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1 裝置的配置及硬件特點 葛洲壩大江電廠主接線如圖I所示。變壓器主保護的硬件平臺采用的是北京康拓公司與華中科技大學、葛洲壩能達電器公司聯合開發的APCI5000系列工控機。APCI5000系列工控機采用歐洲直插式工業結構,同時支持與ISA總線兼容的AT96總線及與PCI總線兼容的CompactPCI總線,總線傳輸速率達132Mbit/s. APCI5000系列工控機取消了康拓STD工控機模板的金手指插接和扁平電纜連接進行信號交互方式,母板采用標準96芯針孔連接器,用戶I/O接口為歐式96芯插座,通過無源母板上的96芯壓接插頭引線,從而系統具有更高的可靠性。AT96機箱高度為6U,具有強的抗電磁輻射干擾功能[1]. 交流輸入板設有14個模擬量的輸入變換器,包括變壓器高壓側三相電流,變壓器中性點零序電流,變壓器低壓側電壓Uab,低壓側2臺發電機分支三相電流和廠用變壓器分支(或制動電阻分支)三相電流,這14個模擬量經變換器變換后通過交流濾波板上的二階RC濾波電路輸出至DSP(APCI5469)板, DSP板完成數據采集(采樣率為1 kHz)、裝置自檢、保護啟動計算與判斷、保護判據的實現、告警和跳閘信號的發出、故障報告的形成等功能。V40 (APCI5087)板用于與486板(APCI5094)通信,實現DSP板和486板的信息交互,并與信號轉接板、信號板和跳閘板配合,完成告警信號和跳閘信號的開出。486板為上層機的管理板,變壓器主保護和后備保護共用一塊管理板,相互之間采用RS-485進行通信,顯示部分采用液晶式觸摸屏,可以對下層機進行實時監控,完成定值的整定與修改,保護的投退、故障波形的分析、故障報告的打印等功能。 DSP板與V40板之間通過型號為IDT71342的雙口RAM(DRAM)進行數據交換,雙方同時對 DRAM的同一單元進行讀操作,就像對兩片 SRAM操作一樣,非常方便。但雙方同時對DRAM的同一單元進行寫操作或一方進行讀操作、另一方進行寫操作時,就會發生內存操作沖突,解決的辦法之一是采用DSP板上提供的SEMAPHORE握手信號燈功能,只有在持有信號燈令牌的一方才能對內存進行操作,沒有持令牌的一方則處于等待狀態,另一種處理方法就是利用DSP與V40相互之間的中斷申請,來實現對DRAM的操作,避免沖突的發生,此方法實時性好、編程方便,為本裝置所采用。 2 保護配置、原理及算法 2.1 保護配置 本裝置在充分考慮傳統變壓器保護原理的同時,十分注意新原理的應用。由于硬件功能足夠強大,使得裝置能夠同時裝備幾種不同原理的保護,并通過保護控制字的投退,來進行多種保護原理的組合。在運行初期可先投入傳統原理的保護,其余新原理保護投信號,考驗時間充足后轉投跳閘,這樣可以考核幾種原理保護的現場運行情況。 保護配置及保護原理組合有:①相量差流速斷保護;②比例制動相量差動保護;③比例制動采樣值差動保護;④2次諧波閉鎖:⑤虛擬3次諧波閉鎖;⑥5次諧波閉鎖;⑦電流互感eS(TA)斷線閉鎖。其中:①,⑥,⑦為各種組合都需配備的;②,④為互相配合的一對。因此,除①,⑥,⑦外,可以在②,④或③或⑤ 之間選擇。由于⑤只是在故障發生初期有效,因此采用⑤時,還需配備②,④或③使用,而⑧,④或③都可以單獨使用(除①,⑥,⑦為必投之外)。 2.2 保護的啟動 保護的啟動有:①差流瞬時值啟動;②差流瞬時值突變量啟動,③制動電流瞬時值突變量啟動。三者之間的關系是:(①②)③。該啟動方式能反映各種故障,不受負荷電流的影響,過激磁時不易啟動,因而具有較強的抗干擾能力。 用相量構成差動保護的差動量和制動量,在消除非周期分量和諧波的影響后,相量的幅值或有效值基本是恒定的,一個周期內的每一點,其制動特性都相同,而采樣值隨時間周期性變化,對每一個采樣值而言,其制動關系都不同,因此為保證動作判據的正確性,采用重復多次的判別方法,即連續R次采樣中有S次以上符合動作判據,則輸出動作信號。在本保護中,每周期采樣20點,只取為16,S取為13.