微机型差动保护的研究及虚拟保护装置平台的设计与运行仿真

1、 微机型差动保护的研究及虚拟保护装置平台的设计与运行仿真第77页 共77页第一章 绪论1.1 引言变压器在电力系系统中的地位位十分重要，同同时大容量的的电力变压器器也是十分昂昂贵，因此，必必须根据变压压器的容量和和重要程度考考虑装设性能能良好，工作作可靠的保护护装置。差动动保护就是变变压器最为重重要的主保护护，而微机型型变压器差动动保护在减小小变压器励磁磁涌流影响、提提高变压器保保护的灵敏度度及可靠性等等方面有着较较大优势。本课题对变压器器的故障特点点进行分析，采采用目前较为为流行的比例例制动及二次次谐波制动的的变压器差动动保护，并对对微机型变压压器差动保护护原理及特点点进行详细分分析、研究，

2、用MATLAB仿真软件针对各种故障情况进行仿真分析并输出仿真结果。编制微机型变压压器差动保护护程序的流程程框图，并对对流程框图进进行较详细的的说明。流程程框图包括主主程序模块、采采样中断服务务程序模块、故故障处理程序序模块。其中中主程序部分分包括：定值值及开关输入入量数据文件件的读取、故故障数据文件件预处理等。采采样中断服务务程序部分包包括：从故障障数据文件中中采样、故障障启动判别等等；故障处理理程序部分包包括：二次谐谐波制动、比比例制动型差差动判别、差差动速断判别别、跳闸出口口处理等。按照程序框图的的基本流程用用Visuaal Bassic语言编编制出变压器器差动保护装装置的虚拟开开发平台软

3、件件。其中保护护的软件部分分包括主程序序、采样中断断服务程序及及故障处理程程序，并对各程序序段进行了适适当的程序注注释。利用微微机保护虚拟拟开发平台对对微机变压器器差动保护程程序的运行进进行仿真调试试。通过本课题的研研究，我进一一步了解了变变压器短路的的特点和变压器差动动保护的原理理及特性，熟熟悉了微机保护的的基本算法和和应用算法，并使用MATLAB软件对电力系统故障进行仿真，掌握了利用虚拟现实技术设计并开发虚拟微机保护装置的步骤及过程。通过本课题的研究设计，使我们对所学专业知识进行了综合的应用，也使我们的分析问题和解决问题的能力得到了提高。1.2 微机继继电保护的发发展史和新技技术微机继电保

4、护指指的是以数字字式计算机（包包括微型机）为为基础而构成成的继电保护护。它起源于于20世纪60年代中后后期，是在英英国、澳大利利亚和美国的的一些学者倡倡导下开始进进行研究的。60年代中期，有人提出用小型计算机实现继电保护的设想，但是由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满足高速继电保护的技术要求，因此没有在保护方面取得实际应用，但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究，为后来的继电保护发展奠定了理论基础。计算机技术在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算

5、机继电保护的研究出现了高潮。在70年代后期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到电力系统中试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。90年代，电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代，它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国继电保护工作者的努力，进展却很快。经过10年左右的奋斗，到了80年代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。继电保护技技术趋势向着着计算机化，网网络化，智能能化，保护、控控制、测量和和数据通信一一体化发展。随随着计算机技技

6、术的飞速发发展及计算机机在电力系统统继电保护领领域中的普遍遍应用，新的的控制原理和和方法被不断断应用于计算算机继电保护护中，以期取取得更好的效效果，从而使使微机继电保保护的研究向向更高的层次次发展，出现现了一些引人人注目的新趋趋势。第二章 变压器器差动保护原原理介绍2.1 变压器器差动保护2.1.1 变变压器纵差动动保护的基本本原则对于双绕组和三三绕组变压器器实现纵差动动保护的原理理接线如图所所示。图2-1 图2-22由于变压器高压压侧和低压侧侧的额定电流流不同，因此此，为了保证证纵差动保护护的正确工作作，就必须适适当选择两侧侧电流互感器器的变比，使使得在正常运运行和外部故故障时，两个个二次电

7、流相相等。如图22-1中，应应使： (2-1)或 (2-2)式中， 高压侧电流流互感器的变变比； 低压侧电电流互感器的的变比； 变压器器的变比（即即高、低压侧侧额定电压之之比）。由此可知，要实实现变压器的的纵差动保护护，就必须适适当地选择两两侧电流互感感器的变比，使使其比值等于于变压器的变变比 1。2.1.2 励励磁涌流的产产生与特点图2-3当变压器的空载载投入和外部部故障切除后后电压恢复时时，则可能产产生数值很大大的励磁电流流（又称为励励磁涌流）。这这是因为在稳稳定工作情况况下，铁心中中的磁通应滞滞后于外加电电压，如图2-33所示。如果果空载合闸时时，正好在电电压瞬时值电电压0时接通电路路，

8、则铁心中中应该具有磁磁通。但由于于铁心中的磁磁通不能突变变，因此，将出现现一个非周期期分量的磁通通，其幅值为为。这样在经经过半个周期期以后，铁心心中的磁通就就达到，如图图2-4所示。此此时变压器的的铁心严重饱饱和，励磁电电流将剧烈增增大，如图22-5所示,此电流就称称为变压器的的励磁涌流，其其数值最大可可达额定电流流的68倍，同同时包含有大大量的非周期期分量和高次次谐波分量，如如图2-6所示。励励磁涌流的大大小和衰减时时间，与外加加电压的相位位、铁心中剩剩磁的大小和和方向、电源源容量的大小小、回路的阻阻抗以及变压压器容量的大大小和铁心性性质等都有关关系。例如，正正好在电压瞬瞬时值为最大大时合闸

9、，就就不会出现励励磁涌流，而而只有正常时时的励磁电流。对三相相变压器而言言，无论在任任何瞬时合闸闸，至少有两两相要出现程程度不同的励励磁涌流11。图2-4图2-5图2-6另外，励磁涌流流具有以下特特点：（1）包含有很很大成分的非非周期分量，往往往使涌流偏偏于时间轴的的一侧；（2）包含有大大量高次谐波波，而以二次次谐波为主；（3）波形之间间出现间断4。2.2 计算机机变压器保护护2.2.1 计计算机变压器器保护的特点点 现代大大型变压器的的特点是容量量大，电压等等级高，而且且价格比较昂昂贵和修理困困难。大型变变压器在电力力系统中的地地位非常重要要，一旦发生生故障，影响响范围很大。为为了保证系统统

10、和变压器安安全运行，减减少事故损失失，对变压器器继电保护提提出了更苛刻刻的要求。(1). 提高高灵敏度 要求差动保护能能灵敏动作于于匝间短路故故障，同时亦亦要求灵敏动动作于内部高高电阻接地故故障。(2). 保证证高速度对于接于超高压压远距离输电电线路的变压压器，当发生生内部故障时时，由于谐振振亦会产生谐谐波电流，可可能引起谐波波制动的差动动保护延缓动动作，需要采采取有效的加加速措施或寻寻求新原理的的励磁涌流鉴鉴别方法。(3). 有效效地对付过励励磁 大型变压器的工工作磁密通常常取得较高，短短时过压或频频率降低，励励磁电流会激激增。一方面面要求此时差差动保护不能能误动，另一一方面为防止止变压器流

11、过过很大的励磁磁涌流而发热热烧损，需要要设置满足过过励磁倍数要要求和具有反反时限特性，并并能及时累积积效应的过励励磁保护22。2.2.2 计计算机变压器器差动保护的的原理和算法法(1). 变压压器差动保护护的要求： = 1 * GB3 在任何情况况下，当变压压器内部发生生短路性质的的故障(包括高阻接接地及匝间短短路)时应快速动动作跳闸。故故障变压器空空载投入时，可可能伴随较大大的励磁电流流，亦应尽快快动作。反之之当出现外部部故障伴随很很大的穿越电电流时，应可可靠不动作。 = 2 * GB3 无论正常变变压器发生任任何形式的励励磁涌流和过过励磁应可靠靠不动作。因因此，与传统统保护类似，计计算机变

12、压器器差动保护的的原理和算法法主要可分为为两部分：一一部分是如何何区分内、外外故障，另一一部分则是如如何鉴别励磁磁涌流。(2). 具有有折线比率制制动特性的差差动原理与算算法用计算机实现变变压器差动保保护时，通常常也是分相差差动接法，故故取一相来研研究。假定变变压器Y型侧CT已经连接接成型以补偿相相位移，变压压器两侧变比误差已已由数字计算算进行了补偿偿，并取各侧侧电流流入变变压器为假定定正方向。对对于双绕组变变压器，若规规定其两侧分分别记为侧和 = 2 * ROMAN II侧，那么么按照大型变变压器通常采采用的两段折折线式比率制制动特性要求求，其基波向向量可表示成成下列动作判判据或算法： 当时

13、， (2-3)当时， (2-4)式中， 差差动电流， 制制动电流， K为折折线斜率，为为折点对应的的制动电流。图2-7 图2-8制动特性如图22-8。基波波向量的计算算方法，目前前用的较多的的是正余弦函函数相关算法法和最小二乘乘法。计算过过程可先用采采样瞬时值计计算差动电流流及制动电流流的瞬时值，再再计算基波向量；亦亦可先计算各各侧的基波向向量，再计算算差动电流和和制动电流2。第三章 MATTLAB仿真真软件3.1 MATTLAB软件件介绍：MATLAB是是英文Mattrix LLaboraatory(矩阵实验室室)的缩写，最最早是由C.Molerr用Fortrran语言编编写的，用来来方便地

14、调用用LINPAACK和EISPAACK矩阵代代数软件包的的程序。后来来他创立了MMATHWOORKS公司司，对MATTLAB作了了大量的、坚坚持不懈的改改进。MATTLAB提供供的工具箱已已覆盖信号处处理、系统控控制、统计计计算、优化计计算、神经网网络、小波分分析、偏微分分方程、模糊糊逻辑、动态态系统模拟、系系统辨识和符符号运算等领领域。MATLAB是是集数值计算算、符号运算算及图形处理理等强大功能能于一体的科科学计算语言言。作为强大大的科学计算算平台，他几几乎能够满足足所有的计算算需求。MAATLAB具具有以下的优优势与优点：1友好的工作作平台和编程程环境随着MATLAAB的商业化化以及软

15、件本本身的不断升升级，MATTLAB的用用户界面也越越来越精致，更更加接近Wiindowss的标准界面面，人机互交交性更强，操操作更简单。而而且新版本的的MATLAAB提供了完完整的联机查查询、帮助系系统，极大地地方便了用户户的使用。简简单的编程环环境提供了比比较完备的调调试系统，程程序不必经过过编译就可以以直接运行，而而且能够及时时报告出现的的错误，进行行出错原因分分析。2简单易用的的程序语言新版本的MATTLAB语言言是基于最为为流行的语语言基础上的的，因此语法法特征与语语言极为相似似，而且更加加简单，更加加符合科技人人员对数学表表达式的书写写格式。使之之更利于非计计算机专业的的科技人员使

16、使用。而且这这种语言可移移植性好、可可扩展性极强强，这也是MMATLABB之所以能够够深入到科学学研究及工程程计算各个领领域的重要原原因。3强大的科学学计算及数据据处理能力MATLAB拥拥有600多个工工程要用到的的数学运算函函数，可以方方便地实现用用户所需的各各种计算功能能。函数中所所使用的算法法都是科研和和工程计算中中的最新成果果，而且经过过了各种优化化及容错处理理，因此使用用起来鲁棒性性和可靠性非非常高。MAATLAB函函数所能解决决的问题包括括矩阵运算和和线性方程组组的求解、微微分方程及偏偏微分组的求求解、符号运运算、傅立叶叶变换和数据据的统计分析析、工程中的的优化问题、稀稀疏矩阵运算

17、算、复数的各各种运算、三三角函数和其其他初等数学学运算、多维维数组操作以以及建模动态态仿真。4应用广泛的的模块集和工工具箱MATLAB对对许多专业的的领域都开发发了功能强大大的模块集或或工具箱。目目前，MATTLAB已经经把工具箱延延伸到了科学学研究和工程程应用的诸多多领域，诸如如数据采集、数数据库接口、优优化算法、神神经网络、小小波分析、控控制系统设计计、嵌入式系系统开发、电电力系统仿真真等，都在工工具箱家族中中有了自己的的一席之地。5模块化的设设计和系统级级的仿真MATLAB提提供的SIMMULINKK工具箱是一一个用来对动动态系统进行行建模、仿真真和分析的软软件包。电力力系统工具箱箱(P

18、oweer Sysstem BBlocksset)在SSIMULIINK环境下下使用,它是是针对电力系系统而设计的的仿真软件模模块，它的元元件模型比较较多,功能也也比较全面,目前许多电电力系统的研研究工作已开开始用它作为为仿真分析软软件。一般来说,SIIMULINNK的功能有有系统建模和和系统仿真两两个部分,可可以很容易地地利用鼠标在在模型窗口中中建立所需的的控制系统模模型,然后利利用其提供的的功能对系统统进行仿真与与分析,使得得一个复杂系系统的输入、输输出以及控制制变得相当的的简单和直观观。用MATLABB/SIMUULINK仿仿真与分析控控制系统的主主要步骤为:(1).建立控控制系统方块块

19、图模型并确确定仿真输入入和输出； (2).设置置仿真参数；(3).进行动动态仿真并观观看输出结果果；(4).针对输输出结果进行行分析和比较较 3。3.2 故障仿仿真3.2.1 仿仿真模型及参参数设定根据课题任务要要求，用MAATLAB仿仿真软件对变变压器的各种种故障情况进进行仿真，仿仿真结果保存存为数据文件件供虚拟保护护装置的仿真真平台调用。首先，用MATTLAB仿真真软件建立一一个电路模型型。如图3-1，本本课题的电路路模型是由三三相电源、变变压器、线路路和负荷等主主要元件组成成，用故障模模块来模拟变变压器的内部部和外部故障障，故障电流流波形通过示示波器输出。图3-1中，ssubsysste

20、m是有有三个电流测测量装置生成成的子模块，实实现对三相电电流的测量，如如图3-2；三相电源的的电压等级设设置为10KKV，频率为为50赫兹，电电源的内阻是是0.89229欧姆；变变压器的容量量设置为255MVA， 一次侧和二二次测的电压压等级分别为为10 KVV 、110 KKV，电阻均均为0.0002欧姆，电电感均为0.08亨；模模拟线路长度度为100KKM，线路总总阻抗为1227.3欧姆姆；模拟负荷荷为10MWW；计时器设设置在0.110.4秒秒时发生故障障；通过故障障模块设计模模拟了单相短短路、两相短短路和三相短短路故障类型型。图3-1 整体体模型图图3-2 电流流测量子模块块及其内部结

21、结构图3.2.2 故故障仿真波形形图3.2.2.11 变压器内部部故障（以AB两相短路路为例）当AB两相发生生短路故障时时，变压器电电源侧（一次次侧）A相波形图如图3-3：图3-3 变变压器电源侧侧（一次侧）A相波形图由于变压器负荷荷侧（二次侧侧）未加电源源，所以负荷荷侧A相电流几乎为为0，由于篇幅幅限制，这里里就不再列出出图形了。当AB两相发生生短路故障时时，变压器电电源侧（一次次侧）B相波形图如图3-4：图3-4 变变压器电源侧（一次侧）相波形图同理，变压器负负荷侧B相电流也最终终趋近0。3.2.2.22 变压器外外部故障（以以AB两相短路路为例）当AB两相发生生短路故障时时，变压器电电源

22、侧（一次次侧）A相波形图如如图3-5：图3-5 变变压器电源侧侧（一次侧）A相波形图 变压压器负荷侧（二次侧）A相波形图如如图3-6：图3-6 变变压器负荷侧（二次侧）A相波形图当AB两相发生生短路故障时时，变压器电电源侧（一次次侧）B相波形图如如图3-7:图3-7 变变压器电源侧侧（一次侧）B相波形图 变压器器负荷侧（二次侧）B相波形图如如图3-8：图3-8 变变压器负荷侧（二次侧）B相波形图同时，也对对变压器内、外外部单相短路路、三相短路路故障类型进进行了仿真，由由于篇幅限制制，这里就不不再赘述了。3.2.3 仿仿真故障数据据的生成通过MATLAAB软件编辑辑一个小程序序，生成一个个数据文

23、件来来保存故障仿仿真的数据结结果，供VB虚拟仿真真平台使用，具体程序见见附录。第四章 保护软软件算法的介介绍4.1 数字滤滤波4.1.1 数数字滤波的优优点： = 1 * GB3 滤波精度高高； = 2 * GB3 稳定性及可可靠性高； = 3 * GB3 灵活性高； = 4 * GB3 便于分时复复用4.1.2 数数字滤波器的的主要性能指指标图4-1时间窗：一个数数字滤波器（算算法）运算时时所用到的最最早一个采样样点到最晚一一个采样点之之间的时间跨跨度，记作TTw。数据窗：时间窗窗中采样点的的个数，当TTw 是Ts 的整数数倍时，Dww =(Tww/Ts)+1时延：输入信号号发生跃变时时刻起

24、，到滤滤波器获得稳稳态输出止之之间的时间。时时延反映了滤滤波器本身的的过渡过程，所所以又称为暂暂态时延，记记作c。 数字滤波器器的时延与滤滤波器的结构构有关。对FFIR滤波器器，一般取c = TTw。计算量：通常都都是用乘除法法次数表示。4.1.3 简简单滤波单元元4.1.3.11 简单滤波波单元的基本本出发点：假定输入信信号由稳恒基基波加上稳恒恒直流或稳恒恒整次谐波构构成利用微机长长记忆功能对对相隔若干个个周期的信号号进行比较运运算 = 3 * GB3 只做加减运运算，不做乘乘除运算,最大限度地地减少计算量量4.1.3.22 基本形式式及其特性1相减滤波单单元差分方程： y(n)=x(n)-

25、x(n-k) （k0，k+1即为数数据窗） （4-1）对上式经Z变换换得： Y(z)=X(z) z -kX(zz) （4-2）转移函数：H(z)=Y(z)/X(z)=1- z k；幅频特性：|HH()|= |2Siin(kTTs/2)|； 相频特性：()= (/2)-(kTss/2)。设：每基频周期期N点采样：fs=1/Tss=Nf11 （f1为基频）则幅频特性：| H()|= |2SSink22f/(22Nf1)|= |2Sinn()| （4-3）当=I（I=00,1,2,）时，|H()|为0。故可滤除的谐波波次数为：=I（I=0,11,2,）， 如下图：图4-2注：根据采样定定理采用前置置

26、滤波后，截截止频率fcc=fs/22=(N/22) f12相加滤波单单元差分方程：y(n)=x(n)+x(n-k) 设：fs=1/Ts=Nf1，则幅频特特性：|H()|= |2Coos()| （4-4）当=I+1/22（I=0,11,2,）时时，|H()|为0，故可滤除除的谐波次数数为： =(I+11/2) （I=0,11,2,） （4-5）3 积分滤波波单元差分方程：y(n)=x(n)+x(n-1)+x(n-22)+xx(n-k) （4-6）设：fs=1/Ts=Nf1，则幅频特特性：|H()|= |Sinn / Sin()| （4-7）当=I（I=11,2,）时时，|H()|为0。故可滤除的

27、谐波波次数为：=I（I=1,22,） （4-8）4. 加减滤波波单元差分方程：y(n)=x(n)-x(n-1)+x(n-22)-+(-1)kx(n-kk) 设：fs=1/Ts=Nf1 = 1 * GB3 当k为奇数数时幅频特性：|H()|= |Sinn(k+11)Ts/2/Coos(Tss/2)| = |Siin / Cos()| （4-9）当=I（I=00,1,2,）时，|H()|为0。故可滤除的谐波波次数为：=I （I=0,11,2,）。 = 2 * ROMAN = 2 * GB3 当k为偶数数时幅频特性：|H()|= |Coss(k+11)Ts/2/Coos(Tss/2)| = |Cos

28、s / Cos()| （4-10）当=I+11/2（I=0,11,2,）时时，|H()|为0。故可滤除的的谐波次数为为：=(I+11/2) （I=0,11,2,）。5简单滤滤波单元的特特点 = 1 * GB3 运算简简单 = 2 * GB3 梳状频频谱（出现较较大的旁瓣，存存在频率泄漏漏） = 3 * GB3 时延c反比于谐波波次数m = 4 * GB3 有限长长冲击响应（只只有零点没有有极点，故无无稳定性问题题）24.2 一阶导导数算法（MMann-MMorrisson算法）1971年,MMann和Morriison发表表了他们的研研究成果，提提出可以利用用正弦函数导导数为余弦函函数的特点计

29、计算正弦电压压、电流的幅幅值等。设u = UmSin(t) 则：u = UUmCos(t) （4-11）故： （4-12） （4-13） （4-14）用采样值进行计计算：uk=(ukk+1uk-1)/(2Ts) （差分分代替微分） （4-15）这里，k为采样样值的序号，为第k次采样时的采样值， 则为第k次以后，经过一个Ts时的采样值，则为第k次以前一次，即前一个Ts时的采样值2。下面进行误误差分析：设电压幅值值的精确值为为Um，采样计算算值为Ujm，则：Umj22= uk2+(uk+1uk-1)/(2Tss)2= UUm2Sin2tk + SSin(ttk+Ts)Sin(tkTs)2/(2Ts

30、s)2= UUm2Sin2(tk) + CCos2(tk)Sinn2(Ts)/(Ts)2= UUm21Cos2(tk)1Sin2(Ts)/(Ts)2 （4-16）当tk=00时，此时误误差最大，取取Ts=，则则2。 4.3 二阶导导数算法（PProdarr-70算法法）设u = UmSin(t) ii = ImmSin(t-) 则： 由于 u =UmCos(t) ， u = - 2 UmSin(t) （4-17） i = ImCos(t-) ， i = - 2 ImSin(t-)， （4-18）故： (u/)2 +( u/2)2 = Um2 （4-19） (i/)2 +(i/2)2 = Im2

31、 （4-20） 且： RR=(Um/Im)Coss=(u iu ii)/(i ii2) （4-21） L=X/=Um/(Im)Siin=( u iu i)/(i ii2) （4-22）用差分代替微分分得：u= uk (uuk+1uk-1)/(2Ts)u= ukk (uk+1uk)/Ts(ukuk-1)/Ts/Ts=(uuk+12uk + uk-11)/Ts2 （4-23）下面作误差差分析：Umj2=(uk+11uk-1)/(2Tss)2 + (uk+12uk + uk-11)/( Tss)22= Um2CCos2(tk)Sinn2(Ts)/(Ts)2 + 4SSin2(tk)Coos(Tss)

32、-122/(Ts)4 （4-24）令 当=0时，A最小，即=00.955当=时，AA最大，即=00.977相对最大误误差为2。4.4 两采样样值积算法 设t1时刻刻的采样值为为：u1 = UmSin(t1) （4-25）i1 = ImSin(t1-) （4-26）另一时刻tt2时的采样值值为：u2 = UmSin(t1+T)， （4-27）i2 = ImSin(t1+T)- （4-28）其中T = t2 - t1 两采样值的的时间间隔。取两采样值值的乘积可得得： u1 i1=Um Im Coss-Coss(2t11-)/2 （4-29） u2 i2=Um Im Coss-Coss(2t11+2

33、TT -)/2 （4-30） u1 i2=Um Im Coss(-T)-Coos(2tt1+T -)/2 （4-31） u2 i1=Um Im Coss(+T)-Coos(2tt1+T -)/2 （4-32） 则： Um2= u12 + u22 - 2 u1 u2 Cos(T)/Sin2(T) （4-33）Im2 = i12 + i22 - 2 i1 i2 Cos(T)/Sin2(T) （4-34）此算法只需要两两个采样值，但但运算量较大大，为减少运运算量，可选选取T=TT/4，即：T = /2，则则：Um2 = uu12 + u22 = （4-35）Im2 = i12 + i22 = （4-

34、36）且测量阻抗抗为：R=(Um/IIm)Cos=(u1 i1 + u2 i2)/(i12 + i22) （4-37）X=(Um/IIm)Sin=(u1 i2 - u2 i1)/(i12 + i22) （4-38）U与I之间的相相角差可有下下式计算：tg=(u11 i2 - u2 i1)/(u1 i1 + u2 i2) （4-39）或 2 。 4.5 傅氏算算法设周期函数（周周期为T）的输入信信号为u(tt)，则其傅氏级数的形形式为：u(t)= （4-40）其中： （4-41） （4-42）所以，第n次谐谐波的幅值为为：Un=； 相角为：nn = arrctg。这种算法在计算算机上实现时时，也

35、是对离离散的采样值值进行运算。首首先是计算UUn的实部和虚部部，然后计算算Un和n。将式（4-57）用离散数数学计算时，其其实部为： （4-43）式中 N 一个周期T中的采样数数； 第k个采样值。用同样方法求其其虚部 （4-44） 其中：fs=NNf1，即Ts=TT/N2。4.6 比率制制动特性的差差动原理图4-3当时， （4-45）当时， （4-46）式中， 差差动电流， 制制动电流， K为折折线斜率，为为折点对应的的制动电流。4.7 利用二二次谐波电流流鉴别励磁涌涌流的方法分析表明，励磁磁涌流中含有有较大的二次次谐波成分。通通过计算差动动电流中的二二次谐波电流流与基波电流流的幅值之比比可判

36、断是否否存在励磁涌涌流。当出现现励磁涌流时时应有 （4-47）式中 与 分别为基基波和二次谐谐波电流模值值；二次谐波制制动比（可整整定）。传统的同类型装装置中，通常常将二次谐波波电流看成制制动量而将它它与比例制动动量相加作为为综合制动量，即相相当于在上式式中每一式右右边都加上一一项代表二次次谐波的量。这这种做法用计计算机来实现现虽然可行，但但因内部故障障时差电流中中多少也包含含一些二次谐谐波分量，从从而会对灵敏敏度产生不利利影响，所以以计算机保护护中则通常直直接用上式独独立判断励磁磁涌流的存在在与否，以便便决定是否闭闭锁差动保护护2。4.8 微机变变压器差动保保护的差动速速断当差动电流大于于最

37、大可能励励磁涌流时立立即出口跳闸闸。这种常规规保护的传统统做法也被引引用到计算机机差动保护中中，其判据为为 （4-48）式中，为额定电电流；为相对对于额定电流流的励磁涌流流倍数，可根根据系统阻抗抗、变压器和和CT特性来来整定，大约约在5- 110之间。4.9 微机变变压器差动保保护的启动判判断相电流差突变量量选相位原理理：若已判别出为接接地故障，则则：若：|IbIc| ，判为为A相单相接接地； 若：|IcIa| ，判为为B相单相接接地； 若：|IaIb| ，判为为C相单相接地地。 实践和分析证明明，如果值选择过高高，会因灵敏敏度不够而误误判；如果值选择过低低，则可能在在单相接地时时，其他两个个

38、条件也满足足，从而引起起误判。因此此，经过近一一步分析和计计算，得出其其实用判据：若：m|IbbIc|IaIb|且m|IbIc|IcIa|，判A相相接地；若：m|IccIa|IbIc|且m|IcIa|IaIb|，判B相相接地；若：m|IaaIb|IcIa|且m|IaIb|= kk * Tss Thenn Printt #2, k, Foormat$(t0 + k * 5 / 33000, #.000000000), t, ia1, ib1, ic1, ia2, ib2, ic2 k = kk + 1 samp.time = Strr$(t) samp.ia1 = Str$(ia1 * i1bb

39、l) samp.ib1 = Str$(ib1 * i1bbl) samp.ic1 = Str$(ic1 * i1bbl) samp.ia2 = Str$(ia2 * i2bbl) samp.ib2 = Str$(ib2 * i2bbl) samp.ic2 = Str$(ic2 * i2bbl) Put #3, , samp End IffNext IFLG3:Close #1Close #2Close #3Text9.BBackCoolor = QBCoolor(77) 熄灭灭保护启动灯灯Combo1.BackCColor = QBCColor(7)Text7.TText = 出口口信息清0n

40、umb = 0: nuum = 00QDB = 00: REPP = 0cktype = 0: tzlreeturn = 0: tzlouut = 00: tzaagain = 0di1tia = 0: di1tiib = 00: di11tic = 0st = 0: tzhttime = 0: bbreak = 0rept1$ = YUNXINGGB = 11 运行标标志WAIT = 1 保证定定时中断服务务中只进行采采样而不进行行故障判断Do Whille nummb 448 等待采采样值数组中中放满采样数数据 X = DooEventtsLoopWAIT = 0Do 采样值值数组放满进进

41、入正常循环环 X = DooEventts If REPP = 1 Then 若有报告告标志则调报报告子过程 REP = 0 End Iff Text7.Text = reppt1$ 通用自检（硬硬件自检）Loopflag:Exit SuubERRSUB: If dd11 11 Thenn msg1$ = 定定值参数文件件settiing.txxt不存在， msg2$ = 请请先输入定值值参数。 mist = MsggBox(mmsg1$ + msgg2$, 116, ) GoTo flag ElseIff dd2 1 Then msg1$ = 开开入量参数文文件kairru.txtt不存在，

42、 msg2$ = 请请先设定开入入量参数。 mist = MsggBox(mmsg1$ + msgg2$, 116, ) GoTo flag Else msg1$ = 故故障数据文件件DD*d*.txt不不存在，请在在.dd目录下存放放故障数据文文件。 msg2$ = Chhr$(133) + CChr$(110) msg3$ = 文文件名中前一一个*为故障障位置代码，后后一个*为故故障类型代码码。 mist = MsggBox(mmsg1$ + msgg2$ + msg3$, 16, ) GoTo flag End IffResumeEnd SubbPrivatee Sub Timerr1_

43、Timmer()If YUNXXINGB 1 Then GoTo FLGOUUT 若运运行按钮未按按下则直接返返回If bhybb = 0 Then Text8.BackCColor = QBCColor(7) 熄灭灭运行灯 GoTo FFLGOUTTElse Text8.BackCColor = QBCColor(12) 点亮亮运行灯End Iffilelasst = 6600If numbb = ffilelaast Thhen GooTo FLLGOUT 执行到到了采样数据据文件的最后后则停止采样样并返回numb = numb + 1 采样样数据文件中中记录位置指指针更新num = nn

44、um + 1 采样样滤波数据存存放指针更新新If num 48 Then num = 1 采样样滤波数组中中保存48个个最新采样点点的采样滤波波数据Dim sammp As recorrdOpen .sampp.txt For Randoom As #1 Leen = LLen(saamp)If EOF(1) Thhen Cllose #1: GooTo FLLGGet #1, numbb, sammp 从采采样数据文件件中采样t = Vall(sampp.timee)samia1(num) = Vall(sampp.ia1)samib1(num) = Vall(sampp.ib1)samic

45、1(num) = Vall(sampp.ic1)samia2(num) = Vall(sampp.ia2)samib2(num) = Vall(sampp.ib2)samic2(num) = Vall(sampp.ic2)Close #1If breaak = 11 Thenn 若若已跳闸，则则各相电流为为0（仿真跳跳闸后的无流流过程） samia11(num) = 0 samib11(num) = 0 samic11(num) = 0 samia22(num) = 0 samib22(num) = 0 samic22(num) = 0End IfIf nbjzz = 1 Then ia =

46、(samiaa2(numm) - ssamib22(num) / 11.732 ib = (samibb2(numm) - ssamic22(num) / 11.732 ic = (samicc2(numm) - ssamia22(num) / 11.732 samia22(num) = iaa samib22(num) = ibb samic22(num) = iccEnd Ifida(numm) = ssamia11(num) - saamia2(num) 计计算差动电流流和制动电流流ira(numm) = ssamia11(num) + saamia2(num)idb(numm) = s

47、samib11(num) - saamib2(num)irb(numm) = ssamib11(num) + saamib2(num)idc(numm) = ssamic11(num) - saamic2(num)irc(numm) = ssamic11(num) + saamic2(num)samia1(num + 48) = sammia1(nnum) 采采用暂存区扩扩展法保存采采样滤波数据据samib1(num + 48) = sammib1(nnum)samic1(num + 48) = sammic1(nnum)samia2(num + 48) = sammia2(nnum)sami

48、b2(num + 48) = sammib2(nnum)samic2(num + 48) = sammic2(nnum)ida(numm + 488) = iida(nuum)ira(numm + 488) = iira(nuum)idb(numm + 488) = iidb(nuum)irb(numm + 488) = iirb(nuum)idc(numm + 488) = iidc(nuum)irc(numm + 488) = iirc(nuum)If WAITT = 1 Then GoTo FLG 若若等待标志为为1，则退出出定时中断服服务过程If cktyype 0 Theen GoT

49、To tzcck 有有出口信号则则直接转跳闸闸出口If QDB = 1 TThen GGoTo gguzhanngchulli 若若启动标志为为1，转入故故障处理子程程序If qdybb = 1 Then 若若相电流突变变量启动压板板投入则 J = nuum + 448 X = Abbs(sammia1(JJ) - ssamia11(J - 12) 相电电流突变量启启动判断DII Y = Abbs(sammia1(JJ - 122) - ssamia11(J - 24) dia = Abs(XX - Y) X = Abbs(sammib1(JJ) - ssamib11(J - 12) Y =

50、Abbs(sammib1(JJ - 122) - ssamib11(J - 24) dib = Abs(XX - Y) X = Abbs(sammic1(JJ) - ssamic11(J - 12) Y = Abbs(sammic1(JJ - 122) - ssamic11(J - 24) dic = Abs(XX - Y) If diaa diiqd Thhen dii1tia = di11tia + 1 Ellse dii1tia = 0 If dibb diiqd Thhen dii1tib = di11tib + 1 Ellse dii1tib = 0 If dicc diiqd Th

51、hen dii1tic = di11tic + 1 Ellse dii1tic = 0 If di11tia = 4 OOr di11tib = 4 OOr di11tic = 4 TThen DII启动则 QDB = 1 启动标标志置1 st = 0 故障启启动后计时指指针清0 End IffElse QDB = 1 st = 00End IfGoTo FLLGguzhanggchulii: 故障处处理子程序Text9.BBackCoolor = QBCoolor(112) 点亮保保护启动灯If st iidz_maax Or idmb idzz_max Or iddmc idz_mmax

52、Thhen 满满足差动速断断条件则差动动速断动作 rept11$ = 差动速断动动作 cktyppe = 33: tzllreturrn = 00: tzllout = 0: ttzhtimme = 00: GoTTo tzcck End Iff If iamm2 / iiam1 k2 AAnd ibbm2 / ibm1 k2 And iicm2 / icm11 idz_mmin + (irmaa - irr_min) * k11 Thenn reptt1$ = 比率差动动动作 cktyype = 3: tzzlretuurn = 0: tzzlout = 0: tzhtiime = 0: G

53、ooTo tzzck End IIf If iddmb idz_mmin + (irmbb - irr_min) * k11 Thenn reptt1$ = 比率差动动动作 cktyype = 3: tzzlretuurn = 0: tzzlout = 0: tzhtiime = 0: GooTo tzzck End IIf If iddmc idz_mmin + (irmcc - irr_min) * k11 Thenn reptt1$ = 比率差动动动作 cktyype = 3: tzzlretuurn = 0: tzzlout = 0: tzhtiime = 0: GooTo tzzck

54、 End IIf End IffEnd IfIf wzbddy = 11 Thenn 若若断路器位置置不对应(偷偷跳造成),则转三跳后后出口(跳闸闸令发出标志志tzlouut设为1） cktypee = 3: tzlrreturnn = 0: tzloout = 1: tzzhtimee = 0: GoToo FLGElse 否否则(说明故故障已由非本本线路保护切切除),则整整组复归并返返回 GoTo aallretturnEnd Iftzck: 跳闸出口子子程序REP = 11 有报告标志志置1If cktyype = 3 Theen 若出口类型型为3则执行行跳闸 If tzllreturr

55、n = 00 And tzlouut = 00 Thenn 发发三跳令 If Coombo2.Text = 正常常 Theen Textt1.Texxt = 分 Textt1.BacckColoor = QQBColoor(10) Textt2.Texxt = 分 Textt2.BacckColoor = QQBColoor(10) Textt3.Texxt = 分 Textt3.BacckColoor = QQBColoor(10) Textt4.Texxt = 分 Textt4.BacckColoor = QQBColoor(10) Textt5.Texxt = 分 Textt5.Bacc

56、kColoor = QQBColoor(10) Textt6.Texxt = 分 Textt6.BacckColoor = QQBColoor(10) End IIf tzlouut = 11 跳跳令发出标志志置1 End Iff If tzhhtime 30000 Theen GoTTo alllreturrn 延时5s到到(30000*Ts=33000*55/3ms=5000mms)则整组组复归 If tzhhtime 24 Then 延时440ms未到到(24*TTs=24*5/3mss=40mss)则中断返返回 If Coombo2.Text = 正常常 Theen breeak =

57、1 已跳闸标标志设为1（仿仿真跳闸后的的无流过程） tzhtiime = tzhtiime + 1: GooTo FLLG End Iff If tzllreturrn = 11 Thenn tzhttime = tzhttime + 1: GGoTo FFLG 若跳闸闸令已收回则则中断返回 GoSub nocurrrent If noii = 1 Then tzlreeturn = 1: tzhtiime = tzhtiime + 1: GooTo FLLG 若无无流则收回跳跳闸令后中断断返回 If tzhhtime 1500 Thenn tzhttime = tzhttime + 1: G

58、GoTo FFLG 延延时250mms未到(1150*5/3ms=2250ms)则中断返回回 If tzaagain = 1 TThen rrept4$ = 跳跳闸失败: GoToo FLG 重跳标志为为1则报告跳跳闸失败并返返回 tzagaiin = 11 重跳跳标志置1 cktypee = 2: tzlrreturnn = 0: tzloout = 0: tzzhtimee = 0 重新新永跳一次End IfGoTo FLLGnocurreent: 无流判判别子模块(noi为无无流标志，11-无流，22-有电流）noi = 22iw = 2 * iwll 2If idamm iww And

59、 idbm iw And iidcm iw TThen A、B、CC三相电流皆皆 448 * II And numb 6 + 48 * I AAnd nuumb 122 + 488 * I And nnumb 188 + 488 * I And nnumb 244 + 488 * I And nnumb 300 + 488 * I And nnumb 366 + 488 * I And nnumb 422 + 488 * I And nnumb = 48 + 48 * I TThen Comboo1.BacckColoor = QQBColoor(13) 点亮 End IffNext IIf

60、numbb = 800 Thenn Open .sammpbufffer.txxt Foor Outtput AAs #3 For II = nuum + 11 To nnum + 48 Prinnt #3, I * 5 / 66000, samiaa1(I), samiib1(I), sammic1(II), saamia2(I), ssamib22(I), samicc2(I) Next I Close #3End IfFLGOUT:End SubbPrivatee Sub Commaand4_CClick() If Commmand44.Capttion = 断 Then Commann