通用型变压器后备保护的研究

　通用型变压器后备保护的研究徐蜮张哲程利军2，吴大力。华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉43，74；2.南京中德保护控制系统有限公 司，江苏南京213用映射原理实现模拟量通道以及开人开出通道按需塍构的具体技术方案，并对保辣置的基本硬件结构和相关设计问进行了讨论。

　中类蓄72文献标识码人文章编号100彻720031201士04 1引言随卷屯力系统规模的不断扩大，大界泣变压器要求。近十多年来，微机技术的应用，极大地推动了变压器保护原理和实现技术的发展。迄今，保护新原理的研 究主要集中在变压器主保护方面，并取得了良好的应用成果1对于变压器后备保护，由于其拟理相对简成熟，闲此，实现技术与的研允更为引人关注2，变压器备保 护在开发和应用中面临的突出问是，后备保护的配置与变压器多因素有关。为了适应运行现场的不同要采传统后备保护供用户选择，或根据用户的实际需要进行软硬 件的调整。这种方式开发和维护工作景大，适应性受到限制，特别是保护软件的修改和调整，涉及试发现，从而直接影响保护装置运行的安全性和可靠生。因此。研 制开发能较好满足运行现场不同应用要求的通用型变压器后备保护引起了生产厂家和运行单位的重视。与此同时，微机技术的发展和进步，计算速度内存容量的不断 提高，为通用型变压器厂7备保护的研1；诎提供了有力的硬件支持，本文结合通用型变压器后备保护的开发实践，重点介绍了保护装置的设方案和基本硬件结构。

　　2通用型后备保护的解决方案2.1通用性需解决的主要问由于变压器型式多柞，运环境不尽相同，付后备保护的功能配置存在许多差异，如保护原理动作等。要实现通用型后备保护涉及硬软件两方面。

　硬件适应性的重点是计算机系统，其资源应能满足通用型保护软件运行的要求。而其它部分，如模拟量输入信号的隔离与变换，开入开出信号的引接等则应立足于 结构模块化的设计原则，而不宜为求迪用性导致硬件结构筻杂，造成资源浪费，可性降低。通用型后备保护实现的关键在于保护软件的开发。首先，软件逻辑关系复 杂，开发难度大；其次，软件的正确性必须通过全面的仿真和实验测试进行验证，这是项系统性的工作，远较硬件调试复杂。根据后备保护的运行特点，在软件设计 中，应着重解决以下4个基本问能根据需要进保护配置。保护的配置与变压器的容量电压等级结构型式所接电源和负载的情况以及中性点运行方式等诸多因素有关， 涉及保护动作原理保护方向以及分段跳闸方式等。

　　这些需根据用户的不同要求进行灵活配置。

　　满足不同模拟量输入信号的引 接要求。不，的变压器，如绕组变压器和两绕组变压器，耦变压器与非自费变压器以及变压器中性点接地方式等均会导致接入保护装置的模拟量信号在数量性质和引 接顺序上都有所不同。软件应能根据保护功能的配置情况和模拟量信号的实际接入情况，正确识别模拟量信号，完成相关电气量的计算。

　　适应不 同的开关量输入控制方式。开入量主要包拈硬甩板的投退抟制和其它控制信。原则上，保护功能的投退可采用软压板方式实现，但为兼顾传统的运行习惯，在实际使 用中，保留定数量的硬压板仍是必要的。当保护配置不同时，硬压板运行现场，由于实际系统运行方式的差异也会造成方。1潘啊姚腿，修咖有良好的适用性，以满 足用户的不同应用要求。

　　开关量输出方式可灵活调整。开出量主要包括跳闸输出和各种信号控制继电器的输出。变器的结构型式系统的电气接线 方式故障切除的控制策略以及与相邻电气元件的协调配合等均会4致开关量输出发生变化。闪此，如何根据实际需也灵活方便地进行开出方忒的调整是软件设计中纶 赀解决的另基本问。

　　在软件开发中。为实现上述要求，种基本方法足保护功能按最大配置考虑，通过保护功能配置调与配合可通过映射原理加以解决。

　2.2基于映射原理的解决方案在通用型后备保护软件设计中，模拟量通道以及开入开出通道的物理地址均是明确固定的，但各通逍所接入的电气量倍号以及输出 拧制方式则取这样，根据中间数组可以方便正确地识别各实际接入的模拟量信号。原则上，采用这种处理方式，模拟讪逍以任意无规则设置。

2.2.2开入通道的设聊在开关量输入信号中，随用户需求变化的主要是保护的投退压板。压板设置的原理与模拟量通逍的设置原理类似，即按最大的保护配置怙 况建立保护名称与编4的对应，2.通过保护压板配置农指定各保护与板开入通道的映射关系。软件由间数组所存储的映射结果，4动识，各扭板所对应的保护功 能。映射关系小1列2.

　　例如，如果15号压板用来控制相间后备1段1时限存放各开入通道巧的中间数组的第单兀数值为15.这样，根据中间数组可以方便正确地从开入通道的物理地址读取指定保护所对应的压板状态。

　　决丁1变器的结构以及所配置的保护原理。要实现两者之间的相互关联，即软件与硬件间的协调与配合。种有效的处理方法是利用数学的映射原理41.根据事先指定的映射关系实现模拟通道开A开出通道的灵活设置。

　2.2.1模拟量通道的设置为了使软件能正确识别模拟量信号，在软件设计中，按模拟量最大可能的引接情况，建立各模拟量名称与编号的对应，1.当变压器 后备保护实接入的模拟量信号确定后逝过模拟巧通道配置指定各模拟量信号与人0通道号的映射关系，映射结果存放于中间数组。软件通过该中保护压板配置保护名 称与编号的对应通道号配置值保护编号对应保护名称高压侧相间后备1段1时限高压侧相间后备1段时高压侧相间后备1段1时限1.以保护中间数组2.2.3开 出通道设置间数组所存储的数值，可自动提取所需的电气量信号进行计算。具体映射关系例1.例如，假设30号通道接入的是高压侧相屯1则模拟通道配置中30 通道的配置值为而用于存放各开出通道主要用于控制各类信号和跳闸出口回路。其中各类信号回路，如保护动作过负荷，7打断线等与保护配置无关，相对固定；而 与跳闸回路所对应的开出通道的设置则较为复杂。方面。

　　保护动作只，其跳闸逻辑包1跳母联跳单侧开1以及跳各侧开关等不同方式，需根据实 际情况设置；另方面，开出通道与断路器跳闸回路之间的互连逻辑也需随应用要求的+，进厅调整。，鉴于此，在软件设计中。与跳闸回路相关的开出通道的设置采 用两级映射方式进行处理，8断路器与开出通道的映射以及保护与跳闸断路器的映射。

　　1断路器与开1通道的映射。其设置原1内模拟6通逍的设置原观类似。即按最人的断路器配置情况建立断路器名称4编号的对应，3所。通过跳闸开出配置指定各跳闸断路器与开断路器的开出通道号。软件通过该中间数组1所存储闸断路器。几休映射关系例3.

　　本硬件结构5.

　竹理机采用只北；12000微处理器，主要完成人机交4所需的液晶显小和键盘管理，以及与变电站综合动化系统的数捉通讯。为了提装置运了的可靠性。管理 机与保护肀元之间仅通过串行通倍42保护与跳闸断路器的映射。在实际应用中，备保护动作后可能要跳开台或多台断路器此保护均跳闸断路器的映射是对多关系。 根据开入通道设置中建立的保护名称与编号的对应，通过保护跳闸吧丑指定各保护原理与跳闸断路器的映射关系，并根据断路器与开出通呤的映射结果，自动形成各 保护原理所对应的跳闸出口方式字，存放1中间数组2.当装置检测到故障并耍跳闸时，只需把相应的跳闸出口方式字写入开出缓冲就可以实现跳闸出口。具体映射 关系例4.采用这种方式处理，开出通道可以任意无规则设置。

　　联。无其它电气。的直接联系。

　　保护肀兀丁构成总线不出板 的独立系统，这样。即使竹理机或通信出现异常，也不影响保护肀元的正常运行。由于通用型后备保护功能复杂，对计算速度和内存容量等提出了更高要求。为此， 保护中兀以5320，33，3芯片为核心构成。，5芯片可实现每秒，0兆次浮点运算。片内带有31 32位存储器，并可根据需要扩展6432位片外高速江存储器。以满足不问应要求。板上带叩01存储器，于定值和配丑参数存储。根，变压器6备保护最大配置 的应用要求。模拟，汕道选择为32路，其路作为电源和0自检。人0分辨宇为16位。转换速度为50015.

　　保护单元的，入通道24路。 按使用的的不同分为两类类以固定奸入量，卞要包拈开出检零序选跳非全相运行开入等。这类开入物理地址事先确定，不进行配置调整；另类是硬压板开入。鉴于通 用型后备保护功能复杂，为简化结构，在硬件设计中，共保留16路硬压板。每路压板可根据实际需要任意设置。

　　保护单元的开出设计与开入情况类似，对于诸如保护启动装置故障闭锁过负荷101断线以及运行指灯等这类保护配盟尤又的控制和继电器回路，其对应的开出通逍地址叫定。无纶调整。而与断路器跳闸路等互连的开出通逍。共16路。4根据实际应用要求任意设迟。

　　3保护的硬件结构为了适应通甩变压器后备保护的应耍求，任硬件设计中十算机系统的资源按能满足备保述通用型变压器后备保护的软硬件解决方案已在实际保护装置中得到了成功应用，由于文章篇幅所限，具体情况将在其它相关文章中介绍。

　护最人功能配赴的耍求进行配置，而其它外模板4结束语方面。硬件适应性的重点是计算机系统的选型和模±，化结构设计。而在软件开发中，如何解决模拟量迪 道以及开开出迪道按需求构的；1现通用性的关键。文中提出的基于映射原理的解决方案，为上述问的解。决提供了条有效途1.通用型变压器后备保护的研制对降 低开发和维护成本，提高保沪装置运行的安全忭，靠性将发挥积极作用。

　　丘维俭，刘俊宏。试论变压器差动保护的现状与发展刀。电力自动化设备。1996，4813.

　　吴运样，沈国荣，朱声石。重视并应用好变压器后备保刘建尽，杨奇逊，任冰，等。数字式变压器保护设计制造运些问的探讨。电网技术。19呢。2271821.

　　侯云畅。高等数学上册肘。北京高等教育出版社。

　　f扣1刀71.男。项士。主要从事电力系统自动化和徵机继电呆护的讲究与开发工作张妨962.男。博士。教授。主要从事电系统采护与控制方面的教学和科研工作。

　　收稿日期20H0P27；修回日期20024作者简介宋人杰63，女，硕士，教授，从事电系统仿真培训及管理信息系统的研究。