一种换流变压器微机保护系统技术方案

一种换流变压器微机保护系统，所述系统包括：用于输入交流量和开关量的交流装置；用于根据所述交流量和开关量对换流变压器实现保护控制的保护装置；用于根据用户设置实现对所述保护装置管理的管理装置；用于根据所述保护装置的各个出口跳闸控制信号和启动控制信号，进行与操作后输出控制信号的输出装置；所述保护装置和管理装置相互独立，所述保护装置通过can网与管理装置进行通信。采用分层式结构，管理装置与保护装置分离，两者之间仅通过CAN网通信互联，管理装置故障，不影响保护装置的正常工作，以提高装置运行的可靠性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统自动化及继电保护
，特别是涉及一种换流变压器微机保护系统。
技术介绍
高压直流输电由于具备交流输电所不能比拟的优点和特殊性，因而在电力系统中逐渐得到广泛的应用。作为换流站的主要设备，换流变压器的作用是很重要的，而其保护对整个系统的正常工作也是及其重要的。长期以来，变压器差动保护的矛盾主要集中在鉴别励磁涌流和内部故障上。在变压器差动保护中，涌流往往会引起保护误动；为防止差动保护误动，目前多采用2次谐波制动原理，这样能有效区分励磁涌流和故障差动电流。然而，即使换流变压器保护系统采用的保护装置设有2次谐波制动功能，在对换流变压器充电瞬间，因励磁涌流导致差动保护误动的事件时有发生，如2007年1月28日，天广直流输电系统复电时，将极1由备用状态操作至闭锁状态过程中，合上换流变压器交流侧开关对换流变压器充电后，极1换流变压器差动保护动作，跳开断路器。根据其故障录波分析可知，这是一次比较典型的由于励磁涌流导致变压器保护误动的事故。带有2次谐波制动的换流变压器差动保护的误动延缓了直流输电系统恢复正常运行，对整个电网造成了一定影响。因为换流变压器是联系交直流场的枢纽，除了铁心饱和影响外，交直流场滤波器的存在使得换流变压器合间时涌流波形相对于常规变压器励磁涌流发生了一定的变化，2次谐波特征有可能被削弱，因而更容易出现误动情况。另一方面，在高压直流输电系统中，由于换流变压器工作环境的特殊性，在发生不对称故障时，出现了差动电流中含有较大2次谐波分量的现象，这是由于交流电压中存在负序分量，通过交直流系统相互作用和传递，有可能在换流阀的交流电网侧产生2次谐波， 从而导致差动保护误制动。因此，对于高压直流输电系统，换流变压器差动保护采用2次谐波制动已不再恰当。并且，现有的换流变差动保护装置，为减少计算量，一般采用相对降为简单的谐波制动原理或波形对称原理，硬件上一般采取1块CPU进行保护计算、1块CPU进行管理通信计算，这样保护用CPU不能单独完成基于相电压突变量和差动电流突变量出现时差的闭锁数字保护，无法进一步提高装置的安全性和可靠性。而且目前已有的时差法，大部分都是 基于变压器一侧线电流变化和差动电流出现的时间差来实现的，这是为了简化保护配置， 避免引入电压量，同时也无法采用基于相电压突变量和差动电流突变量出现时差的闭锁方法。
技术实现思路
本技术进所要解决的问题是，提供一种采用基于相电压突变量和差动电流突变量出现时差时实现闭锁数字保护、保护动作可靠性高、电路结构简单的高性能换流变压器微机保护系统。本技术采用的技术方案如下一种换流变压器微机保护系统，所述系统包括用于输入交流量，即电压、电流量等和开关量，即开出、开入等量的交流装置；用于根据所述交流量和开关量对换流变压器实现保护控制的保护装置；用于根据用户设置实现对所述保护装置管理的管理装置；用于根据所述保护装置的各个出口跳闸控制信号和启动控制信号，进行与操作后输出控制信号的输出装置；所述保护装置和管理装置相互独立，所述保护装置通过can网与管理装置进行通信。换流变压器微机保护一般采用双重化配置，使用两套保护装置，采用两套保护装置的动作接点相并联，以提高保护动作的可靠性，并保证在保护装置检修期间变压器不失去保护。所述保护装置包括用于计算相电压和差动电流突变量时间差的第一 cpu模块；用于比率差动运算的第二 cpu模块；用于响应第一、第二 cpu模块相应的启动控制命令的启动元件；只有在2个CPU模块的启动元件均启动时，才开放保护出口电源，以防止因CPU核心处理插件硬件故障而引起保护误动作。所述第一 cpu模块和第二 cpu模块分别与所述管理模块连接，第一 cpu模块和第二 CPU模块之间并行且独立工作。优选地，所述第一 cpu模块包括用于根据所述交流量和开关量进行相电压和差动电流突变量时间差运算的第一 DSP单元；连接第一 DSP单元，用于进行保护的逻辑运算及出口跳闸的第一处理单元；优选地，所述第二 cpu模块包括用于根据所述交流量和开关量进行比率差动运算的第二 DSP单元；连接第二 DSP单元，用于进行保护的逻辑运算及出口跳闸的第二处理单元；优选地，所述第一 cpu模块和第二 cpu模块并行工作，所述第一 DSP单元和第一处理单元并行工作，所述第二 DSP单元和第二处理单元并行工作。所述输出装置包括第一、第二和第三与处理单元；所述第一与处理单元，用于对所述第一和第二 CPU模块的启动控制信号进行与操作，然后输出启动信号所述第二与处理单元，用于对所述第一和第二 CPU模块的分板跳间控制信号进行与操作，然后输出控制信号； 所述第三与处理单元，用于对所述控制信号和启动信号进行与操作，然后输出控制信号。每个CPU单元上的2个微处理器并行工作，通过合理的任务分配，实现了强大的数据和逻辑处理能力，使一些高性能、复杂算法得以实现。最优地所述第一、第二处理单元分采用Motorola公司的32位单片微处理器 MC68332，主要完成保护的出口逻辑及后台功能，所述各个DSP单元采用AD公司的高速数字信号处理(DSP)芯片，使保护整体精确、高速、可靠。所述第一、第二 CPU模块主要完成保护的逻辑及跳闸出口功能，同时完成事件记录及打印、录波、保护部分的后台通信及与管理装置的通信。所述第一 cpu模块还包括第一接收单元，用于接收外部输入，所述第二 cpu模块还包括用于接收外部输入的第二接收单元。所述第一、第二接收单元由1片16位CPU专门 处理外部输入任务。外部输入担负键盘操作和液晶显示功能。正常时液晶显示时间、变压器的主接线、各侧电流及电压大小和功率方向、过激磁测量倍数和差电流的大小。人机对话中所有的菜单均为简体汉字，可通过提供的软件对保护进行更为方便、详尽的监视与整定。最优地保护装置采样率为每周期24点，主要继电器采用全波傅氏算法。装置在较高采样率的前提下，保证了在故障全过程对所有继电器的并行实时计算，使得装置有很高的固有可靠性及动作速度。保护装置中非电流端子，包括开入开出端子、电压端子等，采用接插端子，使屏上走线简洁。电路板采用表面贴装技术，减小了电路体积，减少发热，提高了装置可靠性。管理装置带有4个异步/同步串口，2个10/100 BASE-T以太网控制器以及USB2. 0 接口，为实现多端通信提供了良好的硬件基础。管理装置配备嵌人式Linux操作系统，支持多线程技术，能够同时支持多端高速通信，包括对保护DSP的通信线程，即CAN网，对自动化系统通信线程(以太网)和对本地上层调试系统的通信线程，即以太网。而且，嵌人式Linux操作系统在主机上的开发环境几乎和桌面Linux的开发环境一样，只需配置好交叉开发平台，熟悉Linux的用户可以轻松上手。在此基础上开发的管理软件可以方便地实现良好的人机交互，软件功能也便于扩展。所述管理装置包括用于开放保护装置继电器正电源的总启动元件。正常情况下保护装置任何元件损坏均不会引起装置误出口。与现有技术相比，本技术的优点在于本技术采用分层式结构，其中，管理装置与保护装置独立分离，两者之间仅通过CAN网通信互联，管理装置故障，不影响保护装置的正常工作，以提高装置运行的可靠性。管理装置采用插件式结构，便于通信线外引本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种换流变压器微机保护系统，其特征在于，所述系统包括：用于输入交流量和开关量的交流装置；用于根据所述交流量和开关量对换流变压器实现保护控制的保护装置；用于根据用户设置实现对所述保护装置管理的管理装置；用于根据所述保护装置的各个出口跳闸控制信号和启动控制信号，进行与操作后输出控制信号的输出装置；所述保护装置和管理装置相互独立，所述保护装置通过ｃａｎ网与管理装置进行通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田庆，郭波，林湘宁，张怿宁，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：实用新型
国别省市：81