薛永强[1]2003年在《新型微机保护装置硬件平台的设计》文中研究说明电力工业的发展和微机继电保护相关科学技术的进步都给微机继电保护装置的研制提出了前所未有的机遇与挑战。微机继电保护装置结构上不断优化，功能上不断增强，应用上更为灵活，“继电保护装置”的功能有了较大的延拓。世界上知名自动化系统供应商不断推陈出新，研发了许多优秀的微机继电保护装置平台。国内在80年代开始研制微机继电保护装置，许多高校、科研单位、制造厂家以及运行部门在学习和借鉴国外先进技术的同时，共同努力开发了更加符合国情的微机继电保护装置，并成功应用于变电站自动化系统中。微机继电保护和变电站自动化系统的推广，对新型微机继电保护装置的设计与研制提出了许多新的问题和更高的要求。本文在借鉴国内外微机继电保护发展的成功经验基础之上，紧跟与继电保护相关的高新技术，分析并实现了新型继电保护硬件方案。 为了装置设计、制造、安装、运行、维护的简单便捷，新型微机继电保护装置设计应更为简单、通用。在设计新型微机继电保护装置的智能部分时，调研比较了几种智能控制部分设计方案。最终选定美国MOTOROLA公司最新推出的微控制器。最终设计方案不仅可大幅提升装置的性能，而且可获得优异的性价比。所选微控制器支持高级语言编程，简化了软件的开发、维护工作；同时高级语言编程易于实现软件的模块化设计，方便实现可编程逻辑等功能，使装置设计更为灵活、通用。在新型继电保护装置研制过程中，着重考虑了采用一些专用芯片来实现开入、开出功能，引入鼠标的概念，提出用USB盘转移报告节省打印机的想法。本文的主要内容包括以下几个方面： 1、本文广泛收集和分析了国内外微机继电保护资料，阐述了对课题的洲悦刀民习‘兀J吮学硕d匕花开究生学位论j忆 研究意义。在综述了国内外继电保护之后，提出了本文研究的主要 内容。 在进行智能单元硬件设计时，比较了几种不同的实现方案，最终确 立了将保护功能与其它附属功能剥离的设计方案，设计了本保护装 置的智能硬件部分。 数据采集方面，比较了VFC与逐次逼近型A/D，片内A刃与片外 A了D的优缺点，考虑到将来的功能扩展和通用性设计了本装置的数 据采集系统。 在开人、开出回路设计方面，分析了传统开人、开出的不足之处， 提出了对开人、开出回路进行改进的创新想法，设计了更为简洁、 可靠的开人、开出电路。 将鼠标的概念引人微机保护装置，替代了传统的按键式操作，提出 了鼠标的解决方案。针对目前微机保护的发展趋势，选用了240 128 的大液晶显示屏，设计了本装置的人机交互界面。 针对变电站特殊的电磁场环境，研究了微机继电保护装置的抗干扰 问题。最后本文就硬件设计方面，提出改善微机继电保护装置可靠 性的若干措施。
王凯[2]2015年在《基于μC/OS-Ⅱ的新型微机保护测控装置开发》文中提出随着智能电网的不断发展,变电站综合自动化的程度要求也不断提高。微机保护测控装置是变电站综合自动化系统中不可或缺的组成部分。近年来,嵌入式实时操作系统因其实时性和高可靠性而被微机保护等自动化设备广泛采用。本文深入地研究了嵌入式实时操作系统μC/OS-II,并成功将其应用于基于STM32平台的微机保护测控装置上,实现了变电站综合自动化系统对微机保护测控装置的多种功能需求。本文在研究了大量国内外文献的基础上,分析了微机保护测控装置的功能和性能需求,提出了一种基于嵌入式实时多任务操作系统μC/OS-II和STM32平台的微机保护测控装置设计方案。硬件方案中,本文选择了32位微控制器STM32F205ET6作为CPU,完成了包含12路模拟量、32路开入、16路开出通道和RS485、RS232、以太网等多个通讯接口和打印接口的一整套硬件电路设计。软件方案中,本文在STM32平台上完成了μC/OS-II的移植,并在此基础上实现了多任务应用程序的开发。在具备基本保护功能的同时,该装置集成了故障录波功能,支持Modbus和103等通讯协议,并可根据现场需求对装置进行功能扩展。基于该方案设计的微机保护测控装置价格低、体积小,并具备良好的可靠性、实时性、可扩展性和安全性,满足变电站自动化系统的工程技术要求,也已通过测试并在现场投入使用。
曹团结[3]2006年在《高压线路新型微机保护装置的研究与开发》文中进行了进一步梳理随着我国高压电网建设的快速发展特别是特高压电网建设拉开序幕,电力系统对高压线路保护装置有了新要求。本课题以高性能硬件平台为基础,研究和开发了旨在适应电力系统新要求的新型高压线路微机保护装置。论文首先对微机线路保护的研究现状以及新进展进行了综述和分析,然后介绍了新型保护装置的设计原则与目标、本项目总体设计方案、硬件结构、主要模件的特点以及保护装置的功能配置。光纤纵联差动保护和距离保护是装置的核心功能。论文研究了现有的各种光纤差动保护数据同步的方法,重点探讨了利用插值实现差动保护数据同步的方法;分析了稳态相量差动、工频变化量差动、零序差动、采样值差动以及基于相关分析的差动保护的性能特点,设计了一个可靠实用的差动保护配置方案;随后重点分析了TA暂态误差与饱和的特征、TA饱和与TA断线对差动保护的影响,论文提出了利用附加制动区法检测TA饱和并闭锁差动保护的方案。距离保护是本项目的另一个重要内容,论文对常用的动作方程式与测距式(解微分方程式)距离继电器作了分析对比,对可变姆欧特性距离继电器、接地距离继电器、工频变化量距离继电器的性能、距离保护的振荡闭锁问题谈了一些看法,确定了装置距离保护的若干关键因素。软件设计是保护装置研制过程中的工作重点,在软件设计中,采用了基于逻辑而非流程的软件设计思想。该方法摒弃了传统的基于流程图的设计思路,将软件的时序与逻辑分离,使得模块性好,结构清晰,开发维护方便。文中还列出了整个保护程序的分层式模块化project架构。高压线路新型微机保护装置样机研制已完成,关键的EMC试验已通过,基本功能已经通过初步静态测试,整体性能达到了设计目标。论文最后指出了后续工作内容。
高劢[4]2001年在《新型微机保护硬件方案的研究与设计》文中研究表明微电子和计算机技术的迅猛发展对微机继电保护设计产生了深远的影响。本文在广泛收集和分析国内外微机继电保护资料基础之上，探讨了新型微机继电保护装置硬件的研究与设计。本文的主要内容包括以下几个方面： 1、本文广泛收集和分析国内外微机继电保护设计研究资料，阐述了课题的研究意义。在综述了国内外微机继电保护之后，提出本文研究的主要内容。 2、本文结合微机继电保护要求，比较分析了VFC型模数转换器（A/D）和逐次逼近型A/D、A/D采样前置电路以及几种A/D与CPU的接口方式，并设计了保护装置的数据采集系统。 3、在进行智能单元硬件设计时，比较了几种不同的实现方案。结合课题要求设计了装置智能硬件部分。另外，本文灵活应用了存储器技术和编译原理，实现了系统内可编程（ISP），其对自控系统产品的样机研制、生产制造和现场升级等都有积极的意义。 4、在硬件设计研究方面，论文探讨了微机继电保护设计方案的可靠性；针对变电站特殊的电磁场环境，研究了微机继电保护装置的抗干扰问题。最后论文就硬件设计研究，提出改善微机继电保护装置可靠性的若干措施。
王阳光[5]2006年在《基于数字信号处理器的微机继电保护通用硬件平台的研究》文中研究说明随着微机保护的发展,一些新的改善继电保护性能的原理和方案,特别是基于故障波形特征或者高频分量的保护原理,以及神经网络和模糊集原理的智能保护方案,受到更多的重视并逐步得到实际应用;这也对微机保护装置硬件提出了更高的要求。集成电路和计算机技术的飞速发展,为微机保护装置硬件平台的发展提供了条件,因此构建结构更加合理,性能更加完善的微机保护装置硬件平台已成为当务之急。本文就是在此基础之上设计了一套基于数字信号处理器的新型微机保护装置的硬件平台。本文在全面研究分析国内外有关微机保护装置的资料的基础之上,对当前微机保护装置各个方面存在的问题进行了分析,由此提出了由复杂可编程逻辑器件加数字信号处理器构成微机保护装置硬件平台的方案。在文中着重阐述了可编程逻辑器件在微机保护装置中的应用,并重点介绍了一种基于等精度的硬件测频电路的设计;在数据采集方面,比较了电压频率转换与逐次逼近型模数转换(A/D)的优缺点,提出了一种高速的数据采集系统;对装置的通信系统进行了研究,考虑到装置本身以及变电站自动化的要求,为装置配置了串口通信与以太网通信接口;分析了传统开入、开出电路的不足之处,提出了对开入、开出回路进行改进的创新想法,利用专用的开入、开出芯片设计了更为简洁、可靠的开入、开出电路。文章的最后对全文进行了总结,并对存在的问题进行了说明,提出了一些改进的措施。采用数字信号处理器构成的微机保护装置,使系统的运算能力和运算速度等到了很大的提高,为复杂程序设计奠定了基础。同时,复杂可编程逻辑器件的应用,简化了电路的设计,增强了装置的灵活性与可靠性。该装置的完成为微机保护提供了一套通用的硬件平台。
曹飞飞[6]2007年在《大容量单芯片微机继电保护装置解决方案研究》文中进行了进一步梳理随着电力系统稳定运行以及规模的不断扩展,对微机继电保护提出了更高的要求。微电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展,为设计出高性能的微机继电保护装置提供了有力支持。作者在阅读大量文献和深入分析有关微机保护资料的基础上,本文提出一种新型的大容量单芯片高性能微机保护装置解决方案。充分借鉴SOC设计技术,采用从“中间到两头”的系统化设计思想,提出微机继电保护装置研究方向与设计原则。从提高集成度、内置大容量存储、提高处理能力几个方面按照分布集中式控制方式阐述单芯片系统的解决方案。采用模块化设计,将网络化通讯、系统冗余设计、抗干扰设计综合考虑,对微机继电保护的单芯片解决方案开展研究工作,并对其中关键部分的功能与实现进行了详细说明。文章从工程角度出发介绍了基于单芯片可适用于母线保护以及高压、超高压线路保护的微机继电保护装置的硬件平台结构和保护装置配置框结构。
黄雄[7]2004年在《超高压输电线路微机保护与故障测距新技术研究》文中指出随着电力系统规模的不断扩大,高压和超高压电网迅速发展,对输电线路保护和测距装置提出了更高的要求。计算机、通信以及相关技术的进步,为微机继电保护的发展提供了良好的基础。因此利用现有计算机和通信技术,研究和开发高性能的超高压微机线路保护和故障测距装置具有重要的现实意义和广阔的应用前景。论文首先对继电保护的发展历史和研究现状以及新进展进行了综述性介绍,分别综述微机线路保护和线路故障定位技术的发展情况,并对微机保护的发展方向进行了探讨。在此基础上借鉴超高压线路保护丰富的现场运行经验,利用新提出的保护原理算法和新型的硬件平台,从高压线路的运行要求和现场实际需要出发,设计研制了一套完整的高压线路保护装置,论文重点阐述超高压线路保护的技术方案及其实现,方案包括多种不同原理的保护,保护软件采用基于逻辑图的设计思想和分层模块化的结构,可以实现功能灵活配置和丰富拓展,保证装置在系统各种运行工况下可靠运行。装置还提供了友好的人机接口,方便用户对保护系统的监控和管理。线路保护装置配备了功能完善的上层监控和分析调试软件系统,提供了保护逻辑流程的透明化分析等多种分析功能,论文分析介绍了其软件系统设计及其实现、功能配置和通信协议。新型超高压线路微机保护装置开发完成后,需要进行了全面的静态和动态模拟测试,论文介绍了动模试验的主要内容和试验结果,对试验结果进行了分析,并对动模试验中出现的主要问题进行了分析,给出了解决方案。动模试验结果表明,装置硬件可靠,软件性能优良,上层监控分析系统功能齐全,方便实用,保护的各项功能均达到了系统设计要求。超高压线路的故障测距是继电保护的一种重要组成部分,论文对采用稳态量的故障测距算法进行了总结,并提出了一种新型简单实用的平行线双端测距算法,仿真分析表明该算法精度高,适用于任何复杂的故障类型;该算法也适用于单回线双端测距,仿真分析和实测数据证明其简单适用,测距精度高。行波测距是目前比较活跃的研究方向,论文在综述行波测距研究现状的基础上,对新型行波综合定位系统的现场实测数据进行了系统地分析,提出了CVT的高频暂态模型,并对此模型的频率响应和交流暂态响应进行了仿真分析,分析表明在考虑了CVT的杂散耦合电容后可以利用CVT获取电压行波实现行波测距。
陈立[8]2002年在《微机保护硬件平台的研究》文中进行了进一步梳理随着微机继电保护的发展，一些新的保护原理和方案，特别是基于故障波形特征(暂态分量)或高频分量的保护原理，以及基于ＡＮＮ(人工神经网络)和模糊集理论的智能保护方案对微机继电保护装置设计提出了更高的要求。本文在广泛收集了有关微机保护硬件平台资料的基础上，提出了新微机继电保护装置硬件平台的方案与设计。本文的主要内容包括以下几个方面：1. 本文广泛收集了有关微机保护硬件平台的资料，并查阅了国内各微机保护生产厂家的产品说明书，明确了开展本课题的意义，提出了本文研究的主要内容。2. 对微机保护硬件平台几个主要方面如CPU、数据采集和通信方式等进行了探讨，针对传统微机保护硬件平台存在的缺点以及为了适应电力系统发展对微机保护的要求，提出了新微机继电保护硬件平台的"通用"模块化设计方案。3. 在逻辑运算模块中，对保护CPU提出了几种方案进行了比较，本文采取了"基于RISC（精简指令集结构）技术的微处理器"方案进行研究，该方案采用的是Motorola公司的MPC555芯片，并重点对SPI（串行外围接口）和CANbus现场总线在硬件平台中的应用进行了探讨。4. 作为硬件平台的一部分，本文对开入开出板做了详细的研究，对开入和开出回路都均出了一些全新的硬件方案和自检措施。5. 为了提高微机保护装置的可靠性，本文对微机保护的电磁骚扰问题进行了探讨，并重点对微机保护装置开关电源的干扰机理进行了研究，并提出了一些抗干扰的措施。
王岳锋[9]2011年在《基于DSP与ARM双处理器的微机继电保护装置的研究》文中研究表明智能电网已经是当今世界电力系统发展的最新趋势。“十二五”期间,国家电网公司将以建设坚强智能电网,推进电网发展方式转变为目标,对现有电网的改造和增容已经成为我国电力系统建设的头等大事。配电网络作为智能电网中重要的一个环节,与用户的联系十分紧密,对用户的影响也是最直接的。传统的微机保护已经难以满足配电网智能化和自动化的需求了。因此,研究新型的微机继电保护应用于配电网络势在必行。本课题在充分分析和吸收国内外微机保护装置先进技术和经验,总结了传统微机继电保护的不足与微机保护的发展趋势的基础上,开发一套基于DSP与ARM双处理器的微机继电保护装置。该装置集保护、测量、控制、监测、通讯等功能于一体。在对微机保护装置具体需要实现的功能进行分析基础上,提出了本装置的硬件总体方案。装置在硬件上采用了DSP+ARM双CPU结构,以TI公司的DSPTM320C5402为保护核心,实现数据采集、数据处理以及保护功能。以ATMEL公司的ARM9芯片AT91RM9200为控制核心,实现人机接口、通信功能。DSP与ARM之间通过DSP自带的主机接口HPI进行数据通信。围绕DSP+ARM双处理器的硬件平台,对硬件中的各个模块进行了精心的设计,包括DSP、ARM最小系统设计、数据采集模块、开关量开入开出模块、人机接口模块、通信模块、电源模块以及DSP与ARM之间数据通信HPI接口模块等。采用模块化设计思想,大大提高了开发效率。微机保护算法是微机保护研究的重点之一。微机保护不同功能的实现,主要依靠其不同的算法完成。因此研究电力系统微机保护算法的目的在于找出好的算法,使之在满足工程精度和响应速度要求的前提下,尽可能减少数据采集量和计算时间。本课题对正弦函数模型、周期函数模型、随机模型等不同模型微机保护各种算法做了详细的分析和比较,提出了一种能精确消除衰减非周期分量影响的算法,并对该算法和全波傅氏算法进行了仿真对比,从算法的角度提高微机保护的精度和速度。软件方面,本课题在分析传统继电保护系统软件设计存在缺陷的基础上,引入了基于实时操作系统μC/OS-Ⅱ的微机保护软件设计方案。在详细分析μC/OS-Ⅱ的内核的基础上,将μC/OS-Ⅱ实时操作系统移植到ARM芯片上。对微机保护各任务进行了划分以及优先级的选择,最后对应用程序进行了详细的设计,给出了软件流程图。提高了装置的可靠性与稳定性。
燕京[10]2004年在《新型高压线路保护上层监测管理与分析系统研究》文中进行了进一步梳理随着电力工业的飞速发展,我国的电网容量迅速增加,电网结构也日趋复杂,迫切需要研究更高性能的高压输电线路保护以适应复杂工况的要求。本文首先对微机保护的发展历史及趋势进行了综述性的介绍,对新型微机线路保护系统的总体设计方案进行了分析与研究,并介绍了系统的主要设计原则和技术特点,对系统的硬件构成和软件的功能配置进行了详细的阐述。为满足现场运行需要,结合同类保护上层系统的开发经验,对线路保护的上层系统的功能扩展进行了研究,采用面向对象和组态化等技术对上层系统的软件实现进行了深入探讨和研究。微机型保护网络化的发展趋势愈发凸显装置通讯功能的重要性。本文结合装置的硬件特点,对微机型保护的全局通讯方案进行了分析。保护上层软件采用归一化的国际标准规约IEC 60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准。本文对103规约在本系统中的应用实现进行了详细阐述。更为完善的监测、管理、录波、分析功能和友善的人机界面对保护上层系统提出了更高的要求。本文详细阐述了系统采用模块化的结构设计思路,实现了系统监测、管理、录波、分析等功能,满足了新型保护监录调试的要求。为满足保护现场运行中故障分析以及故障回放的需要,保护动作流程分析作为重要新增功能在该保护上层系统中得到实现。本文详细叙述了保护动作流程分析功能实现原理,采用图模一体化思路,建立面向对象的逻辑元件库,通过逻辑拓扑图形绘制与显示,实现了动态化、可视化的保护动作流程分析功能。本文最后对本课题的研究成果以及高压线路保护及其上层监测管理与分析系统的发展做了总结和展望。
参考文献：
[1]. 新型微机保护装置硬件平台的设计[D]. 薛永强. 太原理工大学. 2003
[2]. 基于μC/OS-Ⅱ的新型微机保护测控装置开发[D]. 王凯. 华中科技大学. 2015
[3]. 高压线路新型微机保护装置的研究与开发[D]. 曹团结. 华中科技大学. 2006
[4]. 新型微机保护硬件方案的研究与设计[D]. 高劢. 华北电力大学. 2001
[5]. 基于数字信号处理器的微机继电保护通用硬件平台的研究[D]. 王阳光. 华中科技大学. 2006
[6]. 大容量单芯片微机继电保护装置解决方案研究[D]. 曹飞飞. 华北电力大学（河北）. 2007
[7]. 超高压输电线路微机保护与故障测距新技术研究[D]. 黄雄. 华中科技大学. 2004
[8]. 微机保护硬件平台的研究[D]. 陈立. 华北电力大学（北京）. 2002
[9]. 基于DSP与ARM双处理器的微机继电保护装置的研究[D]. 王岳锋. 兰州理工大学. 2011
[10]. 新型高压线路保护上层监测管理与分析系统研究[D]. 燕京. 华中科技大学. 2004
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