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1、广西大学毕业设计论文 变压器故障检测系统变压器故障检测系统摘 要大型电力变压器是电力系统中重要的和昂贵的设备之一，其运行状态直接影响系统的安全性。目前，电力系统的检修体制正由定期检修向状态检修转变，而状态检修是以了解设备的运行状态为基础的。要了解设备状态，就需要对设备信息进行分析诊断。本文的工作就是在这一背景下开展的，其意义在于为电力变压器的检修提供技术支持。本文是从变压器的故障原因、类型以及分析入手，介绍了现今国内外主要研究的基于变压器油中气体的故障诊断方法。在系统的硬件部分，本文以ATmega8单片机为核心，将采集来的电压、电流、温度和气体等模拟量信号经过A/D转换器转换为数字量信号后送入
2、单片机系统中进行处理，通过处理的结果来判断变压器是否含有故障以及故障的类型等。同时本系统也设置了电流保护、差动保护和气体保护等继电保护来防止因短路故障或不正常运行状态照成变压器的损坏，提高供电可靠性。在系统的软件部分，本文运用C语言编写软件程序，使之能够识别并处理从传感器传来的电信号，然后通过人机交互界面显示出来，近而使人能够很轻易判断故障类型。关键词：变压器故障 油气体分析 单片机 继电保护 I广西大学毕业设计论文 变压器故障检测系统Transformer malfunction detection systemAbstractIn the electrical power system,
3、the large-scale power transformer is one of the important and expensive equipment, its running status direct influence system security. At present, the electrical power system overhaul system is transforming by the preventive maintenance to the condition overhaul, but the condition overhaul is take
4、understands the equipment the running status as the foundation. Must understand the equipment condition, needs to carry on the analysis diagnosis to the equipment information. This article work is develops under this background, its significance lies in for the power transformer condition overhaul p
5、rovides the technical support. This article is from the transformer breakdown reason, the type and the analysis obtains, introduced the nowadays domestic and foreign main research based on the transformer oil in the gas breakdown diagnosis method.Are partial in the system hardware, this article take
6、 the ATmega8 MCU as a core, use the gather simulation signal likes voltage, electric current, temperature, gas and so on, to transform after ADC for the digital quantity, and then signal sends in the MCU system to process, will judge the transformer through the processing result whether will include
7、 the breakdown and the breakdown type and so on. Simultaneously this system has also established the relay prevents likes the electric current protection, the differential motion protection and the gas protection and so on, to protect for short-circuit the breakdown or the off normal operation condi
8、tion according to becomes the transformer the damage, enhances the power supply reliability. Are partial in system software, this article utilizes the C language compilation software procedure, enables it to distinguish and to process the electrical signal which transmits from the sensor, then demon
9、strated through the man-machine interactive contact surface, nearly enables the person the very easily diagnosis type.Keywords：transformer breakdown；oil gas analysis；MCU；relay prevents 48目 录第一章 绪论1第一节 课题背景及意义1第二节 研究的现状与发展2第三节 论文主要工作3第二章 变压器故障类型及其分析4第一节 变压器故障原因4第二节 变压器故障类型5第三节 电力变压器的潜伏性故障分析6第三章 基于油中溶
10、解气体分析的故障诊断9第一节 变压器油中气体的产生与溶解9第二节 正常运行变压器油中的溶解气体组分含量10第三节 特征气体法12第四节 改良三比值法14第五节 大卫三角形15第四章 变压器故障诊断系统的硬件设计17第一节 变压器故障诊断系统的结构和主电路的设计17第二节 单片机控制系统17第三节 数据采集20第四节 变压器的保护装置29第五节 人机交互接口32第五章 系统软件部分34第一节 软件介绍34第二节 软件设计38第三节 系统抗干扰措施43第六章 总结46参考文献47致 谢49第一章 绪论第一节 课题背景及意义 变压器是整个电力系统的发、变、送、用环节中最重要、最昂贵的设备之一，其运行
11、的安全性和可靠性直接影响整个电力系统的运行链完整性，关系到变电企业、广大用户利益和人民群众的生活。因此，研究和应用大型变压器的状态监测与故障诊断技术，保证变压器安全可靠运行，保障送变电的安全，这不仅仅是局部的经济问题，也是社会公共利益问题，必然成为学术界和产业界关注的重大课题。 长期以来，人们结合变压器的结构参数、运行工况和环境因素，研究了各种状态监测和故障诊断的方法和技术手段，以期对可能发生的故障进行预测，对已经发生的故障确定其故障的性质、类型和严重程度。目前局部放电试验、油中溶解气体分析以及绝缘油的特性试验等在变压器状态监测和故障诊断中得到广泛的研究和应用。这些方法和技术对于发现变压器的早
12、期故障或故障趋势，防止事故发生起着很重要作用。虽然变压器的状态检测与故障诊断技术已经取得了一定的进展，但还不能很好地满足实际送变电安全的需要，因此，利用现代科技发展的最新成果，进一步研究开发大型变压器的状态监测与故障诊断技术与系统，保证变压器以及电网的长期、安全、可靠、高效运行，具有重要的意义。随着经济发展，我国对电能的需求不断提高，一些大型、特大型的变压器不断投入使用，相应地，要求与其配套的监测和故障诊断设备也应不断跟上去；另一方面，我国电网中运行的变压器尚有一批已接近或超过30年，绝缘寿命己进入晚期，对这类大型关键变压器，尤其需要能做到故障早期报警，以便有效及时地采取措施并进行检修维护，防
13、止故障发生、发展和扩大，以避免恶性事故的发生。在当前我国大力发展电力生产和已有设备日趋老化的具体情况下，大型变压器的状态监测与故障诊断系统具有相当广阔的市场前景。运行中的变压器发生不同程度的故障时，会产生异常现象或信息。故障诊断就是搜集变压器的异常现象或信息，根据这些现象或信息进行分析，从而判断故障的类型及严重程度和故障部位。因此变压器绝缘状态监测与故障诊断的作用是：1、准确判断运行设备当前是处于正常状态还是异常状态；2、若有故障则判断故障的性质、类型和原因；3、根据信息处理结果预测故障的可能发展，即对故障的严重程度、发展趋势做出诊断；4、提出控制故障的措施，防止和消除故障，并提出设备维修的合
14、理方法和相应的反事故措施；5、对设备的设计、制造、装配等提出改进意见，为设备的全寿命现代化管理提供科学依据和建议。第二节 研究的现状与发展 状态监测与故障诊断技术的困难主要是：干扰的抑制(主要征对放电试验方法)；正确确立故障判据(主要征对油中溶解气体分析方法简称DGA方法)。状态监测与故障诊断技术除需对设备本身结构及失效机理有深入了解外，也需要应用传感器、微电子等高新技术，需要利用有效故障理论以期抽取故障特征，是具有交叉学科性质的一门新兴技术，有重大的学术意义和显著的经济价值。 绝缘是变压器的关键，包括绝缘油和固体绝缘材料。当绝缘油受热时分解成碳氢化合物，如H2，CH4，C2H6，C2H4，C
15、2H2气体；固体绝缘材料则分解成碳氧化合物，如CO，CO2；若绝缘材料是合成树脂材料 (苯酚-甲酚树脂，phenol-formaldehyde Resin)，所分解的气体以C3(丙烷、丙烯)、C4(丁烯)气体为主。通过选择不同的气体以及不同气体之间的组合方式，将某两种气体之间的比值进行编码，就形成各种不同的故障诊断判据。 电力变压器的故障原因相当复杂，存在大量不确定因素，某些故障现象、原因及机理的复杂性和模糊不确定性使得对变压器的故障模型难以用准确的数学模型加以描述，也难以完全依靠确定性的判据诊断故障，因此各种各样的诊断理论应用于电力变压器的故障诊断中。第三节 论文主要工作首先，本文先介绍了变压器的故障原因和类型，然后在第三章介绍了基于变压器油中气体的故障诊断方法。在这一章中，分别介绍了变压器油中气体的产生与溶解、正常运行变压器油中的溶解气体组分含量、变压器内部故障类型与油中气体分析的关系以及基于油中溶解气体分析的故障诊断方法，包括特征气体法、改良三比值法和大卫三角形法。接着，本文以ATmega8单片机为硬件核心，通过处理采集来的电压、电流、温度和气体等的信号来判断变压器是否含有故障以及故障的类型等。同时本系统也设置了电流
