基于DSP的线路微机保护装置及其算法的研究

论文摘要

线路微机保护装置是一个具有继电保护功能的微机系统,是电力系统发展领域必不可少的保护设备。装置主要由数据采集单元、数据处理单元、开关量输入输出接口和通讯接口四大部分组成。本文在查阅了国内外相关文献资料和研究分析了国内外微机保护技术的发展历史、发展现状及发展趋势的基础上,设计了一套基于TMS320LF2407 DSP技术的微机保护装置。本文基于小波变换理论,针对输电线路中故障数据特征提取,进行了小波理论在其中的应用研究,并在实验验证中取得较好的效果。主要工作内容包括下面几个方面:论文首先论述了微机保护装置的研究意义。其次介绍了系统的总体设计方案,并对其中的数据采集、开关量输入输出、和通讯模块做了详细介绍,阐述了电路的设计方案,并对其中的串口通讯模块进行了调试。然后,本文还研究了小波分析理论,探讨了小波分析应用于电力系统微机保护算法时易发生频域混叠现象的原因,以及混叠现象较易发生的频带,提出了可以有效减轻频域混叠现象的改进的Morlet小波分析方法;并利用MATLAB仿真工具,对故障信号进行算法仿真,取得了比较好的效果,然后将代码移植到基于TI公司的DSP开发软件CCS平台,实现了硬件仿真。本文最后对于今后的工作进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的背景和意义
• 1.3 微机保护技术简介
• 1.4 微机保护装置的发展过程及国内外研究现状
• 1.4.1 硬件发展过程
• 1.4.2 软件发展过程
• 1.4.3 国外微机保护的研究现状
• 1.4.4 我国微机保护的研究现状
• 1.5 论文研究内容概述
• 1.6 本章小结
• 第二章 基于DSP 的微机线路保护硬件系统
• 2.1 概述
• 2.2 DSP 技术及其在微机线路保护中的应用
• 2.2.1 DSP 技术简介
• 2.2.2 DSP 芯片系统结构及其特点
• 2.3 基于TMS320LF2407 的微机线路保护硬件系统
• 2.3.1 TMS320LF2407 片内资源简介
• 2.3.2 数据采集单元
• 2.3.3 数字量输入/输出接口
• 2.3.4 通信单元设计
• 2.3.4.1 RS-232 接口设计
• 2.3.4.2 RS-485 接口设计
• 2.3.4.3 CAN 接口设计
• 2.4 串口通讯界面设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 小波分析理论
• 3.1 从傅立叶变换到小波变换
• 3.2 连续小波变换
• 3.3 离散小波变换
• 3.4 多分辨分析
• 3.5 Mallat 分解与重构算法
• 3.6 小波基的选择
• 3.6.1 小波基的性能研究
• 3.6.2 常用小波基简介
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于小波分析的微机保护算法
• 4.1 微机保护算法概述
• 4.2 常用微机保护算法简介
• 4.3 基于小波分析的微机保护算法
• 4.3.1 Morlet 复小波特性及其改进方法
• 4.3.2 应用Morlet 复小波分析故障信号特征参数
• 4.4 仿真算例
• 4.4.1 故障仿真信号的改进前后的Morlet 复小波分析
• 4.4.2 故障仿真信号频偏时的改进前后的Morlet 复小波分析
• 4.4.3 故障仿真信号存在分数次谐波的改进前后的Morlet 复小波分析.
• 4.5 Morlet 小波分析提取故障仿真信号参数的结果分析
• 4.5.1 相位分析
• 4.5.2 波形衰减分析
• 4.5.3 频偏分析
• 4.6 基于小波分析的微机保护算法的DSP 实现
• 4.7 微机保护算法在DSP 硬件平台上的实现
• 4.7.1 调试代码编译器CC（Code Composer）简介
• 4.7.2 DSP 软件的汇编语言开发
• 4.7.3 实验结果
• 4.8 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文的主要工作和结论
• 5.2 今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录