基于浮点数字信号处理器的线路保护测控装置的研究

论文摘要

随着中国城乡电网的发展,中小型水电厂和变电站日益增多,用户对电能质量提出了更高的要求,从而也对保护装置提出更高的要求。与此同时,微处理器性价比的增高和电子设计自动化工具的发展也为新一代微机保护装置的开发提供了便利条件。本论文是围绕基于浮点数字信号处理器(FDSP)的线路保护测控装置的研究这一中心任务而展开的。保护逻辑原理的正确性是继电保护能可靠动作的重要因素之一,本文采用自行研制的基于虚拟仪器的继电保护测试系统对中低压线路保护测控功能进行了验证,确保保护逻辑原理的正误与微机继电保护装置软硬件无关。研究论证了采用FDSP作为装置的中央运算处理单元(CPU)以克服单片机微机保护不足的可行性,以复杂可编程逻辑器件(CPLD)取代传统分立逻辑器件从而强化了硬件系统,提高了系统电磁兼容(EMC)性能。研制了基于大屏幕液晶的人机界面显示平台,提供了多种通讯方式,建立了以FDSP 和CPLD 为核心的微机继电保护硬件平台。软件系统层次化是软件可靠性的一个重要因素,本文提出了继电保护软件层次化思想,并利用高级C 语言模块化和FDSP 汇编语言简练高效的特点进行了编码实现。利用FDSP 在数字信号处理上的优势,优化改进了离散傅立叶变换(DFT)算法来提取信号特征量。提出并实现了继电器阵列控制思想,保护判断逻辑程序不直接驱动继电器,而由继电器控制模块统一驱动。研发了可移植的通用继电保护人机界面软件,提出了光标跟踪算法,在研制的硬件平台上实现了线路保护测控功能。装置的试验数据肯定了本文的研究成果。随着计算机技术和芯片技术的发展,基于嵌入式实时操作系统的微机继电保护装置将是电力系统微机继电保护的主流发展方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 综述
• 1.2 课题来源
• 1.3 论文主要工作及章节安排
• 2 中低压线路保护测控装置功能需求分析
• 2.1 线路保护功能
• 2.2 线路遥测,遥控,遥信功能
• 2.3 线路控制功能
• 2.4 其它附带功能
• 2.5 基于虚拟仪器技术的功能验证
• 2.6 本章小结
• 3 硬件系统研究
• 3.1 系统简述
• 3.2 CPU板块研究
• 3.3 信号量转换板研究
• 3.4 面板和电源板
• 3.5 频率测量与自动跟踪
• 3.6 电磁兼容处理
• 3.7 智能自检
• 3.8 本章小结
• 4 软件系统研究
• 4.1 系统简述
• 4.2 采样中断模块
• 4.3 保护中断模块
• 4.4 主循环模块
• 4.5 软件时间继电器和继电器阵列控制
• 4.6 FLASH存储器读写
• 4.7 软件开发环境
• 4.8 本章小结
• 5 装置试验与应用
• 5.1 试验设备
• 5.2 试验方法
• 5.3 试验及结果分析
• 5.4 装置应用
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录
• 附录2 攻读学位期间参与的研究工作
• 附录3 硬件系统部分原理图
• 附录4 软件系统部分源代码和流程图