基于新型DSP芯片的继电保护装置及组网设计

论文摘要

由于目前环网柜等小型柜体对于测控保护装置的宽度和深度都有严格的要求,并且在功能和性能上的要求也越来越高,而国内合适这类应用的继电保护装置相对较少。本文根据配电系统环网柜的应用现状,基于保护装置的应用需求,设计了一款结构紧凑、成本低廉、功能齐全的测控保护装置。本文首先从硬件平台设计入手,介绍了新型DSP芯片TMS320F28035的优点,并分析了在本设计中的应用优势。其CLA功能在本设计中起到了至关重要的作用,它使得AD采样任务从主CPU中脱离出来,这样不但减轻了CPU的负荷,而且在装置整体性能上也得到了很大的提升。其他元器件的选择也充分考虑到了环网柜的应用特点,比如继电器等。在功能上,本装置提供了6路开关量的输入和5路继电器的输出,并且配合了指示灯、按键和OLED作为人机接口的硬件平台。在软件设计过程中,采用面向对象的设计思想,运用C++高级编程语言对各项功能模块进行对象化编程。设备信息查看和参数设置等功能则采用菜单的方式进行组织,方便用户进行独立配置。最后,在通信组网设计中,我们采用基于GPRS网络和Internet网络的通信方式,通过SCADA-NT后台监控软件进行数据通信和处理,并提供了图形化编程功能,方便后台监控系统的搭建。各项功能的测试结果表明,本文设计的环网柜测控保护装置具有较高的实时性、可靠性和安全性,适合于工业现场的实际应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图清单
• 表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 继电保护行业的发展现状
• 1.2 继电保护技术的发展趋势
• 1.2.1 微机化
• 1.2.2 网络化
• 1.2.3 保护、控制、测量、数据通信一体化
• 1.2.4 智能化
• 1.3 环网柜的应用现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 硬件平台设计
• 2.1 硬件总体设计
• 2.2 DSP 芯片的选择
• 2.2.1 电源输入设计
• 2.2.2 复位及时钟
• 2.2.3 JTAG 调试接口设计
• 2.3 互感器信号采集及AD 模块设计
• 2.3.1 保护和测量CT 电路设计
• 2.3.2 测量PT 电路设计
• 2.3.3 AD 采集
• 2.4 频率采集模块设计
• 2.5 GPIO 模拟总线结构设计
• 2.5.1 指示灯电路设计
• 2.5.2 按键电路设计
• 2.5.3 OLED 显示电路设计
• 2.6 SPI 总线扩展通用并行I/O 设计
• 2.6.1 继电输出电路设计
• 2.6.2 开关量输入电路设计
• 2.7 I2C 总线接口设计
• 2.8 SCI 总线接口设计
• 2.9 本章小结
• 第三章 软件设计
• 3.1 系统启动
• 3.1.1 软件开发平台介绍
• 3.1.2 BOOT ROM 介绍
• 3.1.3 系统启动过程介绍
• 3.1.4 存储器分配
• 3.1.5 C 代码初始化
• 3.2 应用程序框架设计
• 3.2.1 装置功能介绍
• 3.2.2 软件运行初始化介绍
• 3.2.3 EMBAPPNT 软件平台介绍
• 3.2.4 中断处理介绍
• 3.2.5 底层驱动程序设计
• 3.2.5.1 模拟总线驱动
• 3.2.5.2 SPI 接口驱动
• 3.2.5.3 I2C 接口驱动
• 3.2.5.4 SCI 接口驱动
• 3.3 CLA 功能实现
• 3.3.1 CLA 功能的组织形式
• 3.3.2 CLA 功能的实现流程
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统信息管理
• 4.1 设备信息管理
• 4.2 数据管理
• 4.3 事件管理
• 4.4 显示菜单管理
• 4.4.1 测量数据子菜单
• 4.4.2 开关量状态子菜单
• 4.4.3 保护功能子菜单
• 4.4.4 菜单组织结构
• 4.5 本章总结
• 第五章 组网设计
• 5.1 GPRS 模块选择及组网方式选择
• 5.2 通信协议设计
• 5.3 SANDA-NT 后台监控集成
• 5.3.1 SCADA-NT 监控系统结构
• 5.3.2 环网柜组网、通信及处理
• 5.4 本章小结
• 第六章 功能及性能测试
• 6.1 硬件平台测试
• 6.2 软件测试
• 6.3 装置性能测试
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的主要论文