可編程繼電保護(hù)裝置的研究與應(yīng)用

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1、可編程繼電保護(hù)裝置的研宄與應(yīng)用(國網(wǎng)江蘇省電力公司宿遷供電公司江蘇宿遷223800)摘要：廣域保護(hù)是近年來新興的一個(gè)研究課題，它是建立在通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)高速發(fā)展的基礎(chǔ)上。越來越多數(shù)字化變電站的建設(shè)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及電力光纖通信網(wǎng)的推廣應(yīng)用，為建設(shè)基于實(shí)時(shí)廣域信息的廣域智能控制系統(tǒng)提供了物質(zhì)條件。木文通過接入報(bào)文特點(diǎn)分析，多種CPU間通信方式比較，提出一種能夠適應(yīng)廣域保護(hù)新要求的廣域智能控制主機(jī)硬件結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：廣域智能控制主機(jī)；交換機(jī)；通信方式；硬件結(jié)構(gòu)0引言？隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提高，新的設(shè)計(jì)方法不斷出現(xiàn)，特別是對(duì)于輸變電領(lǐng)域的微機(jī)保護(hù)裝置，各個(gè)地區(qū)

2、電力運(yùn)行部門形成的運(yùn)行習(xí)慣差異大，工程需求變化多，因此，開發(fā)人員必須根據(jù)工程需求頻繁進(jìn)行程序修改，改造任務(wù)大，后續(xù)維護(hù)麻煩，很難滿足可靠性要求。目前，國外的繼電保護(hù)廠家如ABB、丙門子、GE等公司已經(jīng)陸續(xù)將可視化邏輯編程用于電力行業(yè)的諸多領(lǐng)域，例如繼電保護(hù)、相量測量裝置(PMU)等。目前，國內(nèi)也有部分廠家在這方面進(jìn)行研究。由于采用了邏輯可視化編程，使得這些產(chǎn)品具有很強(qiáng)的靈活性和可靠性。1硬件平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)1.1總體架構(gòu)設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置主要括數(shù)據(jù)采集部分、計(jì)算和邏輯處理部分和出口執(zhí)行部分。另外還要包括監(jiān)控和通信部分以管理、設(shè)置和監(jiān)視裝置。裝置的原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：圖1裝置

3、原理結(jié)構(gòu)圖1.2主CPU模塊主CPU模塊是整個(gè)保護(hù)裝置的核心，它完成模數(shù)變換、計(jì)算、邏輯判斷等功能。主CPU模塊把從交流采集模件傳來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并從10控制總線接收10模件采集的開關(guān)量輸入，匯總成裝置的輸入量。主CPU模塊對(duì)輸入量計(jì)算和分析，并根據(jù)定值判斷裝置應(yīng)該作出的動(dòng)作行為，通過10控制總線把命令發(fā)送到10模件執(zhí)行。為了提高可靠性，主CPU模塊輸出一路啟動(dòng)幵關(guān)量去控制10模件以避免重要開關(guān)量輸出誤動(dòng)作。在最重要得場合，還可增加一個(gè)冗余主CPU模塊，用它來控制啟動(dòng)開關(guān)量輸出，進(jìn)一步提高可靠性。另外主CPU模塊還要存儲(chǔ)定值、事件信息和錄波信息等輸入輸出信息。

4、主模塊的核心處理器采用了FREESCALE公司的MPC8313。該CPU采用了高度集成的PowerQUICC處理器，最高主頻333Mhz,16KI-Cache,16KD-Cache,提供32位的雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR1/DDR2)存儲(chǔ)器控制器、16位局部總線和4個(gè)直接存儲(chǔ)器訪問(DMA)通道。1.3數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊由低通濾波、冋路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和雙URAM組成。DSP控制多路轉(zhuǎn)換幵關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將經(jīng)過低通濾波的模擬量輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，DSP讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量并對(duì)其數(shù)字濾波后通過雙URAM傳輸給主CPU模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)選用AD760

5、6芯片。AD7606是16位冋步采樣模數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS),在AD7606內(nèi)部的信號(hào)調(diào)理電路中，已經(jīng)包含了低噪聲、高輸入阻抗的信號(hào)調(diào)理電路，其等效輸入阻抗完全獨(dú)立于采樣率iL固定為IMohm。同吋輸入端集成了具有40dB抗混疊抑制特性的濾波器，更是簡化了前端設(shè)計(jì)，不再需要外部驅(qū)動(dòng)和濾波電路。因此，二次互感器輸出的信號(hào)無需再經(jīng)過運(yùn)放來緩沖就可以直接接入AD7606。圖2交流采樣電路1.4輔助CPU模塊輔助CPU模塊主要完成通信，顯示以及電源監(jiān)控等等輔助功能。輔助CPU模塊在硬件選型上采用與主CPU模塊一致。CPU本身自帶2個(gè)網(wǎng)口，可用于雙以太網(wǎng)通信。擴(kuò)展了兩個(gè)串口，一

6、個(gè)作為裝置打印，另一個(gè)作為485總線，用于與上位機(jī)系統(tǒng)通信。CPU支持USBHost和USBDevice,USBHost主要用于程序更新以及數(shù)據(jù)備份等等，USBDevice主要用于現(xiàn)地裝置的調(diào)試測試吋的高速通信。輔助CPU模塊與主CPU模塊采用同步串口進(jìn)行通信。2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的保護(hù)功能是根據(jù)單一的繼電保護(hù)原理配置的，用戶可以配置的參數(shù)有保護(hù)功能的使能開關(guān)、定時(shí)器參數(shù)、比較邏輯閥值、出U類型以及與艽他保護(hù)、監(jiān)控參量的閉鎖開關(guān)?；谶壿嬁删幊碳夹g(shù)平臺(tái)的繼電保護(hù)裝置可以通過參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)定制的保護(hù)原理，相對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)具有更大的靈活性和更強(qiáng)的擴(kuò)展性。新技術(shù)平臺(tái)在功

7、能上支持邏輯編程，支持測量量的配置，包括信號(hào)類型為電流、電壓、頻率、功率(有功、無功)、開關(guān)量等；運(yùn)行模式為一相或三相以及測量輸出為基波幅值真有效值，正、負(fù)或零序分量等，并提供了一個(gè)通用的保護(hù)判據(jù)邏輯而iL支持多種功能模塊，從而可以靈活的構(gòu)建用戶自己的保護(hù)應(yīng)用。軟件部分主要分成兩部分：編程調(diào)試系統(tǒng)以及裝置內(nèi)部的執(zhí)行引擎部分。2.2編程調(diào)試子系統(tǒng)編程調(diào)試子系統(tǒng)是裝置的開發(fā)調(diào)試平臺(tái)，也是集成開發(fā)環(huán)境(IntegratedDevelopmentEnvironment,IDE)由以下功能模塊組成:(1).編輯模塊：主要為裝置提供一個(gè)編輯環(huán)境，可以