3BSE007949R1 DSAI146大型變壓器在電力系統(tǒng)中的地位非常重要，一旦發(fā)生故障，影響范圍較大。隨著計算機技術的發(fā)展，變壓器微機保護越來越多，性能越來越好，使提高變壓器保護的運行水平成為可能，為保證系統(tǒng)和變壓器安全運行，對變壓器的保護提出了更嚴格的要求：
??? (1)提高靈敏度。要求差動保護能靈敏動作于相間短路故障，同時，也要求靈敏動作于內部高電阻接地故障。
??? (2)3BSE007949R1 DSAI146保持高速度。接至超高壓遠距離輸電線路的變壓器發(fā)生內部故障時，由于諧振會產生諧波電流，可能引起諧波制動的差動保護延緩動作，需要采取有效的加速措施或尋求新原理的勵磁涌流鑒別方法。
??? (3)有效地對付過勵磁。當大型變壓器短時過電壓或頻率降低時，勵磁電流會激增。一方面要求此時差動保護不能誤動作，另一方面要求防止變壓器流過很大的勵磁電流而發(fā)熱燒毀，需要具備能夠滿足過勵磁倍數(shù)要求，具有反時限特性，并能夠計熱累積效應的過勵磁保護。
??? 早期的主變壓器微機型保護采用主保護和后備保護分開的設計方案，一套主保護加各側后備保護、操作箱、失靈及非電量保護等，需要7或8層機箱。但隨著高性能計算機芯片的出現(xiàn)，在一套裝置中包含主保護、各側全部后備保護的新一代主變壓器微機型保護已開發(fā)并得到廣泛應用。該套保護裝置除了非電量保護及開關操作箱外，全套主保護與后備保護只需一層機箱，實現(xiàn)雙重化后，一般僅需要4或5層機箱，2面屏。由于一套保護功能集中在一個機箱內，雙套保護采用相同的輸入輸出設計，所以外圍接線簡潔，其外圍回路要比主保護與后備保護分開的單套配置簡單。
???3BSE007949R1 DSAI146 主變壓器保護的雙重化理由：隨著計算機技術的發(fā)展，高性能計算機芯片的出現(xiàn)，主保護與后備保護合一的設計在技術上使保護配置雙重化成為可能；有多年線路保護雙重化的成功運行實踐經驗；對供電可靠性要求提高；雙重化的保護可采用不同廠家的產品，不用原理設計，對變壓器發(fā)生各類復雜故障時可靠地切除故障更有利。變壓器組屏方式的基本原則是相互獨立、安全可靠，并兼顧投停、檢修的靈活便利。主要考慮在一套保護異常投退的情況下，另一套保護仍能擔當起保護變壓器的重任；其次，考慮兩個屏之間的接線盡量少，以減少因二次回路接線復雜導致的差錯或隱患而引發(fā)的保護誤動作。

2 系統(tǒng)總體設計方案
2.1 總體設計的特點
????3BSE007949R1 DSAI146根據(jù)主變成套保護裝置的功能需求及市場上的成熟技術，該系統(tǒng)采用“硬件+應用軟件”的系統(tǒng)構件進行設計，在此詳細介紹其硬件裝置。選取TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A作為主控制器，其外圍硬件接口電路包括模擬信號的采集、開關信號的輸入輸出電路、通信模塊電路等。
??? 該變電站主變成套保護裝置采用的是雙CPU系統(tǒng)：一套為監(jiān)控CPU系統(tǒng)，另一套為保護CPU系統(tǒng)。監(jiān)控CPU系統(tǒng)有雙重任務，其一為與上位機的通信管理，其二為該裝置的監(jiān)控測量工作，保護CPU系統(tǒng)僅實現(xiàn)單遠箱內的所有保護功能。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)故障自診斷功能，保護CPU定時向雙口RAM某地址寫入巡檢數(shù)據(jù)，供監(jiān)控CPU系統(tǒng)查詢。當保護CPU系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，雙口RAM中的數(shù)據(jù)不變，若監(jiān)控CPU在20 ms內查詢巡檢數(shù)據(jù)不變，則認為保護CPU出現(xiàn)故障，同時告知上位機系統(tǒng)并實施后備功能。當監(jiān)控CPU系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通信故障時，上位機接收不到小機箱的信息，發(fā)出小機箱退出運行信號。硬件系統(tǒng)構成如圖l所示。

??? 該雙CPU系統(tǒng)由兩套結構近似的保護測控裝置組成，其主要核心模塊為CPU處理系統(tǒng)、模擬信號的輸入和轉換電路、開關量輸入輸出電路、通信模塊電路。
??? 雙CPU保護裝置的設計特點：
??? (1)硬件的模塊化設計，所有單元裝置均由不同插件組成。
??? (2)高可靠性設計。電源插件采用隔離屏蔽高冗余設計，可降低電源系統(tǒng)的溫度并提高抗干擾能力。
??? (3)簡潔性設計。選用多功能高集成度芯片作為CPU插件，以簡化硬件設計，提高可靠性。雖然硬件電路簡單，但功能強大，它充分利用軟件系統(tǒng)自檢及通信功能，用軟件實現(xiàn)硬件功能。
??? (4)系統(tǒng)性設計。變電站綜合自動化測控系統(tǒng)是由上位機、通信網絡和系列單元箱組成的一個完整系統(tǒng)。單元箱在整個系統(tǒng)中具有保護運行的獨立性，但也可充分利用本身雙CPU的優(yōu)勢，來完成許多新的功能。監(jiān)控CPU系統(tǒng)通過實時網絡將上述大量數(shù)據(jù)傳給上位機，便可完成諸如諧波分析、小電流接地選線及故障錄波等功能。
??? 對有載調壓變壓器而言，單元裝置將相位的電壓及無功信息傳給上位機，上位機根據(jù)一定的數(shù)學模型進行數(shù)據(jù)處理，然后通過遙控方式進行主變壓器檔位的調節(jié)或補償電容器的投切，從而實現(xiàn)變電所無功電壓的綜合控制。
??? 由此可知，各單元裝置既有獨立性，又互相聯(lián)系。作為系統(tǒng)的一部分，其功能和作用將隨著設計思想的進步而得到升華。軟硬件系統(tǒng)采用開放式設計思想，即實現(xiàn)系統(tǒng)的微機化和網絡化。
2.2 雙CPU的最佳組屏方式
????傳統(tǒng)設計中有很多種組屏方式，如兩屏、三屏、四屏等。有的方案是將主后備保護分開，而通過分析目前變電站主變壓器出現(xiàn)的故障種類，可以得出一個結論，那就是為了減少變電站由于主變壓器造成的故障，最為理想的是采用三屏實現(xiàn)方式，即兩個主保護和一個輔助保護。兩個保護屏之間盡量不發(fā)生橫向聯(lián)系，而只與輔助裝置屏發(fā)生聯(lián)系。兩個主保護屏中都具有相同的差動保護、后備保護和非電量保護，而輔助屏只含有一些實現(xiàn)計量、測控和通信的保護。下面就具體設計方案作詳細介紹。

KOLLMORGEN 63025-01D

KOLLMORGEN SERVOSTAR606

SCHNEIDER Max-4/11/03/032/99/1/1/00

EMERSON PR6423/015-010

EATON XVS-440-10MPI-1-1U

EMERSON PR6423/00R-040

SCHNEIDER SH100/40060/0/0/00/00/00/00/00

ABB PU516 3BSE013064R1

ABB PCD231B101 3BHE025541R0101

ABB 3ASC25H203

WOODWARD 8440-2150

KOLLMORGEN S72402-NANANA

A-B 80026-173-23-R

BENTLY 3500/54-03-00

KOLLMORGEN AKM42G-ANCN2-00

ABB PHARPS32000000

EMERSON PR6423/003-131+CON041

ABB PM864AK01 3BSE018161R1

ABB 3BHE028761R1002

ABB 3BHE028761R1001

ABB 3BHE032285R0102

ABB 3BHE033067R0101

ABB PPB022DE01 HIEE300867R0001

EATON XV-102-D6-57TVRC-10

EATON XVS-440-10MPI-1-1U

WOODWARD 8440-1947

EMERSON PR6423/000-001-CN+CONO31

GE IS200TPROH1C

ABB PHCBRC40000000

ABB INNPM22

ABB INICT13

ABB IMSED01

ABB IMDSI14

ABB NTR002-A

FOXBORO FBM230 P0926GU

RELIANCE 0-60063-1

GE IS420YAICS1B

GE IS420YDIAS1B

GE IS420YDOAS1B

ABB BRC400

ABB GFD563A102 3BHE046836R0102

GE PCi-5565piorc-110000

GE PCi-5565piorc-211000

EMERSON PR6423/015-030+CON021

EMERSON PR6423/10R-030+CON021

EMERSON MMS6410

WOODWARD 8256-016

WOODWARD 8290-191

EATON XV-102-D0-57TVR-10

PROSOFT MVI94-GSC-E

REXROTH CDB01.1C-SE-ENS-ENS-NNN-NNN-NN-S-NN-FW

GE IS420UCSCH1A

GE IS420UCSCH2A

SCHNEIDER ISH070/60017/0/1/00/0/10/10/00

ABB UAD155A0111 3BHE029110R0111

EMERSON MMS6210

EMERSON MMS6312

EMERSON MMS6410

EMERSON MMS6220

EMERSON MMS6110

EMERSON MMS6120

ABB HIEE205010R0001

ABB MAI32LAD

ABB MDI32BIS

ABB MDO32BNS

GE MIVII-1000E00HI00

ABB 1MRS050496

SCHNEIDER ISH100/30044/0/1/00/0/00/01/00

ABB PM902F

ABB 086370-001

ABB 129765-008

ABB SPBRC410

KOLLMORGEN AKM51G-BKCNR-00

WOODWARD 8440-2082

SCHNEIDER MC-4/11/10/400

GE DS200FCGDH1ABA

SCHNEIDER MC-4/11/03/400

GE 336A3401DAG01

EATON XVS-440-10MPI-1-1U

GE IS420PPNGH1A

SCHNEIDER Max-4/11/03/032/99/1/1/00

SCHNEIDER C400/А8/1/1/1/00

SCHNEIDER SM100-40-050-P0-45-M1-B1

SCHNEIDER SM100-50-030-PO-45-M1-B1

ABB CI867K01 3BSE043660R1

KOLLMORGEN 60WKS-CE240/3PB

SCHNEIDER SH205/20900/0/0/02/00/00/02/00