微机母线保护装置硬件平台的研究与开发

论文摘要

母线是电力传输的重要组成部分,母线保护的安全、可靠直接关系到电力系统的安全与稳定。母线保护的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。首先在分析了现行母线保护装置的特征和存在的缺陷,结合原电力工业部制定《微机母线保护装置通用技术条件“中华人民共和国电力行业标准”》的基础上,提出了研制新型微机母线保护装置的整体方案。其次,通过对现有高性能硬件进行性价比较,筛选出既能满足要求又可降低成本、保证精度、简化软件的设计方案---利用三个相对独立CPU作为主运算系统的模块化设计。根据整体硬件方案设计了管理板、差动/闭锁板、单元板的电路图。再次,为了实现三个独立模块CPU之间的数据信息传输,采用了一主二从的SPI传输方法,并编写了模块之间的通讯规约。采用的传输方案可极大地保证传输的速率和正确率。最后,本文研究了目前微机母线保护中受电流互感器饱和而使母线保护装置误动作这一难题。针对这一难题,在分析了电流互感器饱和时在各种阻抗下的波西安理工大学硕士学位论文形特点的条件下,提出了一种新的解决方法:利用小波原理和行波原理直接判断区外故障而不用判断电流互感器（TA）饱和的新方法。通过模拟分析表明,小波变换的优良特性能使母线保护装置准确地识别行波电流和电压的极性并可靠地判断出母线的区外故障,使其不受故障类型、故障初始角的影响。该方法还具有动作速度快,简单可靠和准确的特点、并且还避免了判断电流互感器（TA）饱和时刻的难点。 通过对研制开发的母线保护装置的测试表明,研制的母线保护装置硬件平台系统结构合理,扩展能力强,配置灵活,采样精度高。有效的解决了因TA饱和引起母线保护装置误动作这一难题。关键词:微机母线保护,DSP芯片,电流互感器饱和,小波变换,行波极性

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 综述
• 1.1 母线保护的意义
• 1.2 母线保护装置的发展现状
• 1.3 母线保护的应用和发展趋势
• 1.4 母线保护装置硬件的发展趋势
• 1.5 本论文的主要工作
• 2 母线保护装置的技术要求
• 2.1 母线保护装置的主要功能要求
• 2.2 母线保护装置的主要技术参数要求
• 3 微机母线保护装置的硬件平台设计
• 3.1 硬件组成概述
• 3.2 装置硬件设计性能
• 3.3 主要插件功能
• 3.3.1 闭锁/差动主机板
• 3.3.2 管理板
• 3.3.3 单元板
• 3.3.4 面板
• 3.4 抗干扰措施
• 4 微机母线保护装置硬件平台的软件设计（硬件初始化）
• 4.1 硬件平台初始化
• 4.2 硬件平台系统自检
• 4.3 主机板与管理板的通信
• 5 电流互感器饱和判断
• 5.1 电流互感器饱和过程和特性
• 5.2 目前已有的 TA抗饱和算法
• 5.3 小波变换及信号突变的检测原理
• 5.4 行波极性抗电流互感器饱和的思想
• 5.5 基于小波变换的区外故障判据
• 5.6 实例仿真
• 5.7 小结
• 6 装置测试
• 6.1 额定参数
• 6.2 交流回路过载能力
• 6.3 环境条件
• 6.4 电磁兼容
• 6.5 绝缘与耐压
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表情况