可编程继电保护装置的研究与应用

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1、可编程继电保护装置的研宄与应用(国网江苏省电力公司宿迁供电公司江苏宿迁223800)摘要：广域保护是近年来新兴的一个研究课题，它是建立在通信技术和计算机高速发展的基础上。越来越多数字化变电站的建设、通信技术的飞速发展，以及电力光纤通信网的推广应用，为建设基于实时广域信息的广域智能控制系统提供了物质条件。木文通过接入报文特点分析，多种CPU间通信方式比较，提出一种能够适应广域保护新要求的广域智能控制主机硬件结构。关键词：广域智能控制主机；交换机；通信方式；硬件结构0引言？随着电力系统自动化水平的进一步提高，新的设计方法不断出现，特别是对于输变电领域的微机保护装置，各个地区

2、电力运行部门形成的运行习惯差异大，工程需求变化多，因此，开发人员必须根据工程需求频繁进行程序修改，改造任务大，后续维护麻烦，很难满足可靠性要求。目前，国外的继电保护厂家如ABB、丙门子、GE等公司已经陆续将可视化逻辑编程用于电力行业的诸多领域，例如继电保护、相量测量装置(PMU)等。目前，国内也有部分厂家在这方面进行研究。由于采用了逻辑可视化编程，使得这些产品具有很强的灵活性和可靠性。1硬件平台架构设计1.1总体架构设计继电保护装置主要括数据采集部分、计算和逻辑处理部分和出口执行部分。另外还要包括监控和通信部分以管理、设置和监视装置。装置的原理结构图如图1所示：图1装置

3、原理结构图1.2主CPU模块主CPU模块是整个保护装置的核心，它完成模数变换、计算、逻辑判断等功能。主CPU模块把从交流采集模件传来的模拟信号转换成数字量，并从10控制总线接收10模件采集的开关量输入，汇总成装置的输入量。主CPU模块对输入量计算和分析，并根据定值判断装置应该作出的动作行为，通过10控制总线把命令发送到10模件执行。为了提高可靠性，主CPU模块输出一路启动幵关量去控制10模件以避免重要开关量输出误动作。在最重要得场合，还可增加一个冗余主CPU模块，用它来控制启动开关量输出，进一步提高可靠性。另外主CPU模块还要存储定值、事件信息和录波信息等输入输出信息。

4、主模块的核心处理器采用了FREESCALE公司的MPC8313。该CPU采用了高度集成的PowerQUICC处理器，最高主频333Mhz,16KI-Cache,16KD-Cache,提供32位的双倍数据速率(DDR1/DDR2)存储器控制器、16位局部总线和4个直接存储器访问(DMA)通道。1.3数据采集模块数据采集模块由低通滤波、冋路、模数转换器构、数字信号处理器(DSP)和双URAM组成。DSP控制多路转换幵关和模数转换器，将经过低通滤波的模拟量输入信号转换成数字量，DSP读取转换后的数字量并对其数字滤波后通过双URAM传输给主CPU模块。模数转换系统选用AD760

5、6芯片。AD7606是16位冋步采样模数数据采集系统(DAS),在AD7606内部的信号调理电路中，已经包含了低噪声、高输入阻抗的信号调理电路，其等效输入阻抗完全独立于采样率iL固定为IMohm。同吋输入端集成了具有40dB抗混叠抑制特性的滤波器，更是简化了前端设计，不再需要外部驱动和滤波电路。因此，二次互感器输出的信号无需再经过运放来缓冲就可以直接接入AD7606。图2交流采样电路1.4辅助CPU模块辅助CPU模块主要完成通信，显示以及电源监控等等辅助功能。辅助CPU模块在硬件选型上采用与主CPU模块一致。CPU本身自带2个网口，可用于双以太网通信。扩展了两个串口，一

6、个作为装置打印，另一个作为485总线，用于与上位机系统通信。CPU支持USBHost和USBDevice,USBHost主要用于程序更新以及数据备份等等，USBDevice主要用于现地装置的调试测试吋的高速通信。辅助CPU模块与主CPU模块采用同步串口进行通信。2系统软件设计2.1总体设计传统的保护功能是根据单一的继电保护原理配置的，用户可以配置的参数有保护功能的使能开关、定时器参数、比较逻辑阀值、出U类型以及与艽他保护、监控参量的闭锁开关。基于逻辑可编程技术平台的继电保护装置可以通过参数配置实现定制的保护原理，相对传统保护具有更大的灵活性和更强的扩展性。新技术平台在功

7、能上支持逻辑编程，支持测量量的配置，包括信号类型为电流、电压、频率、功率(有功、无功)、开关量等；运行模式为一相或三相以及测量输出为基波幅值真有效值，正、负或零序分量等，并提供了一个通用的保护判据逻辑而iL支持多种功能模块，从而可以灵活的构建用户自己的保护应用。软件部分主要分成两部分：编程调试系统以及装置内部的执行引擎部分。2.2编程调试子系统编程调试子系统是装置的开发调试平台，也是集成开发环境(IntegratedDevelopmentEnvironment,IDE)由以下功能模块组成:(1).编辑模块：主要为装置提供一个编辑环境，可以