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电力变压器微机继电保护装置设计
摘要本文设计了一个基于DSP的变压器微机继电保护装置。为了满足实时反映并处理故障的要求,设计中采用了具有快速处理能力的DSP芯片作为核心CPU,并配置了CAN总线连接口和RS485串行通信口以满足电力系统网络化管理的需要,这些由单片机控制完成。本文从功能配置,电气量输入,硬件结构,保护算法等方面对变压器保护的方案进行了设计。关键词:多CPU的结构方式,微机继电保护,DSP所谓多CPU的结构方式就是在一套微机保护装置中,按功能配置有多个CPU模块,分别完成不同原理的主保护和后备保护及人机接口等功能。这种多CPU结构方式的保护装置,如有任何一个模块损坏,均不影响其他模块保护的正常工作,有效地提高了装置的容错水平,防止了一般性硬件损坏而闭锁整套保护。多CPU结构的保护装置还提供了采取三取二保护启动方式,提高了保护装置启动的可靠性。另外还配置了一块带CPU管理模块,负责对保护(CPU)模块巡检、人机对话、监控系统、通信联络等功能。多CPU结构中某一种保护的工作原理同单CPU结构的保护基本相同。多CPU结构的保护装置中,每个保护CPU插件都可以独立工作,各保护之间不存在依赖关系。保护CPU的完整性和独立性提高了保护的可靠性。多CPU结构的保护装置,实质上是主从分布式的微机工控系统,人机接口部分是主机,完成集中管理及人机对话的任务。而单片机保护部分是四个智能从机,它们分别独立完成部分保护任务。保护装置系统结构图如图1所示,系统采用双CPU结构,分担保护测控和人机界面功能。采用16位DSP芯片进行保护测控的数据处理,保证了高性能实时算法的实现,提高了装置可靠性和整体性能。单片机(CPU2)用来处理人机接口问题,实现键盘输入和通信功能;CT采集变压器各侧的电流值,用于差动保护及零序电流保护各参数的计算;PT采集后备保护侧的电压值,用于后备保护中零序电压保护判断参数的计算;系统运行时,通过计算处理CTPT采集量,结合开关输入量(继电器的状态量)和控制字,作出相应保护判断,驱动相应继电器动并(或)发出报警信号,并记录下保护动作事件,以备故障分析用;人机接口部分的串口RS485和CAN通信口是为了满足变电站自动化系统的需要,可以与其他设备构成一个大型的网络。为了提高系统的集成度,采用CPLD完成CPU的外围电路设计。为了满足变压器保护实时性的要求,数据处理部分的CPU采用DSP来完成,这里选用TI公司的TMS320F206。人机接口模块部分的r
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