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基于ARM7微处理器距离保护的研究

2020-12-02阅读(434)

基于ARM7微处理器距离保护的研究

论文摘要

在现代电网中,随着超高压、大容量、远距离输电线路的不断增多,对电力系统的安全稳定运行提出了更高、更严格的要求。距离保护作为线路保护的基本组成部分,其工作特性对电力系统的安全稳定运行有着直接和重要的影响。为了适应现代超高压电网稳定运行的要求,微机距离保护装置在硬件和软件上都提出了越来越高的要求。本文在总结了输电线路微机距离保护研究现状的基础上,分析了国内现有微机保护硬件的现状,对比了8位、16位单片机（SCM）以及32位DSP的保护方案,并总结了其优缺点,提出了一种基于ARM微处理器的保护方案。本装置以广州周立功单片机发展有限公司生产的DEVICEARM2200工控板作为保护CPU,主要负责控制数据采集、采样数据处理、实现保护功能、人机界面以及外围串口和以太网通信等,再配合其它器件实现采样保持、多路选择开关和开关量输入输出的控制。本文实现了微机保护方案的硬件设计,完成了处理器外围电路和采样电路环节的设计。本文在分析了国内外现有的软件设计中保护算法和功能控制的基础上,提出将实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到保护装置中。相对于硬件的快速发展,软件方面的发展相对滞后,目前的微机保护在软件开发上普遍采用汇编语言编写的线性程序。这种设计方法虽然具有代码精炼,在某些关键操作上执行效率高等优点,但由于编程人员要全面规划内存安排、数据调度、资源分配等,造成了软件开发周期长、难度大等困难。另外,由于不同的编程人员具有不同的思维习惯和方式,导致软件难于交流、移植和维护。本文将实时操作系统μC/OS-Ⅱ与模块化硬件设计相结合,共同构成一个可以重复利用的软硬件数字系统平台,除了可以最大限度地提高开发的效率、减少资源的浪费外,还可以通过长期对于该平台的研究,逐步优化平台软硬件资源,提高其性能,并满足日益复杂的应用需求。本文尝试了用任务方式实现保护的并行处理,大大提高软件的可读性和可靠性,也为将来任务扩展提供条件。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 概述
  • 1.1.1 国内微机继电保护装置的发展历史
  • 1.1.2 微机继电保护装置的发展趋势
  • 1.1.3 继电保护原理的发展
  • 1.2 本文的研究意义
  • 1.3 本文所做的主要工作
  • 第二章 微机距离保护的原理
  • 2.1 距离保护作用
  • 2.2 传统距离保护的基本原理
  • 2.3 距离保护的延时特性
  • 2.4 距离保护的组成元件
  • 2.4.1 启动元件
  • 2.4.2 距离元件
  • 2.4.3 时间元件
  • 2.5 距离保护的整定
  • 2.5.1 速动距离保护整定原则（距离Ⅰ段）
  • 2.5.2 限时距离保护整定原则（距离Ⅱ段）
  • 2.5.3 后备距离保护整定原则（距离Ⅲ段）
  • 2.6 阻抗继电器的分类
  • 2.6.1 直线特性阻抗继电器
  • 2.6.2 圆特性阻抗继电器
  • 2.6.3 四边形特性阻抗继电器
  • 2.6.4 多边形特性阻抗继电器
  • 第三章 装置的体系结构
  • 3.1 嵌入式ARM处理器的概述
  • 3.1.1 ARM微处理器的结构
  • 3.1.2 ARM微处理器系列
  • 3.1.3 ARM微处理器的特点
  • 3.1.4 开发调试工具
  • 3.2 ARM处理器选型
  • 3.3 微机保护的算法
  • 3.4 微机距离保护的方案
  • 3.4.1 启动元件
  • 3.4.2 故障选相元件
  • 3.4.3 距离三段式保护元件
  • 3.4.4 保护近端故障处理
  • 3.4.5 TV断线处理
  • 第四章 基于DEVICEARM2200的硬件组成
  • 4.1 采样保持电路
  • 4.2 A/D转换电路
  • 4.3 JTAG接口电路
  • 4.4 PS/2键盘鼠标接口电路
  • 4.5 彩色液晶屏接口电路
  • 4.6 以太网接口电路
  • 第五章 基于嵌入式实时系统（RTOS）的继电保护软件设计
  • 5.1 微机保护装置软件开发的现状与瓶颈
  • 5.2 微机保护装置软件开发的新思路
  • 5.3 实时操作系统的基本概念
  • 5.4 选取μC/OS-Ⅱ作为保护软件实时内核
  • 5.5 μC/OS-Ⅱ在DEVICEARM2200上的移植
  • CPU.H的移植'>5.5.1 OSCPU.H的移植
  • CPUC.C的移植'>5.5.2 OSCPUC.C的移植
  • CPUA.ASM的移植'>5.5.3 OSCPUA.ASM的移植
  • 5.6 基于μC/OS-Ⅱ的微机保护软件方案设计
  • 5.6.1 微机保护软件功能划分
  • 5.6.2 软件系统结构
  • 5.6.3 任务划分及优先级分配
  • 5.7 应用程序主要模块
  • 5.7.1 启动元件模块
  • 5.7.2 中断服务子程序模块
  • 5.7.3 自检模块
  • 5.7.4 保护任务模块
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 工作总结
  • 6.2 工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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