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