基于模块化设计的微机保护测控装置通用平台的研究

论文摘要

随着计算机技术以及网络通信技术的发展,许多新技术在变电站系统中开始应用,变电站自动化系统得到了快速的发展。微机保护测控装置也跟随着嵌入式处理器(MCU/DSP)的发展出现了日新月异的变化。自动化生产厂家也跟随着这种技术的发展推出了一代又一代微机保护测控装置。过去由于处理器的速度等各方面原因很多保护测控装置根据保护类型的不同而单独设计装置的软硬件。现在由于处理器集成度及性能的飞速发展,一种MCU完全可以满足大部分类型保护装置的设计需求。这就给设计一种保护测控装置通用软硬件平台提供了条件。基于模块化设计的平台则以新产品开发中尽量减少模块的重新设计并尽量少增加新的模块为出发点。各类型的保护装置在该通用平台中选出适合自己需求的模块即可完成该保护装置的开发。采用模块化的保护测控装置通用平台可以大大缩短每种保护测控装置的开发时间。采用模块化设计的硬件平台在按照功能模块化设计后如果由于跟随MCU发展进行系统升级有些模块可以不用更改直接用于新的硬件平台中(如开入、开出模块);同时软件模块化设计后,有些功能模块也可以直接运用于新的系统中,这样大大缩短开发周期。论文简要介绍了微机保护的发展趋势及微机保护测控装置平台的发展,同时介绍了模块化思想的来源及设计概念的思想。针对目前国内中低压系统的需求提出了采用模块化设计的保护测控装置通用平台总体设计方案。并从以下方面对保护测控通用平台进行设计研究:结构通用平台:运用模块化设计思想结合电磁兼容、结构合理配置、人机界面友好等方面对结构平台进行设计,并对其设计进行了详细介绍。硬件通用平台:运用模块化设计思路对硬件通用平台从CPU、开入、开出、通信处理、时钟模块、交流采集、电源等方面进行详细设计并对其设计原则和特点进行了详细介绍。软件通用平台:结合模块化设计,对软件通用平台模块设计概念、设计要求、层次结构、软件流程等方面进行了阐述。论文最后结合目前国内保护测控装置入网测试检验对各种试验的难点进行分析及采取解决措施进行介绍,并对该通用平台设计开发的线路保护装置测试检验结果进行了详细介绍。结果表明,各项功能达到设计要求,满足现场运行的要求。模块化设计方案提高了开发速度,降低了开发和维护成本,提高了装置的运行安全性和可靠性。为今后设计完全符合IEC61850标准的数字化变电站设计研发奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微机保护发展趋势
• 1.3 微机保护测控装置通用平台
• 1.3.1 硬件通用平台
• 1.3.2 结构通用平台
• 1.3.3 软件通用平台
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 模块化总体方案设计
• 2.1 模块和模块化概念
• 2.1.1 模块的定义
• 2.1.2 模块化的定义
• 2.1.3 模块化过程的特点
• 2.2 模块化系统设计
• 2.2.1 模块化设计与传统设计方法的区别
• 2.2.2 模块化产品设计的特点
• 2.3 微机保护测控装置通用平台模块化总体设计
• 第三章 结构通用平台
• 3.1 结构平台设计
• 3.2 内部结构连接设计
• 3.3 人机界面结构设计
• 第四章 硬件通用平台
• 4.1 CPU插件
• 4.1.1 CPU处理模块
• 4.1.2 AD模块
• 4.1.3 开入模块
• 4.1.4 开出模块
• 4.1.5 时钟系统模块
• 4.1.6 数据记忆模块
• 4.1.7 测频模块
• 4.1.8 通信处理模块
• 4.2 交流插件
• 4.3 出口插件
• 4.3 电源插件
• 4.4 通信插件
• 4.4.1 FDK通信插件
• 4.4.2 以太网通信插件
• 4.4.3 B格式对钟
• 第五章 软件通用平台
• 5.1 软件通用平台模块化设计概念
• 5.2 软件通用平台模块化设计要求
• 5.3 软件通用平台模块化的层次结构
• 5.4 软件通用平台开发工具及使用
• 5.5 软件流程结构
• 第六章 保护测控装置型式试验
• 6.1 试验标准
• 6.2 试验使用设备
• 6.3 试验中常出现问题及应对措施
• 6.4 试验内容及试验结果
• 6.4.1 电流保护检验
• 6.4.2 重合闸功能保护检验
• 6.4.3 后加速保护检验
• 6.4.4 低周减载保护检验
• 6.4.5 测量精度检验
• 6.4.6 耐湿热性能检验
• 6.4.7 震荡波抗扰度检验
• 6.4.8 静电放电抗扰度检验
• 6.4.9 射频电磁场辐射抗扰度检验
• 6.4.10 电快速瞬变脉冲群抗扰度检验
• 第七章 总结和展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表