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1、第27卷第1期电力自动化设备Vol.27No.12007年1月ElectricPowerAutomationEquipmentJan.2007基于DSP的微机保护综合实验装置设计王洪涛,周有庆,彭红海(湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082)摘要:提出了一种基于32位高性能数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812的多功能微机保护综合实验装置的设计方案。硬件方面在综合考虑各种实际微机保护装置硬件结构特点的基础上提出了一种通用型硬件平台的设计方案;软件方面采用代码在线更新和上电自举的设计方法实现对不同保护功能的软件配置。
2、通过PC机远程下载不同的保护程序和相应的监控程序,装置可以实现包括各种电压等级的线路保护、母线保护、变压器保护等多种保护功能。实际运行和使用证明该装置具有较强的实用性。关键词:微机保护;数字信号处理器;在线更新;综合实验装置中图分类号:TM774文献标识码:B文章编号:1006-6047(2007)01-0097-040引言1装置整体方案设计与传统的继电保护装置相比,微机保护装置由装置的整体硬件结构采用目前主流微机保护装于其在性能和可维护性方面的巨大优势得到了越来置的结构形式,并且尽量通用化和模块化。硬件部越广泛的应用[1]。尤其是近年
3、来,随着计算机硬件尤分包括保护模块、监控模块、开入/开出模块、模拟量其是数字信号处理器(DSP)技术的迅猛发展,微机输入模块和电源模块5大部分。各模块之间通过光保护技术得到了硬件方面的有力支持,性能进一步电隔离或串行通信线连接,互相之间尽量减少直接提高。目前的微机保护装置运算速度越来越快,可的电气联系,同时,由于采用的DSP芯片片上有丰靠性越来越高,维护调试更加方便,灵活性更大,经富的外设资源,因此大幅减少了片外资源的扩展,从[2]济性越来越好。目前,我国的继电保护装置正经历而提高了系统的可靠性和抗干扰能力[6]。着大规模的微机化改造,
4、电力系统保护装置的全面微针对不同的保护功能,软件方面设计了多套不机化已经是一个不可逆转的潮流。然而,由于应用同的保护与监控程序。每一套保护程序和监控程序于现场的微机保护装置种类繁多、功能各异,而且成均是一个独立完整的程序,其中保护部分程序包括本都相对较高,因此,如何尽快熟悉各种微机保护装保护模块的硬件初始化与驱动程序、软件初始化、各置的原理和操作成为运行人员以及高等院校相关专种保护算法与保护逻辑功能的实现以及各种通信接业师生的一大难题。口的驱动与协议;监控部分程序包括监控模块的硬目前,微机保护实验培训装置的解决方案都比件初始化与驱动、软
5、件初始化、各种通信接口的驱动较复杂,而且其结构与实际微机保护装置有很大差与协议以及针对不同保护的显示程序等。各功能代距,虽然可以完成各种保护功能与操作的演示,但由码通过PC机的RS-232串口在线下载到实验装置于其软件系统复杂,用户很难在其硬件平台上进行的EEPROM中,利用DSP芯片的上电自举功能,保底层软件的开发与测试等操作[3-5]。文中提出了一种护装置加载新的代码到片外RAM区,实现了装置向通用化硬件平台+软件在线更新的设计方法,采用另一种保护功能的转变。32位的高性能DSP芯片TMS320F2812作为主处通过与微机保护测试仪
6、和PC机的配套使用,装理器,设计了一套可以实现包括多种保护功能的综置可以完成多种保护功能。用户还可以开发自己的合实验装置,并且将每种保护与监控软件独立成代码程序,通过PC机下载到装置中进行测试。整个模块。通过下载不同的软件,可以实现目前常用系统的原理框图如图1所示。的多种保护功能,从而为解决电力系统微机保护2通用化硬件平台各模块设计实验和培训问题提供了一条新思路。同时,由于各种功能的微机保护装置除了软件设计方面的各模块功能相对独立和单一,在硬件驱动函数模差异,在硬件方面的要求也不尽相同,这就需要结合板的基础上,用户可以比较容易地进行新功
7、能代实际情况综合考虑,力求设计一种能够实现各种功码的编写和测试,从而大大拓展了其应用范围。能的通用化硬件平台。收稿日期:2006-02-27;修回日期:2006-06-17系统采用TI公司的TMS320F2812作为主处电力自动化设备第27卷220V交流输入得所需要的有关电气参数和状态信息。为了满足不电源模块同的通信需求,监控模块扩展了1路RS-232通信接口、1路RS-485通信接口、1路CAN通信接口和1+24V+5V1+5V2+5V3路以太网口通信口与外界进行通信。所有对外的通开入16路光隔1路RS-信号开入量232通信信均通过高
8、速光电隔离芯片HCPL-063A与外部进开入/开微出模块1路RS-外行接口,从而使系统的稳定性和抗干扰能力大为增强。机开出16路光部保信号隔开出量485通信通RS-232不同功能的微机保护装置的人机界面部分
