第 II 页摘 要在电力系统配电线路上变压器的容量比较大的时候，由于励磁涌流的影响，送电或者重合闸的时候有可能引起线路保护的误动作。这就需要涌流控制器来对线路上的浪涌电流进行监测并进行延时脱扣控制，以防止浪涌电流产生开关误动脱扣。采用微控制器技术，当电流差超过设定倍数整定电流时，立即进行速断保护，还可根据需要进行延迟。本课题详细介绍了涌流检测装置的原理和检测方法，以及Atmel公司AT89S51单片机的性能和特点。在分析了励磁涌流检测原理的基础上，设计了一个较为简单的励磁涌流检测的方法，通过检测三相电流和零序电流来模拟涌流控制器的工作状态。给出了以AT89S52单片机为核心的数字显示检测电流的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于控制，并且能满足检测要求。本课题的研究内容主要有以下几个方面：（1）介绍了励磁涌流检测的相关方法，分析相关方法在实际线路的可行性，分析利用相关方法检测励磁涌流的重难点，以及各种新型技术的应用。（2）完成系统的硬件电路设计。包括电流采集电路的设计，单片机模块设计，AD电路的设计，电路电源模块设计，显示电路的设计以及报警电路的设计。（3）编写系统软件程序并利用multisim模拟软件对系统进行模拟仿真，对电流采集模块进行调试。制作了硬件样机，并进行了相关电流的测量。关键词：10kV配电线路；励磁涌流；线路保护；变压器；检测方法AbstractBecause of the influence of magnetization inrush current, the power transmission or coincidence may cause mis-operation of line protection when the capacity of distribution line transformer is large. Then you need to use the current controller to monitor surge current on line and make delay tripping control which prevent the surge current switch malfunction trip. The micro controller technology is adopted, when the current exceeds the setting current, the quick break protection can be carried out immediately, and the delay can be carried out according to the requirement.In this paper, the principle and detection method of inrush current detection device has been introduced in detail, as well as the performance and characteristics of AT89S51 MCU of Atmel. On the basis of the analysis of the principle of magnetizing inrush current, a simple method to detect the inrush current is designed, and the working state of the controller is simulated by detecting the three-phase current and the zero sequence current. The hardware circuit and software design method of digital display detection current based on AT89S52 MCU as the core is presented. The system circuit design is reasonable, stable, good performance, fast detection speed, calculation is simple, easy to control, and can meet the detection requirements. The contents of this subject are mainly the following aspects:(1) Described the related technology about detection of magnetic inrush current; analysis of the feasibility of the relevant methods in the actual line, analysis of the heavy and difficult points of the detection of magnetizing inrush current, and the application of a variety of new technology.(2) Described hardware circuit design, including the design of the current acquisition circuit, microcontroller module design, AD circuit design, circuit power module design, display circuit design and alarm circuit design.(3) Described software design and apply the multisim simulation software to simulation the system, debugging the current acquisition module. The hardware prototype is made, and the related current is measured.Key Words: 10 kV distribution line; magnetization inrush current; line protection; transformer; testing principle 目录目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题的研究背景及意义11.2 涌流鉴别方法和10kV系统涌流特点11.2.1鉴别方法11.2.2有关10kV系统涌流的特征介绍21.3 励磁涌流的危害性21.4 论文的主要工作22 10KV配电线路的保护及励磁涌流检测方法32.1 10kV不接地系统的零序保护32.1.1采用零序电压判断接地短路32.1.2采用MR301P通用型保护装置中零序电流保护32.1.3零序功率原理32.1.4零序电流保护装置42.2 励磁涌流42.3 电流辨别励磁涌流的方法42.3.1二次谐波制动的方法42.3.2间断角原理52.3.3波形对称原理52.3.4基于采样值差动的方法52.3.5小波变换识别方法62.4 基于电流电压识别励磁涌流的方法62.4.1磁通特性判别方法62.4.2等值电路参数鉴别方法82.4.3利用瞬时电感判断据识别法82.4.4基于模糊逻辑的多判据法92.5 新型技术在励磁涌流识别方面的应用92.6 10kV配电线路励磁涌流控制方法92.7 本章小结103 硬件系统设计113.1 电流采集模块113.1.1电流采集模块中I/V变换113.1.2精密全波整流滤波电路133.1.3二阶低通滤波133.1.4稳压管的电路133.1.5大电容滤波143.1.6芯片周边及电源周边电容滤波143.2 电源电路模块153.3 显示电路163.4 主控电路163.4.1单片机部分163.4.2单片机各接口在电路中作用173.4.3单片机的复位183.4.4模数转换器（AD）部分183.4.5基准电源端电路193.5 声光报警193.6 本章小结194 系统软件设计204.1 主程序设计204.2 基于LCD1602显示屏程序204.4 本章小结225 系统仿真与样机调试235.1 系统仿真235.1.1仿真软件multisim235.1.2系统软硬件的仿真235.2 硬件调试与硬件效果255.2.1硬件调试255.2.2硬件实际结果255.3 本章小结256 结论26谢 辞27参考文献28附录一 基于AT89S52单片机电流检测及报警系统电路原理图29附录二 基于AT89S52电流检测及报警的系统PCB图30附录三 基于AT89S52电流检测及报警系统C语言原程序31 第 34 页 共34页1 绪论1.1 课题的研究背景及意义近年来，我国民众的生活质量逐渐升高，科学技术的突破也在。因此，实现长期不断供电成为了人们生活必不可少的一部分，对于工业生产亦是如此。为了实现长期不间断供电，必须不断改善电力系统并且提升电力系统的供电质量和效率。为实现这一目标，我们需要进一步研发自动化程度较高的供电系统。同时，当遇到故障时，智能化程度较高的供电系统能够尽快识别故障并采取相应保护措施，从而进一步对设备进行保护。这种供电系统中的保护设备避免了故障所引发的更大损失，把工作效率和维护成本都向最好的方向去发展。现如今电子工业技术的发展如火如荼。更多大型超电压变压器被研发出来并投入生产。然而与其形成鲜明对比的是，变压器在保护这一领域的发展及其缓慢，有时会发生拒动的情况。与其他线路相比，10kV的配电线路是被如今的电力系统应用最多的、设备的数量种类更多，同时它的绝缘水平比较低。较为常见的妨碍正常运行的状况主要有以下三种：相间短路、线路过流和单相接地短路。如果线路出现以上故障的前两种的时候，从系统中以最短时间切除线路是十分必要的。励磁涌流对变压器的安全运行危害不大，然而它对继电保护会产生较为严重的影响。因为有超高压和远距输电的要求，大容量变压器变得越来越受欢迎。当电力变压器被空载合闸投入电网的时候，变压器会产生较大的励磁涌波。在外部故障切除、电压恢复的时候，变压器同样也会产生励磁涌波，使波形很大程度畸形，同时也可能导致保护误动。变压器在稳态的状况下励磁涌流非常微小，大约是1%的额定电流大小。但倘若出现上文所提到的两种情况，励磁涌流瞬间增大，产生一个大约几个周波时长的暂态过程，这时励磁涌流与短路电流相差甚微。同时在运行的时候，变压器短时过载荷和过电压的情况时有发生。这些多次的轻微故障以及大量的暂态过程会增加变压器的损坏几率1。1.2 涌流鉴别方法和10kV系统涌流特点1.2.1鉴别方法涌流鉴别方法基本分成下面三种