基于PLC的變壓器成套保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

摘要：變壓器在運(yùn)行中，由于內(nèi)外部故障，有時(shí)候我們無(wú)法及時(shí)辨別和采取措施，容易引起一些事故。分析變壓器的保護(hù)原理及影響保護(hù)動(dòng)作的誤動(dòng)作緣由，分析確定合適的整定值以及采用可編程邏輯控制器來(lái)提高保護(hù)系統(tǒng)的效率。改善配電網(wǎng)變壓器的保護(hù)正確率不高、查找故障停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)進(jìn)而影響生產(chǎn)供電可靠性等不足。研究討論了軟硬件系統(tǒng)的搭接、模擬量擴(kuò)展模塊和定值算法等問(wèn)題,并設(shè)計(jì)了基于PLC的配電變壓器保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)的數(shù)字化改造系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：變壓器；繼電保護(hù)；可編程邏輯控制器；模擬量；定值算法BasedonPLCTransformerProtectionDevicePackageDesignABSTRACT：Sometimes,Itisveryeasilyleadtoanumberofincidentsthatwecould’tidentifiedatimeandtotakeagoodmeasures,whenthetransformerswerebrokenwithinternalandexternalfaults,especiallyinoperationing.Analysisoftransformerprotectionprincipleandimpactprotectionactionscausemalfunctionanalysistodeterminetheappropriatesettingvalueandtheuseofprogrammablelogiccontrollertoimprovetheefficiencyoftheprotectionsystem.Themeasuresthatimprovethedistributionelectricitynetworktransformer'sprotectionaccuracynothigh,thetroubleshootresidenttime.Andproductionpowersupplyreliabilityandinsufficiencies.Ofsoftwareandhardwaresystemslapdiscussed,analogexpansionmoduleandsetarithmeticproblems,anddesignofPLCbasedprotectionsystemfordistributiontransformer.Thesystemhassimplestructure,stronganti-interferenceandhighreliabilityfeaturesofthedigitaltransformationofthesystem.KEYWORDS：transformer；relayprotection；Programmablelogiccontroller；analogquantity；Valuealgorithm目錄1緒論12繼電保護(hù)裝置的工作原理3繼電保護(hù)裝置簡(jiǎn)述32.2變壓器繼電保護(hù)33變壓器的主保護(hù)5變壓器故障分析5瓦斯保護(hù)53.2.1瓦斯保護(hù)的范圍53.2.2瓦斯保護(hù)的工作原理53.2.3瓦斯保護(hù)的裝設(shè)6變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)63.3.1縱差保護(hù)的原理及接線63.3.2適用范圍8差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及減小不平衡電流的方法83.4.1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流83.4.2暫態(tài)過(guò)程中的不平衡電流103.4.3減小不平衡電流的主要方法11帶加強(qiáng)型速飽和變流器的差動(dòng)繼電器113.5.1原理及結(jié)構(gòu)圖11縱差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)143.6.1對(duì)雙繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱差動(dòng)保護(hù)的原理14由變壓器勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流15由變壓器器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流16由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流17由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流18由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流18變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算19計(jì)算變壓器額定電流19變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則19縱差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)電流的整定原則19縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)204主要計(jì)算原理22電流、電壓有效值的計(jì)算22電流、電壓有效值22功率、功率因數(shù)及電度的計(jì)算22有功、無(wú)功積分電度的離散化計(jì)算23離散傅里葉變換（DFT）23傅立葉變換23繼電保護(hù)算法原理25繼電保護(hù)算法25數(shù)字差分濾波器25遞推傅里葉變換264.4小結(jié)275可編程序控制器285.1PLC285.1.1PLC的發(fā)展概述285.1.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域與優(yōu)點(diǎn)285.1.3PLC的工作原理29實(shí)現(xiàn)PLC保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)315.2.1硬件設(shè)計(jì)315.2.2程序設(shè)計(jì)31模擬量輸入程序32保護(hù)動(dòng)作程序346總結(jié)367結(jié)束語(yǔ)37參考文獻(xiàn)38謝詞39英文翻譯40附件721緒論電力變壓器保護(hù)的正確動(dòng)作率一直比較低，雖然近幾年逐年提高，但是仍然不能與線路保護(hù)的性能相比擬，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的意見(jiàn)是近幾年變壓器保護(hù)的問(wèn)題不多，正確動(dòng)作率不高的原因可能來(lái)源于變壓器數(shù)量不能與線路相比，另外就是一些不明原因的動(dòng)作也被歸咎于變壓器保護(hù)。但是變壓器保護(hù)在原理上存在客觀的缺陷確是不爭(zhēng)的事實(shí)。在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁電流很小，變壓器縱差動(dòng)保護(hù)近似滿足KCL，縱差動(dòng)保護(hù)是能夠正確區(qū)分變壓器正常運(yùn)行（外部故障）和內(nèi)部故障這兩個(gè)狀態(tài)的。但是，不幸的是，變壓器除了這兩個(gè)狀態(tài)之外，還有一個(gè)狀態(tài)是鐵心飽和，若由于電壓升高或頻率降低造成的變壓器鐵心工作點(diǎn)下降，危害變壓器的安全，則現(xiàn)有的過(guò)激磁保護(hù)會(huì)跳閘切除變壓器。但是，更為不幸的是，對(duì)于變壓器還有一種飽和，并不是穩(wěn)態(tài)的，僅僅是暫態(tài)的，且不危害變壓器安全的鐵心飽和，若這種情況下切除變壓器，將不利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和供電的可靠性。幾代變壓器保護(hù)工作者，都在和變壓器鐵心的這種暫態(tài)的飽和進(jìn)行斗爭(zhēng)，斗爭(zhēng)的結(jié)果就是一、全面提取涌流特征，提高勵(lì)磁涌流識(shí)別能力，改善變壓器差動(dòng)保護(hù)性能。盡管從差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)那一天起，正確識(shí)別勵(lì)磁涌流就成為變壓器差動(dòng)保護(hù)所需要解決的重要問(wèn)題，但是在沒(méi)有完善的新原理可以取代差動(dòng)保護(hù)前，必須不斷提高變壓器差動(dòng)保護(hù)勵(lì)磁涌流識(shí)別能力。傳統(tǒng)的二次諧波制動(dòng)原理只利用了勵(lì)磁涌流中明顯的二次諧波特征信息，而各種輔助判據(jù)的使用意味著通過(guò)增加信息量來(lái)保證保護(hù)的正確動(dòng)作。間斷角原理利用了電流波形間斷角特征來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流，與二次諧波制動(dòng)原理相比利用了更多的信息。其他的基于波形特征的識(shí)別方法本質(zhì)上與間斷角原理類似，但是用來(lái)提取涌流特征的波形是包括了間斷角的整個(gè)涌流波形，因此性能上來(lái)說(shuō)更為優(yōu)越。隨著小波分析、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)等數(shù)學(xué)工具以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊邏輯等智能技術(shù)在勵(lì)磁涌流識(shí)別方法中的應(yīng)用，為勵(lì)磁涌流特征的更為全面的提取提供了新的途徑?？傊瑸楸ＷC變壓器差動(dòng)保護(hù)正確可靠動(dòng)作，綜合利用變壓器勵(lì)磁涌流特征提取全面信息來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流是今后一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。二、擺脫現(xiàn)有技術(shù)的束縛，獨(dú)辟蹊徑，探尋變壓器保護(hù)新的原理。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理上完全不反應(yīng)外部短路，因此取得了被保護(hù)設(shè)備在內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的靈敏性、快速性和選擇性，被廣泛用于電氣主設(shè)備和輸電線的主保護(hù)。但是縱差保護(hù)只能用于滿足電流基爾霍夫定律的純電路設(shè)備，而在變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，不僅包含電路，而且包含非線性的鐵心磁路，造成當(dāng)變壓器本身無(wú)故障空載合閘、外部故障切除電壓恢復(fù)或過(guò)勵(lì)磁時(shí)，差動(dòng)保護(hù)中流過(guò)很大的勵(lì)磁電流，因此最初變壓器采用差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)就隱含了不滿足差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用的基本前提。因此擺脫現(xiàn)有技術(shù)束縛，探尋新的變壓器保護(hù)原理是今后研究的重點(diǎn)方向?；诖磐ㄌ匦缘脑?、等值電路法原理、等值方程原理以及功率差動(dòng)原理就是一次有益的探索，但是這些新原理在實(shí)際應(yīng)用中還存在著大量的問(wèn)題，需要更進(jìn)一步的完善和發(fā)展。從應(yīng)用的進(jìn)程上來(lái)看，保護(hù)新原理的應(yīng)用可能經(jīng)歷三個(gè)階段：第一階段，由于保護(hù)新原理不受勵(lì)磁涌流的影響，因此可以作為變壓器差動(dòng)保護(hù)勵(lì)磁涌流識(shí)別方法進(jìn)行應(yīng)用，這也是很多新原理研究的出發(fā)點(diǎn)；第二階段，新原理保護(hù)與差動(dòng)保護(hù)配合使用，由于差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)已經(jīng)歷了幾十年的考驗(yàn)和完善，因此二者結(jié)合使用，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短。第三階段，新原理保護(hù)取代差動(dòng)保護(hù)，這是保護(hù)新原理研究的目標(biāo)。2繼電保護(hù)裝置的工作原理2.1繼電保護(hù)裝置簡(jiǎn)述繼電保護(hù)裝置是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置，它的基本任務(wù)是：①自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；②反映電器元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)的基本要求：①選擇性②速動(dòng)性③靈敏性④可靠性。在它們之間，既有矛盾的一面，又有一定條件下統(tǒng)一的一面。2.2變壓器繼電保護(hù)電流速斷保護(hù)：故障電流超過(guò)保護(hù)整定值無(wú)時(shí)限（整定時(shí)間為零）立即發(fā)出跳閘命令。電流延時(shí)速斷保護(hù)：故障電流超過(guò)速斷保護(hù)整定值時(shí)，帶一定延時(shí)后發(fā)出跳閘命令。過(guò)電流保護(hù)：故障電流超過(guò)過(guò)流保護(hù)整定值，故障出現(xiàn)時(shí)間超過(guò)保護(hù)整定時(shí)間后發(fā)出跳閘命令。過(guò)電壓保護(hù)：故障電壓超過(guò)保護(hù)整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令或過(guò)電壓信號(hào)。低電壓保護(hù)：故障電壓低于保護(hù)整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令或低電壓信號(hào)。差動(dòng)保護(hù)：當(dāng)流過(guò)變壓器中性點(diǎn)線路或電動(dòng)機(jī)繞組，線路兩端電流之差變化超過(guò)整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令成為縱差動(dòng)保護(hù)，兩條并列的線路或兩個(gè)繞組之間電流差變化超過(guò)整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令稱橫差動(dòng)保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)：運(yùn)行電流超過(guò)過(guò)負(fù)荷整定值（一般按最大負(fù)荷或設(shè)備額定功率來(lái)整定）時(shí)，發(fā)出過(guò)負(fù)荷信號(hào)。瓦斯保護(hù)：對(duì)于油浸變壓器，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生砸間短路時(shí)出現(xiàn)電火花，變壓器又被擊穿出現(xiàn)瓦斯氣體沖擊安裝在油枕通道管中的瓦斯繼電器，故障嚴(yán)重，瓦斯氣體多，沖擊力大，重瓦斯動(dòng)作于跳閘，故障不嚴(yán)重瓦斯氣體少，沖擊力小，輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)。3變壓器的主保護(hù)3.1變壓器故障分析電力變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障有繞組的相間短路、匝間短路、單相接地短路。這些故障所產(chǎn)生的電弧可能燒壞繞組的絕緣和鐵心，使絕緣材料和變壓器油氣化，可能引起油箱爆炸，釀成火災(zāi)。油箱外部故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路與接地短路。變壓器的不正常工作情況主要有：變壓器過(guò)負(fù)荷，外部故障引起的過(guò)電流，油箱內(nèi)部的油面降低等。根據(jù)故障分析變壓器一般裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。3.2瓦斯保護(hù)3瓦斯保護(hù)的范圍瓦斯保護(hù)的范圍是變壓器內(nèi)部多相短路、匝間短路，匝間與鐵心或外皮短路，鐵心故障(發(fā)熱燒損)，油面下降或漏油，分接開(kāi)關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良。瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是不僅能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，而且還能反映差動(dòng)保護(hù)所不能反映的不嚴(yán)重的匝間短路和鐵心故障。此外，當(dāng)變壓器內(nèi)部進(jìn)入空氣時(shí)也有所反映。因此，是靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速的一種保護(hù)。其缺點(diǎn)是不能反映變壓器外部故障(套管和引出線)，因此瓦斯保護(hù)不能作為變壓器各種故障的唯一保護(hù)。瓦斯保護(hù)抵抗外界干擾的性能較差，例如劇烈的震動(dòng)就容易誤動(dòng)作。如果在安裝瓦斯繼電器時(shí)未能很好地解決防油問(wèn)題或瓦斯繼電器不能很好地防水，就有可能漏油腐蝕電纜絕緣或繼電器進(jìn)水而造成誤動(dòng)作。3瓦斯保護(hù)的工作原理瓦斯保護(hù)（氣體保護(hù)）反應(yīng)油箱內(nèi)部部故障及油面降低而動(dòng)作。其中輕瓦斯保護(hù)作用于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)作用于跳閘。瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，對(duì)變壓器匝間和層間短路、鐵心故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動(dòng)作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，其強(qiáng)烈程度隨故障的嚴(yán)重程度不同而不同。瓦斯保護(hù)就是利用反應(yīng)氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器(又稱氣體繼電器)來(lái)保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的。在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi)，上部是一個(gè)密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行時(shí)，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點(diǎn)斷開(kāi).檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點(diǎn)也是斷開(kāi)的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲(chǔ)油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合，接通延時(shí)信號(hào)，這就是所謂的“輕瓦斯”;當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng)，使水銀觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯保護(hù)”。重瓦斯動(dòng)作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴(kuò)大，起到保護(hù)變壓器的作用。3瓦斯保護(hù)的裝設(shè)瓦斯保護(hù)主要由安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中的瓦斯繼電器（氣體繼電器）構(gòu)成如圖所示。為了不妨礙氣流的運(yùn)動(dòng)，在安裝具有瓦斯繼電器的變壓器時(shí)，要把油枕一側(cè)的滾輪墊高，使變壓器頂蓋與水平面的坡度為，通往油枕的連接管道的坡度為。這樣，當(dāng)油箱內(nèi)部故障時(shí)，可使氣體易于進(jìn)入油枕，并能防止氣泡積聚在頂蓋內(nèi)。3.3變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)3縱差動(dòng)保護(hù)的原理及接線基本原理：縱差動(dòng)保護(hù)是利用比較被保護(hù)元件各端電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的。它在發(fā)電機(jī)、變壓器、母線及大容量電動(dòng)機(jī)上獲得了廣泛應(yīng)用。以送電線路為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理。如圖所示，在線路的始端和末端裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器，兩側(cè)電流互感器一次回路的正極性均置于靠近母線的一側(cè)，二次回路的同極性端子相連接，差動(dòng)繼電器則并聯(lián)連接在電流互感器的二次端子上。在線路兩端，仍規(guī)定一次測(cè)電流（和）的正方向?yàn)閺哪妇€流向被保護(hù)的線路，那么在電流互感器采用上述連接方式后，流入繼單相原理接線電器的電流即為各互感器二次電流的總和，即（3-1）式中-電流互感器的變比。當(dāng)正常運(yùn)行以及保護(hù)范圍（指兩側(cè)電流互感器之間）外部故障時(shí)，實(shí)際上是同一個(gè)電流從線路的一端流入，又從另一端流出，如圖b所示。如果不計(jì)電流互感器勵(lì)磁電流的影響，則二次側(cè)也流過(guò)相同的電流，此電流在輔助導(dǎo)線中成環(huán)流，而流入繼電器的電流=0，繼電器不動(dòng)作。對(duì)上述正常運(yùn)行及外部故障時(shí)的情況，如按規(guī)定的電流正方向看，則圖c所示，當(dāng)不計(jì)電流互感器勵(lì)磁電流的影響時(shí)，，因此=0，所得結(jié)果與上相同。以上兩種表示方法，在使用中均可采用。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，如為雙側(cè)供電，則均有電流流向短路點(diǎn)，如圖a所示，此時(shí)短路點(diǎn)的總電流為=，因此流入繼電器的電流為，即等于短路點(diǎn)總電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值，當(dāng)時(shí)，繼電器即動(dòng)作與跳閘。由此可見(jiàn)，縱差保護(hù)在保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，反應(yīng)于故障點(diǎn)的總電流而動(dòng)作。3適用范圍(1)并列運(yùn)行的變壓器容量為6300kvVA以上時(shí)；(2)單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，容量為10000kvVA以上；（3）發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300kVA以上時(shí)。3.4差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及減小不平衡電流的方法3穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流按環(huán)流法接線構(gòu)成的縱差動(dòng)保護(hù)如果電流互感器具有理想的特性，則在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器中是沒(méi)有電流的。但是在實(shí)際情況下，由于電流互感器總是具有勵(lì)磁電流，且勵(lì)磁特性不會(huì)完全相同，因此，二次側(cè)電流的數(shù)值應(yīng)為（3-2）式中和分別為兩個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電流。在正常運(yùn)行時(shí)及外部故障時(shí)，如上所述，，因此流入繼電器的電流即為（3-3）稱為縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流，它實(shí)際上是兩個(gè)電流互感器勵(lì)磁電流之差。因此，凡導(dǎo)致勵(lì)磁電流增加的各種因素，以及兩個(gè)電流互感器勵(lì)磁特性的差別，是使增大的主要原因。為此，要對(duì)電流互感器的特性及其誤差做進(jìn)一步的分析。根據(jù)下圖電流互感器的等效回路，可以求出二次電流與一次電流的關(guān)系（3-4）（3-5）AT等效電路具有鐵心的線圈是一個(gè)非線性元件，其勵(lì)磁阻抗是隨著鐵磁材料磁化曲線的工作點(diǎn)而變化的。當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，的數(shù)值很大且基本不變，因此勵(lì)磁電流很小，此時(shí)可認(rèn)為和成正比而且誤差很小。當(dāng)電流互感器的一次電流增大后，鐵心開(kāi)始呈現(xiàn)飽和，則迅速下降，勵(lì)磁電流增大，因而，二次電流的誤差也隨之迅速增加，鐵心越飽和則誤差越大，其關(guān)系如圖（）所示。由于鐵心的飽和與否主要取決于鐵心中的磁通密度。因此對(duì)與已經(jīng)做成的電流互感器而言，影響其誤差的主要因素是：當(dāng)一次側(cè)電流一定時(shí)，二次側(cè)的負(fù)載越大則要求二次側(cè)的感應(yīng)電勢(shì)越大，因而要求鐵心中的磁通密度越大，鐵心就容易飽和；當(dāng)二次負(fù)載已確定之后，則一次側(cè)電流的升高也將引起鐵心中磁通密度增大，因此一次電流的增大，二次電流的誤差也就越大。為了保證繼電保護(hù)的正確工作，就要求電流互感器在流過(guò)故障電流時(shí)，保持一定的準(zhǔn)確度，實(shí)際上都是采用電流互感器的10%誤差曲線。當(dāng)電流互感器的容量滿足10%誤差曲線的要求時(shí)，其二次電流的誤差就一定小于10%，相應(yīng)的角度誤差不大于7°。對(duì)用于縱差動(dòng)保護(hù)中的電流互感器，只需在外部故障時(shí)考慮出現(xiàn)不平衡電流的問(wèn)題，因此，在選取一次電流倍數(shù)時(shí)，應(yīng)該采用外部故障時(shí)流過(guò)電流互感器的最大短路電流，并保證在這種情況下二次電流的誤差不超過(guò)10%。這樣，縱差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流的穩(wěn)態(tài)值就可以按下式計(jì)算（3-6）式中稱為電流互感器的同型系數(shù)。當(dāng)差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)采用的電流互感器具有相同的型號(hào)和特性時(shí)，在同樣的一次電流作用下，它們的相對(duì)誤差必然小于10%，因此，引入同型系數(shù)。一般采用=0.5，也就是考慮兩個(gè)互感器之間具有5%的相對(duì)誤差。3暫態(tài)過(guò)程中的不平衡電流由于差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，因此還需要進(jìn)一步考慮在外部短路暫態(tài)過(guò)程中，差回路中出現(xiàn)的不平衡電流。這時(shí)，在一次側(cè)短路電流中包含有非周期分量（圖3.4a）由于它們對(duì)時(shí)間的變率遠(yuǎn)小于周期分量的變率，因此，很難變換到二次側(cè)，而大部分成為電流互感器的勵(lì)磁電流。又由于電流互感器勵(lì)磁回路以及二次回路電感中的的磁通不能突變，還將在二次側(cè)回路中引起自由非周期分量電流。所以，在暫態(tài)過(guò)程中勵(lì)磁電流將大大超過(guò)其穩(wěn)態(tài)值，并含有大量緩慢衰減的非周期分量，這將引起差動(dòng)回路的不平衡電流大為增加。圖b、c、d示出了外部短路暫態(tài)過(guò)程中兩個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電流以及兩個(gè)勵(lì)磁電流之差即（不平衡電流）。圖e為通過(guò)實(shí)驗(yàn)錄取的電流波形。由圖可見(jiàn)，暫態(tài)不平衡電流可能超過(guò)穩(wěn)態(tài)不平衡電流好幾倍，而且由于兩個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電流含有很大的非周其分量，從而使其特性偏于時(shí)間軸的一側(cè)。圖中不平衡電流最大值出現(xiàn)的時(shí)間較遲，是由于勵(lì)磁回路具有很大的電感，勵(lì)磁電流不能立即上升的緣故。當(dāng)考慮非周期分量的影響時(shí)，可在（6）式中再引入一個(gè)非周期分量影響系數(shù)，如不采取措施消除其影響，～2，此時(shí)，最大不平衡電流（3-7）為了保證縱差動(dòng)保護(hù)的選擇性，差動(dòng)繼電器的啟動(dòng)電流必須躲開(kāi)上述最大不平衡電流。因此越小，則保護(hù)的靈敏性就越好，故如何減小不平衡電流就成為一切差動(dòng)保護(hù)的中心問(wèn)題。3減小不平衡電流的主要方法（1）為了減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流，差動(dòng)保護(hù)應(yīng)采用型號(hào)和特性完全相同的電流互感器，并當(dāng)外部最大短路電流流過(guò)時(shí)，能滿足10%誤差曲線的要求。（2）為了減小暫態(tài)過(guò)程中最大不平衡電流的影響，最常用的是在差動(dòng)回路中接入具有快速飽和特性的中間變流器（BLH），有時(shí)也可以采用接入電阻。（3）當(dāng)采用以上措施仍不能滿足靈敏性的要求，或根據(jù)被保護(hù)元件的具體情況要進(jìn)一步提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏性時(shí)，可采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。圖3.5接入速飽和變流器3.5帶加強(qiáng)型速飽和變流器的差動(dòng)繼電器3原理及結(jié)構(gòu)圖其原理結(jié)構(gòu)如圖所示，由一個(gè)帶有短路線圈（和）的速飽和變流器和一個(gè)執(zhí)行元件的電流繼電器組成。速飽和變流器的磁導(dǎo)體是一個(gè)三柱鐵心，在中間柱B上繞有一個(gè)差動(dòng)線圈Wcd和兩個(gè)平衡線圈、；在右側(cè)鐵心柱C上繞有二次線圈W2，它和執(zhí)行元件的電流繼電器相連接；短路線圈和則分別繞在中間柱B和左側(cè)鐵心柱A上，兩個(gè)線圈極性的連接，是使由它們所產(chǎn)生的磁通在鐵心柱A和B中為同方向相加。當(dāng)在差動(dòng)線圈中加入電流時(shí)，磁勢(shì)將在B柱中產(chǎn)生磁通，此磁通由B柱中流出后，分為和兩部分，分別經(jīng)A柱和C柱流回，因此帶加強(qiáng)型速飽和變流器的差動(dòng)繼電器原理（3-8）設(shè)以、、分別表示三個(gè)心柱及相應(yīng)磁路的磁阻，則（3-9）當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，；如在設(shè)計(jì)時(shí)選取，則（3-10）（3-11）當(dāng)通過(guò)以及通過(guò)時(shí)，它們將分別在兩個(gè)線圈中感應(yīng)電勢(shì)，并由此產(chǎn)生短路環(huán)電流在和中環(huán)流。此時(shí)磁勢(shì)產(chǎn)生磁通，其方向與相反，同上分析可得（3-12）當(dāng)鐵心不飽和時(shí)（3-13）（3-14）磁勢(shì)在A柱中產(chǎn)生磁通，其方向與相同，其值為（3-15）此磁通按照和磁阻成反比的原則分配于B柱和C柱中。當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，由于，因此（3-16）（3-17）（3-18）綜上分析結(jié)果，可求得三個(gè)心柱中的總磁通分別為（3-19）（3-20）（3-21）實(shí)際上，鐵心在穩(wěn)態(tài)工作的條件下，中的感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)由綜合磁通產(chǎn)生，而中的感應(yīng)電勢(shì)則應(yīng)由產(chǎn)生。流過(guò)C柱的磁通在二次線圈中感應(yīng)電勢(shì)并產(chǎn)生電流。當(dāng)達(dá)到電流繼電器的啟動(dòng)電流后，執(zhí)行元件動(dòng)作，即表示差動(dòng)繼電器動(dòng)作。由此可見(jiàn)，繼電器的動(dòng)作條件決定于、和三個(gè)磁通的相互關(guān)系，也就是要受短路線圈的影響。如果保持的關(guān)系不變，則在周期分量電流的作用下，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作安匝將不受短路線圈是否接入以及其匝數(shù)變化的影響而保持不變，其設(shè)計(jì)值為60安匝。而當(dāng)中包含有非周期分量時(shí)，則電路線圈的存在將能進(jìn)一步消弱周期分量對(duì)二次線圈的傳變，此時(shí)要想使繼電器動(dòng)作，就必須增大加入中的電流，并且當(dāng)和的匝數(shù)越多時(shí)，效果越顯著。因此利用這種特性，就使得差動(dòng)繼電器更易于躲開(kāi)暫態(tài)過(guò)程中的不平衡電流以及變壓器空栽合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流。3.6縱差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)3對(duì)雙繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱差動(dòng)保護(hù)的原理對(duì)雙繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱差動(dòng)保護(hù)的原理如圖。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動(dòng)保護(hù)的正確工作，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變化，使得在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)二次電流相等。例如在圖中，應(yīng)使或（3-22）式中—高壓側(cè)電流互感器的變比；—低壓側(cè)電流互感器的變比；—變壓器的變比（高、低壓側(cè)額定電壓之比）。由此可知，要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)，就必須適當(dāng)?shù)剡x擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，這是與前述送電線路的縱差動(dòng)保護(hù)不同的。這個(gè)區(qū)別是由于線路的縱差動(dòng)保護(hù)可以直接比較兩側(cè)電流的幅值和相位，而變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)則必須考慮變壓器變比的影響。變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)同樣需要躲開(kāi)流過(guò)差動(dòng)回路中的不平衡電流?，F(xiàn)對(duì)其不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法分別討論如下。3由變壓器勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流變壓器的勵(lì)磁電流僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，因此，通過(guò)電流互感器反應(yīng)到差動(dòng)回路中不能被平衡，在正常運(yùn)行情況下，此電流很小，一般不超過(guò)額定電流的2～10%。在外部故障時(shí)，由于電壓降低，勵(lì)磁電流減小，它的影響就更小。但是當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流。這勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生及變化曲線是因?yàn)樵诜€(wěn)態(tài)工作情況下，鐵心中的磁通應(yīng)滯后于外加電壓90

度，如圖a所示如果空載合閘時(shí)，正好在電壓瞬時(shí)值u=0時(shí)接通電路，則鐵心中應(yīng)該具有磁通，但是由于鐵心中的磁通不能突變，因此，將出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通，其幅值為。這樣在經(jīng)過(guò)半個(gè)周期以后，鐵心中的磁通就達(dá)到2。如果鐵心中還有剩余磁通則總磁通將為，如圖b所示。此時(shí)變壓器的鐵心嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流將劇烈增大，如圖c所示，此電流就稱為變壓器的勵(lì)磁涌流，其數(shù)值最大可達(dá)額定電流6～8倍，同時(shí)包含有大量的非周期分量和高次諧波分量，如圖d所示。勵(lì)磁涌流的大小和衰減時(shí)間，于外加電壓的相位、鐵心中剩磁的大小和方向、電源容量的大小、回路的阻抗以及變壓器容量的大小和鐵心性質(zhì)等都有關(guān)系。例如，正好在電壓瞬時(shí)值為最大時(shí)合閘，就不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，而只有正常時(shí)的勵(lì)磁電流。如下表數(shù)據(jù)，是對(duì)幾次勵(lì)磁涌流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。例1例2例3例4基本波（%）100100100100二次諧波（%）36315023三次諧波（%）710四次諧波（%）9-五次諧波（%）5直流（%）66806273由此可見(jiàn)，勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn)：a:包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)；b:包含有大量的高次諧波，而且以二次諧波為主；3由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流由于變壓器常常采用的接線方式，因此，其兩側(cè)電流的相位差30度。此時(shí)，如果兩側(cè)的電流互感器仍采用通常的接線方式，則二次電流由于相位不同，也會(huì)有一個(gè)差電流流入繼電器。為了消除這種不平衡電流的影響，通常都是將變壓器星形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成星形，并適當(dāng)考慮連接方式后即可把二次電流的相位校正過(guò)來(lái)。圖所示接線變壓器的縱差動(dòng)報(bào)護(hù)原理接及向量圖。圖中、和為側(cè)的一次電流，、和為側(cè)的一次電流，后者超前30°，如圖（b）。現(xiàn)將側(cè)的電流互感器也采用相應(yīng)的三角形接線，則其副邊輸出電流為、、，它們剛好與、、同相位，如圖（c）。這樣差動(dòng)回路兩側(cè)的電流就是同相位。但當(dāng)電流互感器采用上述連接方式以后，在互感器接成側(cè)的差動(dòng)一臂中，電流又增大了倍。此時(shí)為保證在正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路中應(yīng)沒(méi)有電流，就必須將這側(cè)電流互感器的變比加大倍，以減小二次電流，使之與另一側(cè)電流相等，故此時(shí)選擇變比的條件是：（3-23）：式中和為適應(yīng)接線的需要而采用的新變比。3由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流由于兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比，而變壓器的變比也是一定的，因此，三者的關(guān)系很難滿足（或）的要求，此時(shí)差動(dòng)回路將有電流流過(guò)。當(dāng)采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器時(shí)，參見(jiàn)3.5圖，通常都是利用它的平衡線圈來(lái)消除此差電流的影響。假設(shè)在區(qū)外故障時(shí)，如圖3.10所示，則差動(dòng)線圈中將流過(guò)電流，由它所產(chǎn)生的磁勢(shì)為。為了消除這個(gè)差電流的影響，通常都是將平衡線圈接入二次電流較小的一側(cè)，如圖中所示應(yīng)接于的回路中。適當(dāng)?shù)剡x擇的匝數(shù)，使磁勢(shì)能完全抵消，則在二次線圈里就不會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，因而繼電器中也沒(méi)有電流，達(dá)到了消除差電流影響的目的。由此可見(jiàn)，選擇與的關(guān)系應(yīng)為或（3-24）由上式表明，由較大的電流在中所產(chǎn)生的磁勢(shì)，被較小的電流在中所產(chǎn)生的磁勢(shì)所抵消，因此，在鐵心中沒(méi)有磁通，繼電器不可能動(dòng)作。按上式計(jì)算的匝數(shù)，一般都不是整數(shù)，而實(shí)際上只能按整數(shù)進(jìn)行選擇，因此還會(huì)有一殘余的不平衡電流存在，這在整定計(jì)算時(shí)應(yīng)予以考慮。3由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流由于兩側(cè)電流互感器的型號(hào)不同，它們的飽和特性、勵(lì)磁電流也就不同，因此在差動(dòng)回路中所產(chǎn)生的不平衡電流也就較大，此時(shí)應(yīng)采用電流互感器的同型系數(shù)=1。3由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流帶負(fù)荷調(diào)整變壓器的分接頭，是電力系統(tǒng)中采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器來(lái)調(diào)整電壓的方法，實(shí)際上改變分接頭就是改變變壓器的變比。如果差動(dòng)保護(hù)已按照某一變比調(diào)整好，則當(dāng)分接頭改換時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡電流流入差動(dòng)回路。此時(shí)不可能再用重新選擇平衡線圈匝數(shù)的方法來(lái)消除這個(gè)不平衡電流，這是因?yàn)樽儔浩鞯姆纸宇^經(jīng)常在改變，而差動(dòng)保護(hù)的電流回路在帶電的情況下是不能進(jìn)行操作的。因此，對(duì)由此而產(chǎn)生的不平衡電流，應(yīng)在縱差動(dòng)保護(hù)的整定值中予以考慮。根據(jù)上述分析，在穩(wěn)態(tài)情況下，為整定變壓器縱差動(dòng)保護(hù)所采用的最大不平衡電流可由下式確定（3-25）式中10%—電流互感器容許的最大相對(duì)誤差；—電流互感器的同型系數(shù)，取為1；—由帶負(fù)荷調(diào)壓所引起的相對(duì)誤差，如果電流互感器二次電流在相當(dāng)于被調(diào)節(jié)變壓器額定抽頭的情況下處于平衡時(shí)，則等于電壓調(diào)整范圍的一半；—由于所采用的互感器變比或平衡線圈的匝數(shù)于計(jì)算值不同時(shí)，所引起的相對(duì)誤差；—保護(hù)范圍外部最大短路電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值。3.7變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算3計(jì)算變壓器額定電流算出兩側(cè)的額定電流。即（3-26）式中—變壓器的額定容量；—變壓器的額定電壓。選擇電流互感器的變比，即（3-27）根據(jù)計(jì)算選擇一個(gè)接近并稍大于該值的標(biāo)準(zhǔn)變比。計(jì)算出兩側(cè)二次回路額定電流，即（3-28）式中為電流接線系數(shù)。取二次側(cè)額定電流值大的一側(cè)為基本側(cè)。3.8變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則3縱差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流的整定原則在正常運(yùn)行情況下，為防止電流互感器二次回路斷線時(shí)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流應(yīng)大于變壓器的最大負(fù)荷電流。當(dāng)負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可采用變壓器的額定電流，引入可靠系數(shù)（一般采用1.3），則保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流為（3-32）躲開(kāi)保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流，此時(shí)繼電器的啟動(dòng)電流應(yīng)為（3-33）式中—可靠系數(shù)，采用1.3；—保護(hù)外部短路時(shí)的最大不平衡電流，可用（3-25）式計(jì)算。無(wú)論按上述哪一個(gè)原則考慮變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)電流，都還必須能夠躲開(kāi)變壓器勵(lì)磁涌流的影響。當(dāng)變壓器縱差動(dòng)保護(hù)采用波形鑒別或二次諧波制動(dòng)的原理構(gòu)成時(shí)，它本身就具有躲開(kāi)勵(lì)磁涌流的性能，一般無(wú)需再另做考慮。而當(dāng)采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器時(shí)，雖然可以利用勵(lì)磁涌流中的非周期分量使鐵心飽和，來(lái)避免勵(lì)磁涌流的影響，但根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，差動(dòng)繼電器的啟動(dòng)電流仍需整定為時(shí)，才能躲開(kāi)勵(lì)磁涌流的影響。對(duì)于各種原理的差動(dòng)保護(hù)，其躲開(kāi)勵(lì)磁涌流影響的性能，最后還應(yīng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的空載合閘實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)。3縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)可按下式校驗(yàn)（3-34）式中應(yīng)采用保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，流過(guò)繼電器的最小短路電流。即采用在單側(cè)電源供電時(shí)，系數(shù)在最小運(yùn)行方式下，變壓器發(fā)生短路時(shí)的最小短路電流，按照要求，靈敏系數(shù)一般不應(yīng)低于2。當(dāng)不能滿足要求時(shí)，則需要采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。必須指出，即使靈敏系數(shù)的校驗(yàn)?zāi)軌驖M足要求，但對(duì)變壓器內(nèi)部的匝間短路，輕微故障等情況，縱差動(dòng)保護(hù)往往也不能迅速而靈敏的動(dòng)作。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，此情況下，常常都是瓦斯保護(hù)首先動(dòng)作，然后待故障進(jìn)一步發(fā)展，差動(dòng)保護(hù)才動(dòng)作，顯然可見(jiàn)，差動(dòng)保護(hù)的整定值越大，則對(duì)變壓器內(nèi)部故障的反應(yīng)能力也就越低。當(dāng)變壓器差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)電流按照第（2）原則整定時(shí)，為了能夠可靠的躲開(kāi)外部故障時(shí)的不平衡電流，同時(shí)又能提高其內(nèi)部故障時(shí)的靈敏性，在變壓器的差動(dòng)保護(hù)中，相當(dāng)廣泛的采用了具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。4主要計(jì)算原理4.1電流、電壓有效值的計(jì)算4電流、電壓有效值（4-1）（4-2）將上兩式離散化后：（4-3）（4-4）式中：采樣點(diǎn)數(shù)N=128，、分別為電壓、電流第k次的采樣值。4功率、功率因數(shù)及電度的計(jì)算設(shè)三相有功、無(wú)功功率分別為、、、、、，其定義如下：=a、b、c（4-5）=a、b、c（4-6）離散化后為：=a、b、c（4-7）=a、b、c（4-8）三相總功率為各相功率之和：（4-9）（4-10）視在功率為：（4-11）功率因數(shù)為：（4-12）功角的正負(fù)由無(wú)功功率的正負(fù)來(lái)判斷，當(dāng)>0時(shí)，>0,負(fù)載為感性；當(dāng)<0時(shí)，<0,負(fù)載為容性。4有功、無(wú)功積分電度的離散化計(jì)算（4-13）（4-14）上述公式中：電度累計(jì)時(shí)間：、為t時(shí)刻的有功、無(wú)功功率值：為每次累計(jì)計(jì)算時(shí)間間隔。4.2離散傅里葉變換（DFT）4傅立葉變換傅立葉變換有著嚴(yán)密、完整的數(shù)學(xué)體系和明確的物理意義。即使在小波變換倍受重視的今天，仍然是廣泛使用的進(jìn)行信號(hào)頻譜分析的重要數(shù)學(xué)工具。全波傅立葉變換具有能夠完全濾除直流分量的頻率響應(yīng)特性，盡管其計(jì)算量相對(duì)較大，但由于對(duì)諧波含量只進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)速度要求不是很高，因此本設(shè)計(jì)采用全波離散傅立葉變換。將電流、電壓的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)，從而計(jì)算得到各次諧波含量及總諧波畸變率。假設(shè)被采樣的模擬信號(hào)是一個(gè)周期性的時(shí)間函數(shù)，表示為:=（4-15）其中：n=0,1,2，，為正整數(shù)：，分別為n次諧波的正弦系數(shù)和余弦系數(shù)；為基波角頻率，；為基波頻率50Hz。根據(jù)傅里葉基數(shù)的原理，可以求出系數(shù)，分別為：（4-16）（4-17）則第n次諧波分量的幅值為：（4-18）此計(jì)算法在保護(hù)中實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)式（16）（17）離散化，用離散的采樣值進(jìn)行計(jì)算，以求和代替積分，得：（4-19）（4-20）其中：N為一周波的采樣點(diǎn)數(shù)，本次計(jì)為128點(diǎn)。在計(jì)算得到、后，通過(guò)式（4-18）可求得幅值。4.3繼電保護(hù)算法原理4繼電保護(hù)算法算法是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，根據(jù)各保護(hù)原理和要求的不同，可以采用不同的算法。保護(hù)裝置的計(jì)算速度和計(jì)算精度永遠(yuǎn)是矛盾的結(jié)合體，要提高計(jì)算精度，就要相應(yīng)提高采樣點(diǎn)數(shù)，而相應(yīng)的計(jì)算量就增大，計(jì)算速度就會(huì)降低;相反，要提高計(jì)算速度，就要降低采樣點(diǎn)數(shù)，相應(yīng)的計(jì)算精度就會(huì)降低。因此，為兼顧二者要求，尋找一種合適的算法是非常重要的。目前采用最多的算法是傅立葉變換，就傅立葉變換而言也有多種形式，如:半波、全波及遞推的傅立葉變換，各種算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在此不再贅述，本文采用帶差分濾波器的遞推傅立葉變換，每周波采樣24點(diǎn)，既能保證計(jì)算速度，又能保證計(jì)算精度。4數(shù)字差分濾波器微機(jī)保護(hù)中常用的一種非遞歸型數(shù)字濾波器就是差分濾波器。濾波方程如下：（4-21）式中：K1為差分步長(zhǎng)（可根據(jù)不同的濾波器取K值，K=1）為差分值。假設(shè)輸入函數(shù)是理想連續(xù)正弦函數(shù)的采樣值：（4-22）其中：、、分別為輸入信號(hào)的幅值、相位、頻率：差分濾波器的特性為：（4-23）其中：為采樣周期：N為每基頻周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)。有幅頻特性可以看出，差分濾波器具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：可以完全濾除輸入信號(hào)中的恒定直流分量，對(duì)衰減的非周期分量也有良好的抑制作用，可減小為原來(lái)的1/60倍。為減小算法的數(shù)據(jù)窗，加快計(jì)算速度，通常取K=1，可以提取故障信號(hào)中的故障分量。當(dāng)取時(shí)，該濾波器可濾除直流、基波及所有整數(shù)次諧波。這樣，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，濾波器無(wú)輸出；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，在故障后的第1個(gè)基波頻周期內(nèi)，輸出信號(hào)為故障信號(hào)中的故障分量。因此，差分濾波器可用于一些利用故障分量原理夠成的保護(hù)。缺點(diǎn)：差分濾波器對(duì)故障信號(hào)中的高頻分量有放大作用，因此一般不能單獨(dú)使用，須與其它算法配合使用。4遞推傅里葉變換為了減少離散傅里葉變換（DFT）算法的計(jì)算量，加速系統(tǒng)的響應(yīng)速度，采用遞推的DFT算法。充分利用傅里葉算法的積分效應(yīng)，減少計(jì)算次數(shù)?；驹砣鐖D示；對(duì)于離散傅里葉算法DFT計(jì)算公式：（4-19）、（4-20），第K此采樣和第K-1此采樣公式的差別只在第K次采樣值和第K次采樣值的前一周的同相點(diǎn)即K-N次采樣值，而其他N-1項(xiàng)卻相同。據(jù)此，可有下列遞推DFT計(jì)算公式：（4-24）（4-25）在無(wú)故障狀態(tài)下：，也就是說(shuō)計(jì)算出的結(jié)果將是一個(gè)穩(wěn)定的值；當(dāng)有故障，信號(hào)出現(xiàn)突變后將不再等于0，計(jì)算出的值將是變動(dòng)的。顯然計(jì)算式（4-24）、（4-25）只需2次乘法和4次加、減，且與采樣點(diǎn)數(shù)N無(wú)關(guān)，極大地減少了DFT的運(yùn)算量，而且不需任何化簡(jiǎn)，為很多計(jì)算量較大的算法應(yīng)用與計(jì)算能力相對(duì)較低的嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)造了條件，因此具有極廣的應(yīng)用前景。4.4小結(jié)本章對(duì)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、有功電度、無(wú)功電度、功率因數(shù)、序分量、諧波及繼電保護(hù)算法進(jìn)行了分析，分析了這些算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際情況給出了具體的離散化計(jì)算公式。5可編程序控制器5.1PLC5.1.1PLC的發(fā)展概述PLC即為可編程控制器，它是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)起來(lái)的。自從美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研制出世界上第一臺(tái)PLC起，經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，目前全世界約有200多家生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)300多個(gè)品種。最著名的是美國(guó)Rockwell自動(dòng)化公司所屬的A-B（Allen&Bradly）公司、GE-Fanuc公司、德國(guó)的西門子（Siemens）公司和法國(guó)的施耐德（Schneider）自動(dòng)化公司、日本的三菱公司和歐姆龍（OMRON)公司，其中美國(guó)、德國(guó)以生產(chǎn)大型的PLC而聞名，日本則是主要生產(chǎn)小型的PLC。PLC以其可靠性高、靈活性強(qiáng)、使用方便的優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)了工業(yè)控制領(lǐng)域。從運(yùn)動(dòng)控制到過(guò)程控制，從單機(jī)自動(dòng)化到生產(chǎn)線自動(dòng)化及工廠自動(dòng)化，從工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控設(shè)備到柔性制造系統(tǒng)（FMS),從集中控制系統(tǒng)到大型集散控制系統(tǒng)，PLC均充當(dāng)著重要角色，并展現(xiàn)出了強(qiáng)勁的態(tài)勢(shì)。PLC作為先進(jìn)的、應(yīng)用勢(shì)頭最強(qiáng)的工業(yè)控制器風(fēng)靡全球。PLC技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人以成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱。5.1.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域與優(yōu)點(diǎn)可編程控制器是由繼電器邏輯控制發(fā)展而來(lái)的，所以它在開(kāi)關(guān)量處理、順序控制等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)可編程控制器配備了易被人們接受的梯形圖語(yǔ)言，這種語(yǔ)言的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相當(dāng)接近，只用可編程控制器的二十幾條開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。（2）硬件配套齊全，用戶使用方便可編程控制器配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶不必設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件方面的設(shè)計(jì)工作只是確定可編程控制器的硬件配置和設(shè)計(jì)外部接線而已。（3）通用性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)由于可編程控制器的系列化和模塊化，硬件配置相當(dāng)靈活，可以組成滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。（4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可編程控制器采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)合。（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少可編程控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。（6）維修工作量小，維修方便可編程控制器的故障率很低，并有完善的診斷和顯示功能。（7）體積小，能耗低正因如此，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，可編程控制器以廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著PLC性價(jià)比的不斷提高，過(guò)去很多使用專用計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合也開(kāi)始使用PLC。可編程控制器的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，主要表現(xiàn)在開(kāi)關(guān)量邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、通信等方面。因此，將PLC用于變壓器的保護(hù)中將顯著提高保護(hù)工作效率和質(zhì)量。5.1.3PLC的工作原理可編程控制器（PLC或PC）主要中央處理器（CPU)、存儲(chǔ)器（RAM和EPROM)、微處理器微處理器存儲(chǔ)器電源輸入單元輸出單元編程器用戶輸入至用戶輸出圖PLC硬件結(jié)構(gòu)輸入/輸出模塊（簡(jiǎn)稱為I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。其硬件結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。（1）中央處理單元（CPU）與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，CPU是整個(gè)可編程控制器系統(tǒng)的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。其主要任務(wù)有：控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò)I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)計(jì)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)由輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊的功能。（2）模擬量輸入輸出模塊在工業(yè)控制中，有些輸入量（如壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等）是模擬量，有些機(jī)構(gòu)（如伺服電動(dòng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥、記錄儀等）要求可編程序控制器輸出模擬信號(hào)，而可編程序控制器的CPU只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬電壓或電流，如4～20mA，1～5V，0～10V，可編程序控制器用A/D轉(zhuǎn)換后用二進(jìn)制原碼或補(bǔ)碼表示。小型可編程控制器往往沒(méi)有模擬量I/O模塊，模擬量模塊每塊可能有2,4,8,16個(gè)通道，有的模塊有輸入和輸出通道。A/D，D/A轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨率越高，如8位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率位；模擬量輸入/輸出模塊的另一個(gè)重要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換時(shí)間。（3）模擬量輸入模塊是供用的4通道12位模擬量輸入模塊，各通道可以指定為電流輸入（-20mA～+20mA）或電壓輸入（-10V～+10V），輸入電阻分別為250和200，分辨率分別為20和5mV，綜合精度為1%.有效輸出位數(shù)為11位，最高位為符號(hào)位，輸出數(shù)字范圍位-2048～+2047。一臺(tái)最多可連接8個(gè)模塊。實(shí)現(xiàn)PLC保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5硬件設(shè)計(jì)以110KV等級(jí)電氣牽引變壓器，接線型油浸式雙繞三相雙繞組為對(duì)象。保護(hù)設(shè)置：輕、重瓦斯保護(hù)、電流速斷保護(hù)、縱差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)。選用三菱為核心器件搭建保護(hù)系統(tǒng)。配備4個(gè)模塊，具有組態(tài)靈活、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)。CPU存儲(chǔ)器模擬量輸入模塊電流電壓開(kāi)關(guān)量輸入模塊開(kāi)關(guān)量輸出模塊輔助線圈斷路器輔助觸點(diǎn)繼電器輔助觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)按鈕控制圖5.2系統(tǒng)原理5程序設(shè)計(jì)整個(gè)軟件的工作過(guò)程為:PLC上電工作后,首先進(jìn)行內(nèi)部系統(tǒng)初始化、自診斷檢查等工作。接著接收繼電保護(hù)的整定值輸入,然后進(jìn)行外部數(shù)據(jù)采樣。對(duì)于輕重瓦斯繼電器輸入的開(kāi)關(guān)量,它的參數(shù)計(jì)算和故障處理就直接輸出到報(bào)警、跳閘;對(duì)于TA/TV輸入量的參數(shù)計(jì)算和故障處理過(guò)程為:首先對(duì)離散化的電流、電壓值進(jìn)行基波與二次諧波的幅值計(jì)算,再判斷是否需要進(jìn)行電流速斷保護(hù),并做出相應(yīng)動(dòng)作。在不作差動(dòng)保護(hù)的情況下,若比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)功能投入,應(yīng)再判斷比率制動(dòng)情況;若比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)落入制動(dòng)區(qū),出口不動(dòng)作;若其落入制動(dòng)區(qū),且二次諧波制動(dòng)沒(méi)有投入,則根據(jù)CT斷線與否的情況決定出口是否動(dòng)作;若二次諧波制動(dòng)投入,再根據(jù)二次諧波的制動(dòng)及CT斷線情況決定出口是否動(dòng)作。如有報(bào)警、跳閘,都需復(fù)歸后返回接收定值,否則就繼續(xù)進(jìn)行參數(shù)采樣。PLC軟件流程圖如圖所示。模擬量輸入程序模擬量輸入控制的硬件設(shè)計(jì)采用4塊。可將其安裝在基本單元右邊位置。模擬量輸入控制梯形圖如圖所示。若讀取數(shù)據(jù)不夠穩(wěn)定，可增加如圖所示的控制程序，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)模擬信號(hào)求取平均值，以增強(qiáng)輸入數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。圖5.4模擬量輸入圖5.5求模擬量平均值梯形圖5.6模擬量模塊的一般程序保護(hù)動(dòng)作程序圖5.7程序梯形地址分配如下表：輸入/輸出外部單元X0高壓手動(dòng)開(kāi)關(guān)（急停）X1低壓手動(dòng)開(kāi)關(guān)（急停）Y0高壓側(cè)斷流器線圈Y1低壓側(cè)斷流線圈Y2重瓦斯線圈Y3輕瓦斯信號(hào)燈Y4電流速斷線圈Y5差動(dòng)線圈Y6過(guò)流線圈Y7過(guò)負(fù)荷線圈綜上所述,針對(duì)原有配電變壓器的保護(hù)繼電器和回路節(jié)點(diǎn)多、保護(hù)正確率不高、查找故障停留時(shí)長(zhǎng)、生產(chǎn)供電可靠性不高等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于PLC的配電變壓器自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是用虛擬軟元件替代繼電器邏輯系統(tǒng)的硬節(jié)點(diǎn),大大減少了各繼電器的接線;保護(hù)控制程序可按實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整,通過(guò)軟件與硬件這2個(gè)方面來(lái)滿足保護(hù)的可靠性、快速性和靈敏性的要求。對(duì)110KVA及以下電壓等級(jí)的配電變壓器,PLC自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)能夠縮短開(kāi)發(fā)周期,減少成本投入,便于查找故障,能夠有效升運(yùn)行的可靠性,不失為配電變壓器保護(hù)數(shù)字化升級(jí)改造的優(yōu)選方案。6總結(jié)本文主要講解了變壓器保護(hù)的發(fā)展以及繼電保護(hù)的原理，對(duì)變壓器保護(hù)誤動(dòng)作的分析和解決，探討了基于PLC的變壓器保護(hù)裝置。電力變壓器保護(hù)的正確動(dòng)作率一直比較低，雖然近幾年逐年提高，但是仍然不能與線路保護(hù)的性能相比擬，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的意見(jiàn)是近幾年變壓器保護(hù)的問(wèn)題不多，正確動(dòng)作率不高的原因可能來(lái)源于變壓器數(shù)量不能與線路相比，另外就是一些不明原因的動(dòng)作也被歸咎于變壓器保護(hù)。但是變壓器保護(hù)在原理上存在客觀的缺陷確是不爭(zhēng)的事實(shí)。本文中詳細(xì)的介紹了變壓器的縱差動(dòng)主保護(hù)，通過(guò)理解分析變壓器故障的原因是分析理解和改進(jìn)主保護(hù)的基礎(chǔ)，針對(duì)繼電氣保護(hù)的正確率低速度慢查找故障時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)而影響生產(chǎn)供電可靠性等不足，研究討論了軟件系統(tǒng)的搭接、模擬量擴(kuò)展模塊定值算法等問(wèn)題，并設(shè)計(jì)了基于PLC的變壓器保護(hù)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。系統(tǒng)能夠滿足柔性、易重構(gòu)和快速性的變壓器保護(hù)要求。7結(jié)束語(yǔ)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更加系統(tǒng)全面的掌握了專業(yè)知識(shí)，尤其是可編程序控制器方面的知識(shí)，使我對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用有了深入認(rèn)識(shí)，本次設(shè)計(jì)的題目新穎，大大提高了我把所學(xué)知識(shí)用于實(shí)踐的能力，并且學(xué)到了許多新的知識(shí)。同時(shí)得到了以下幾方面的收獲：（1）培養(yǎng)了查閱資料、收集數(shù)據(jù)的能力，并且理解了它對(duì)一個(gè)工程人員的重要性。（2）掌握了工程設(shè)計(jì)的基本程序和一般方法。（3）提高了CAD以及常用辦公軟件的使用能力。當(dāng)然在設(shè)計(jì)過(guò)程中我認(rèn)識(shí)到了自身學(xué)習(xí)的不足之處，自己的實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)的欠缺，給設(shè)計(jì)帶來(lái)很大麻煩，同時(shí)也深深體會(huì)到理論跟實(shí)踐之間有多大的差距，要想在某個(gè)領(lǐng)域取得成功，除了專業(yè)知識(shí)豐富以外還要嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的學(xué)習(xí)精神。在這即將完成學(xué)業(yè)，走向社會(huì)的過(guò)渡階段，學(xué)校給我們這次設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，不僅使我們對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的重新復(fù)習(xí)，也使我們對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)和今后的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行一次新的思考。參考文獻(xiàn)[1][M].第五版.高等教育出版社.1998.[2]河南省電力局.變電所繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置[M].中國(guó)電力出版社1995.[3]張立華，徐文立，等.一種適用于微機(jī)保護(hù)的新的遞推DFT算法.電力系統(tǒng)自動(dòng)化出版，2000.[4]許建安.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].2版.中國(guó)水利水電出版社，2005.[5]王兆義.可編程控制器教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1993.[6]王維儉，劉俊宏.試論變壓器差動(dòng)保護(hù)的發(fā)展于現(xiàn)狀.電力自動(dòng)化設(shè)備，1996.[7]廖常初.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].四版.重慶大學(xué)出版社.2002.[8]田瑞庭.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.1994.[9]姚融融.電氣控制及PLC.高等教育出版社[M].2010.[10]2N[11]MITSUBISHIELECTRICCORPORATION.FX-20P-EPROGRAMMINGPANELOPERATIONMANUAL,1992.謝詞本文是在尊敬的導(dǎo)師賴惠鴿老師的指導(dǎo)下完成的。論文從選題、資料搜集到論文的撰寫(xiě)、修改及最后的定稿，無(wú)不浸透著賴?yán)蠋煹男难秃顾?。賴?yán)蠋煹膰?yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、求實(shí)的工作作風(fēng)、創(chuàng)新的學(xué)術(shù)思想、淵博的知識(shí)結(jié)構(gòu)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使我受益匪淺。賴?yán)蠋熢趯?duì)工作勤奮和認(rèn)真的態(tài)度及在學(xué)習(xí)上給予我和同學(xué)們的悉心指導(dǎo)，讓我倍受感動(dòng)。在此向賴?yán)蠋熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！我也要感謝我的家人，感謝他們對(duì)我的養(yǎng)育之恩，感謝他們對(duì)我學(xué)業(yè)的支持。借此，向給予我關(guān)心和支持的所有人表示誠(chéng)摯的謝意！英文翻譯GB150-19983GENERALREQUIREMENTS3.1Thedesign,fabrication,testingandinspection,andacceptanceofpressurevesselsmustfullycomplywithalltheapplicablerequirementsofthisStandard,andbenecessarytomeettherequirementsofappropriatelaws,decreesandregulationsissuedbytheGovernment.3.2QualificationsandResponsibilitiesQualifications.1TheDesignerandtheManufacturerofpressurevesselsshallmaintainasoundqualitycontrolsystem.TheDesignermustholdanappropriateDesignerConfiscateofpressurevessels.TheManufacturermustholdaFabricationLicenseofpressurevessels..2ThedesignandfabricationofpressurevesselsshallbeunderthesupervisionoftheSafetyAuthorities.Responsibilities.1ResponsibilitiesofDesigner.1.1TheDesignershallberesponsibleforthecorrectnessandcompletenessofallthedesigndocuments..1.2Thedesigndocumentsofpressurevesselsshallatleastconsistofdesigncalculationsheetsandengineeringdrawings..1.3TheassemblydrawingofpressurevesselshallbestampedwiththesymboloftheDesignerCertificateofpressurevessels..2ResponsibilitiesofManufacturer.2.1TheManufacturershallensuretheconstructedpressurevesselsinconfinedwiththerequirementsasprescribedonthedesigndrawings.AnyalterationshallbemadewiththeapprovaloforiginalDesigner..2.2TheInspectionDepartmentoftheManufacturershallmakealloftheinspectionsandtestsindetailsasspecifiedbytheprovisionsofthisStandardandinaccordancewiththerequirementsasprescribedondrawingsduringthewholecourseofmanufacturingprocessaswellasaftercompletionofconstruction.Afterthat,theInspectionDepartmentshallprovideInspectionReportsandberesponsiblefortheircorrectnessandcompleteness..2.3Foreachvessel,theManufacturershallatleastprovidethefollowingtechnicaldocumentsforreview,whichshallbewellretainedforaperiodofatleastsevenyears:(a)Fabricatingproceduredrawingsorfabricatingprocesscards;(b)Materialcertificatesandbills;(c)Datasheetsofweldingprocedureandbeattreatmentforthevessel;(d)RecordsofthoseitemsattheManufacturer'soptionpermittedbyapplicableStandards;(e)Testingandinspectionrecordsduringthecourseoffabricatingprocessandaftercompletion;(f)Originaldesigndrawingsandas-builtdrawings..2.4TheManufacturershallfillaProductCertificateandsubmitittotheUseraftertheSafetyAuthorityhasverifiedthatthevesselwasconstructedinaccordancewiththerequirementsofthisStandardandthecorrespondingdrawings.3.3ScopeofVesselsThejurisdictionscopeofthisStandardshallcoverthepressurevesselthegeometryofpressureparts;thescopeshallcoverthefollowing:Theexternalpiprigconnectedtovesselshellsandtheirintegralparts.Inrelationto(a)Theweldingendconnectionforthefirstcircumferentialjointforwelded(b)Thefirstthreadedjointforscrewedconnections;(c)Thefaceofthefirstflangeforbolted,flangedconnections;(d)Thefirstsealingsurfaceforproprietaryconnectionsorfittings.Thepressureretainingheads,flatcoversandtheirfittingsforvesselopenings,suchasmanhole,handholdandnozzle.Theweldedjointsofnon-pressurepartsweldeddirectlytothepressureretainingsurfacesofapressurevessel.Theotherpartsbeyondweldedjointssuchaspadreinforcements,supportsandskirtsetc.shallbenecessarytosatisfytherequirementsofthisStandardorotherapplicableStandards.ThepressurereliefdevicesconnecteddirectlytothevesselshallbenecessarytosatisfytherequirementsofAnnexB;theattachmentsconnectedtothevesselsuchasgages,instrumentsetc.shallbenecessarytosatisfytherequirementsofapplicableStandards.3.4Definitions3.4.1PressurePressureindicatesgagepressure,ifnotspecified.WorkingPressureWorkingpressureisdefinedasthemaximumpressurethatmayoccuratthetopofthevesselundernormaloperatingconditions.DesignPressureDesignpressureisdefinedasthemaximumsetpressureatthetopofthevesselandshallbeappliedastheconditionsofdesignloadwiththecoincidentdesigntemperature.Thedesignpressureshallbenotlessthantheworkingpressure.Cal