Pg电子游戏：基于单片机的涌流抑制器的设计与实现
从励磁涌流的成因出发，设计涌流抑制器，通过计算变压器分/合闸时间以控制变压器分/合闸角度来抑制涌流，从而消除励磁涌流对电网的污染等一系列危害。
在电力变压器空载接入电源及变压器发生故障被继电保护装置切除时，因变压器某侧绕组感受到外施电压的骤增而产生有时数值极大的励磁涌流，对电网及电器设备造成极为不利的影响。目前励磁涌流领域的研究多集中在用各种算法辨别涌流与故障电流来避免保护误动[1],但涌流还是会发生，对系统造成的危害仍然存在。本文研制的涌流抑制器从励磁涌流成因出发[2]，设计重点是削弱或抑制涌流的发生，使其不发生或发生时幅值足够小而不足以引起危害，并且具备对涌流的自动录波功能。
涌流抑制器的设计思想是消除涌流发生的条件。根据参考文献[3-7]中关于变压器瞬变过程的讨论，由磁链守恒原理，得出磁通由稳态磁通s、剩磁通r和偏磁p三项构成。设变压器在时间t=0时刻合闸，可绘出电压为U、空投合闸角=0时的磁通变化曲线所示。
总磁通由剩磁、偏磁(暂态磁通)及稳态磁通三者组成。不难看出,在图1偏磁的情况下，如剩磁为正，则总磁通曲线向上平移，即磁路更易饱和，励磁涌流幅值会更大。如剩磁为负，则励磁涌流将被抑制。随着偏磁p的衰减，总磁通将逐步与稳态磁通s重合，变压器进入稳态运行。
分闸时变压器的偏磁和剩磁肯定不会导致变压器铁芯饱和。当变压器没有电容性负载时，如果根据前次的分闸角选择合适的合闸角，使偏磁与剩磁极性相反，铁心不饱和就没有励磁涌流，如铁心轻度饱和，则励磁涌流很小。
涌流抑制器的主要工作原理如图2所示。通过计算分/合闸时间从而控制变压器分/合闸角度来抑制涌流。通过采样器采集变压器的分/合闸指令，并记录本次合闸/分闸的时间点、各相当时的相位角。当涌流抑制器收到分/合闸指令时，先根据上次记录的各相的相位角历史数据和指令下达时间计算出可以有效抑制励磁涌流的合闸/分闸时间，并根据计算出的时间点发出分/合闸指令，以达到抑制励磁涌流的功能。
硬件设计如图3所示，设备设计有CPU处理模块板、MOSFET模块板、TA板（CT/PT模块）、电源板和总线板等。
(1) CPU处理模块板：提供系统总线和总控功能，处理合闸、分闸操作，测量断路器精确的合闸和分闸时间、加密狗控制、实现与上位机的通讯等。
(2) MOSFET模块板：接收CPU板的合闸、分闸命令，实现对外部断路器的控制。
单片机C8051FXXX采用流水线％的指令执行时间只需要1个或2个系统时钟周期；比标准的8051增加了中断数量达22个中断源；片内有64 KＢ程序存储器、4 KＢ XRAM并具有64 KＢ外部数据存储器接口；外部数据总线复用方式或非复用方式。
C8051F020数据接口包括：8个8 bit 双向I/O，其中P0～P3口具有位控功能，并通过编程可使其具有第二功能；1个硬件SMBus(与I2C兼容)接口；1个硬件SPI接口；2个硬件UART串口；5个通用定时器，1个专用看门狗定时器。
采用带有2线工业标准串行接口的非易失性FRAM产品FM24C512进行录波存储和汉字存储， FM24C512 是512 KB非易失性RAM，与工业标准24C512的 EEPROM的引脚兼容，易于开发，并以高达1 MHz的总线速度执行读操作和无须等待的写入操作。
基本电路原理设计如图5所示，由4片24C512组成存储系统。其中2片用于存放汉字库,另外2片24C512采用循环存储的方式进行过程录波，可对IA、I
系统上电后，MCU主控初始化程序开始运行，并进行初始化工作。初始化程序对MOSFET进行检查。MOSFET正常无误后初始化程序取出密码狗密钥，送交加密芯片AT88SC0104C进行验证。如果密钥正确，则AT88SC0104C进行对MCU主控程序动态解密。MCU开始执行加密主控程序。主控程序按照周期进行操作。
图6为通过断路器控制变压器空投时使用涌流抑制器的原理框图。涌流抑制器接收到合闸命令后，根据预先设置的三相断路器合闸时间及通过电压互感器二次电压获得的电压相位角测量值，第一时间发出合断路器命令。由断路器辅助接点向涌流抑制器提供测量断路器分、合闸时间的信号。考虑到辅助接点与主触头的动作时间差，涌流抑制器专门配有测量装置，在断路器脱离一次回路电源时测量这一时差的功能，作为修正断路器分、合闸时间之用。
[1] 葛宝明,王祥珩,苏鹏飞，等.电力变压器的励磁涌流判据及其发展方向[J].电力系统自动化,2003,27(32):1-5.
[2]乌云高娃,刘涤尘,叶念国.基于变压器励磁涌流成因的涌流抑制策略.武汉大学学报(工学版),2008(6):83-86.[3] 辜承林,陈乔夫,熊永前.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社,2001.
[6]林莘.永磁机构与与真空断路器[M].北京：机械工业出版社,2003.
[7]奥汉德利R C. 现代磁性材料原理和应用[M]. 北京：化学工业出版社, 2002.
