 变压器继电保护

2．1．1 变压器异常运行状态和故障状态

2．1．2 变压器继电保护的配置

2．1．3 变压器差动保护的原理分析

2．1．4 变压器励磁涌流的分析

2．2 智能变电站中变压器保护改进和实现

2．2．1 智能化一次设备的应用

2．2．2 通信网络技术的应用

2．2．3 IEC61850标准的应用

2．3 小结

第3章 总体方案设计

3．1 整体架构设计的分析

3．1．1 整体设计的充分性

3．1．2 整体设计的先进性

3．2 整体架构设计方案

3．3 硬件平台和数据处理设计方案

3．3．1 硬件平台

3．3．2 采样数据处理

3．4 结构平台

3．5 软件设计方案

3．6 小结

第4章 方案详细设计与实现

4．1 变压器保护设计

4．1．1 装置适用范围

4．1．2 装置功能分解

4．1．3 装置主要技术特点

4．2 功能及原理应用设计

4．2．1 主保护模块

4．2．2 后备保护模块

4．3 变压器各侧采样数据同步的实现

4．4 变压器保护与过程层的通信

4．5 硬件设计

4．5．1 主CPU板

4．5．2 通讯扩展插件

4．5．3 开入开出插件

4．5．4 功能插件组成

4．6 软件设计

4．6．1 软件系统

4．6．2 保护任务

4．6．3 保护参数任务

4．6．4 测控参数及任务

4．6．5 myMUX组播通信层任务

4．6．6 MSV采样任务

4．6．7 接收GOOSE任务

4．6．8 保护报告

4．6．9 IEC 61850建模

4．6．10 IEC 61850数据映射

4．6．11 对时及IEEE1588

4．6．12 录波模块

4．7 小结

第5章 装置实现与测试

5．1 装置实现

5．2 装置功能实现

5．2．1 主保护功能

5．2．2 后备保护功能

5．2．3 辅助功能

5．2．4 通信功能

5．3 装置硬件评测

5．3．1 绝缘性能

5．3．2 冲击电压

5．3．3 抗电磁干扰性能

5．4 装置软件评测

5．4．1 主保护功能测试

5．4．2 后备保护功能测试

5．5 各侧采样值同步评测

5．6 小结

第6章 结论

参考文献

致谢