基于DSP的微機(jī)距離保護(hù)的研究與開發(fā).pdf

1、繼電保護(hù)裝置是一種反應(yīng)電力系統(tǒng)故障狀態(tài)和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘和發(fā)出信號的設(shè)備。在現(xiàn)代電網(wǎng)中，隨著超高壓、大容量、遠(yuǎn)距離輸電線路的不斷增多，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高、更嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的基于單片機(jī)等低位數(shù)處理器的保護(hù)裝置應(yīng)用于高壓線路保護(hù)時(shí)，存在運(yùn)算速度慢、存儲量小、可靠性低等缺點(diǎn)，很難滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展需要。 本課題在總結(jié)了輸電線路微機(jī)保護(hù)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了國內(nèi)現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)硬件的現(xiàn)狀，通過

2、對比各種處理器芯片的性能特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代高壓輸電線路的要求，對保護(hù)裝置的核心處理器進(jìn)行了選型，確定了DSP+ARM雙CPU的硬件保護(hù)方案。本設(shè)計(jì)以合眾達(dá)公司生產(chǎn)的SEED-DPS2812M工控板實(shí)現(xiàn)保護(hù)CPU功能，主要負(fù)責(zé)A/D采樣、開關(guān)量輸入、數(shù)字濾波、繼電保護(hù)測量元件、邏輯功能、保護(hù)定值管理、信號輸出、跳合閘輸出等功能：采用M2020-N20嵌入式工控板實(shí)現(xiàn)管理CPU功能，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控、保護(hù)啟動元件、觸摸屏控制、液晶顯示、RS23

3、2通信、調(diào)度以太網(wǎng)通信等功能。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)等間隔采樣，設(shè)計(jì)了頻率跟蹤電路，依據(jù)頻率變化實(shí)時(shí)調(diào)整采樣間隔。本設(shè)計(jì)硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊、開關(guān)量輸入輸出等模塊進(jìn)行了詳細(xì)的說明，完成了硬件電路的設(shè)計(jì)。 針對保護(hù)算法和測控算法在準(zhǔn)確性、響應(yīng)速度等方面的側(cè)重點(diǎn)的不同，對兩種算法所采用的采樣點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了選擇。通過比較各種微機(jī)保護(hù)算法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用經(jīng)過一次差分后的傅氏算法，能夠有效地減小衰減的直流分量的影響；采用遞推傅立葉算法

4、，可以滿足實(shí)時(shí)性要求，用于實(shí)時(shí)顯示線路參數(shù)的計(jì)算。 裝置的軟件設(shè)計(jì)遵循模塊化，自頂向下的設(shè)計(jì)思路，軟件整體分為主程序、中斷服務(wù)程序和故障處理程序三大部分，并對各部分的流程做了詳細(xì)的說明。針對高壓線路保護(hù)的特點(diǎn)和本裝置設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹了故障處理程序中各種保護(hù)功能的配置。相間距離保護(hù)采用準(zhǔn)四邊形特性的阻抗繼電器，具有較好的抗過渡電阻能力和躲負(fù)荷的能力，采用零序電流保護(hù)動作于接地故障，具有簡單可靠，動作速度快的優(yōu)點(diǎn)。