发电机－变压器组中微型机保护系统

发电机－变压器组中微型机保护系统

论文编号:JD125 字数:27551,页数:64

摘要
本次设计的主要任务是对焦作李封火电厂的3＃发电机－变压器组中的变压器设计一套微型机保护系统。由于建厂较早，焦作李封火电厂的继电保护装置都是以前使用较为广泛的电磁式保护装置。本次设计就是在其原来所存在保护系统的前提下，将其换成微机型保护的实验型设计，以便进一步了解、研究、利用微型机实现电力系统的自动化。
实行微型机对电力系统装置及线路的保护从而使得电力系统更加安全、可靠地供电，对提高人民的生活水平，发展生产力，推动整个国民经济健康、持续、快速发展至关重要。尽管目的是实现电力系统的自动化，提高安全系数，但是并不等于浪费，所以如何才能更经济而又满足系统对保护装置的可靠性等指标的要求是每个设计者所必须考虑的问题。在整个设计的过程中，硬件装置是实现所要达到的目的的基础设施，没有它作为支撑，再好的软件也不能实现其用武之地。所以，对硬件装置的选择就显得至关重要。本次设计我采用了目前在市场上较为流行的PIC单片机。该单片机比起其它单片机种类，有很多优越性，这里不在此作详细介绍，在以后的章节里，我将目前是市场上几种较为流行，而且市场占有率较高的单片机作了详细的对比，其性价比一幕了然。该单片机内集成了包括数据采集系统（S/H）、多路转换开关(MUX)、A/D转换器、Flash程序存储器、EEPROM数据存储器、RAM数据存储器、串行接口、并行接口模块等。硬件电路的其它元件有，74LS164移位寄存器、74LS244数据缓冲器、CD4051多路选择开关、压力传感器、LED数码管以及用于与PC机通信的电平转换芯片MAX232等芯片。在尽可能满足保护要求的条件下，尽量简化电路，是本次设计所追求的目的。这对于保护的抗干扰性是有用的。

关键字：哈佛总线变压器微型机

Abstract
The main task of this graduated design is to design a set of a microcomputer preotecting system for Jiaozuo Li Feng Power plant 3# generator-transformer transformer. Jiaozuo Li Feng power plant protective devices used are more widely previous electromagnetic type protection devices becouse it has been built many years ago . This design is to substitute it on base of the original Electromagnetism type protected system,according to the graduated design ,we will further understand, study，make use of microcomputer preotection to carry out automation of electric power system.
It is very important to make use of microcomputer in the raising protection devices and circuits to make the electricity system more secure, reliable electricity. To improve the people's living standards and the development of productive forces and the promotion of health of the entire national economy, sustained and rapid development is essential. Although the aim of achieving the power system automation, improve safety factor, but is not wasted, so how can we design the economic system and the reliability of protection devices such as indicators for each designers must consider. Throughout the design process, hardware device is to achieve the desired purpose infrastructure, as it did not support, even the soft ware also be its battlefield. Therefore, the choice of hardware devices becomes critical. I used more popular PIC SCM(singel chip microcomputer) in the market at present SCM .The SCM than other types, there are many advantages, such as here is not detailed, in subsequent chapters, I will present a few more pop market, and market share higher than the most detailed SCM the Xingjiabi scene clear. SCM includs the master data collection system (S/H), multi-path switching switches (MUX), A/D转换器, Flash procedures ROM, EEPROM data memory, Ram data memory, serial interface , parallel interface. There are other components of hardware circuits, 74LS164 Move deposits register, 74LS244 data buffers, CD4051 multiplexed choice switches, pressure sensors, digital led and such as electricity conversion chip MAX232 chip communication for the PC . At the highest possible to meet the protection requirements, simplify circuit is the current design of the objective pursued. This is useful for the protection of interference.
Keywords: Harvard bus Transformer microcomputer

前言
本次毕业设计是对微型机继电保护的研究的一种尝试性设计。微型机继电保护是未来继电保护的发展方向，它是随着电子计算机的发展应运而生的，为实现电力系统自动化，保障电力系统安全运行做出很大的贡献，所以对微型机继电保护的研究以成为现代电力系统工作人员积极从事的工作，在我国也有这方面的人才出现，作为一名新时代的电力系统工作人员，我很希望在这方面做出自己应有的贡献，尽管目前我对这方面的知识还是相当欠缺，但是我会做出不懈的努力。
本次设计的第一章将对微机保护的发展概况的进行阐述；第二章对变压器所需要的保护进行研究；第三章说明所选择的单片机的特点及其与其它系列单片机相比的优点；第四章对本次设计的硬件电路进行分析说明；第五章对微机保护所用到的算法进行研究；第六章是软件部分设计。
总之本次设计是对大学四年的学习总结，和对自己的一次彻底的衡量。

目录
1 绪论 .....................................................................1
1.1 微机保护的应用与发展................................................... 1
1.2 微机继电保护装置的特点..................................................2
1.3 微机保护的基本硬件电路结构 .............................................5
1.4 本次设计的主要任务......................................................6
2 变压器保护的研究 .........................................................7
2.1 变压器的主保护..........................................................7
2.1.1瓦斯保护..............................................................7
2.1.2差动及电流速断保护................................................... 8
2.2 变压器的后备保护 ................................................... ...8
2.2.1变压器相间故障的后备保护............................................... 8
2.2.2变压器接地短路的后备保护..............................................10
3 PIC单片机的特点 ......................................................... 11
4 李封电厂微机型变压器保护硬件电路分析与设计 ...............................16
4.1 主机系统硬件电路....................................................... 16
4.1.1PIC16F877芯片内模块介绍................................................ 16
4.1.2PIC16F877单片机内A/D模块分析 ...........................................21
4.2 模拟量输入电路......................................................... 26
4.2.1差动及过电流保护的电压形成电路 .........................................27
4.2.2瓦斯保护的电压形成电路分析..............................................28
4.2.3复合电压起动的过流保护电压形成回路......................................30
4.3 人机对话电路设计........................................................30
4.3.1键盘硬件接口电路 .......................................................30
4.3.2显示电路设计 ...........................................................32
4.4 出口电路设计........................................................... 33
4.5 开关量输入回路 ................................................... .....34
4.6 保护系统与PC机的通信电路设计............................................35
5 微机保护算法研究..........................................................37
5.1 数字滤波 .............................................................. 37
5.2 正弦函数模型算法 .......................................................39
5.3 傅立叶算法..............................................................44
5.4 解微分方程算法..........................................................47
6 软件设计 ................................................................ 50
6.1 程序流程图 ............................................................ 50
6.1.1主程序流程图 .......................................................... 50
6.1.2定时器中断服务程序流程图 ...............................................51
6.1.3差动保护故障处理程序流程图..............................................52
6.1.4过流保护流程图 ........................................................ 53
结束语................................................... .................. 56
致谢 ....................................................................... 57
参考文献................................................... ................ 58

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