嵌入式微机保护硬件平台及采样值差动保护的研究

摘要

继电保护在电力系统的安全运行中扮演着非常重要的角色.微机继电保护的出现,对装置的安装、试验和运行维护带来了很多便利.随着微机继电保护技术的发展,一些新的保护原理和方案提出并逐步得到应用,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.该文在广泛收集有关微机保护资料的基础上,提出高性能微机保护装置硬件平台的方案和设计.该文的主要内容包括以下几个方面:首先,该文广泛收集了有关微机继电保护硬件平台的资料,并查阅了国内多家微机保护生产厂家的产品说明书,结合微机继电保护装置的设计应符合变电站综合自动化系统技术发展的趋势,明确了该课题开展的意义,并提出该课题研究的主要内容.该文对微机保护装置用到的几种处理器进行分析比较,决定采用基于Motorola公司高性能的微控制器MC68376,除了对其进行研究外,还介绍其编译、仿真开发环境.接着,该文论述了基于MC68376为核心多芯片

目录

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第一章绪论

1.1微机继电保护的发展历史、现状及发展趋势

1.1.1微机继电保护的发展历史及现状

1.2本课题研究的意义

1.3本论文所做的主要研究工作

第二章微机硬件平台的开发调试环境

2.1引言

2.2微机继电保护的处理器比较

2.2.1嵌入式微控制器(EMC)

2.2.2数字信号处理器(DSP)

2.2.3工控机

2.2.4复杂可编程逻辑器件/现场可编程门阵列(CPLD/FPGA器件)

2.3系统开发调试方式

2.3.1硬件调试方式

2.3.2软件调试方式

2.3.3产品的调测方法

2.4本课题所选用的处理器

2.4.1选用MC68376作为保护CPU的原因

2.4.2选用VisionPROBE作为仿真器的原因

2.4.3选用CodeWarriorfor 68K做编译软件的原因

2.5本章小结

第三章嵌入式微机保护装置硬件平台的设计

3.1以CPU为核心的多芯片“通用”模组的设计思想

3.2模组化硬件电路设计

3.2.1片外Flash和RAM的扩展

3.2.2系统功能选择电路设计

3.2.3时钟部分的设计

3.2.4外部复位与低电压保护

3.3调试MCM376的母板MBMCM376的硬件设计

3.4调试过程遇到的问题及对硬件电路作进一步改进的建议

3.5通信口电路设计

3.5.1 QSPI

3.5.2 SCI通信子模块

3.5.3 CAN(Controller Area Network)控制器局域网

3.6数据采集系统的设计

3.6.1 A/D转换芯片AD976A介绍

3.6.2 A/D前置回路

3.6.3数据采集系统(A/D)与CPU接口

3.6.4数据采集系统分析

3.7本章小结

第四章微机继电保护硬件平台的抗干扰研究

4.1引言

4.2微机继电保护的抗干扰问题的提出

4.2.1电磁兼容性的费用

4.2.2开展电磁兼容研究的必要性

4.3微机继电保护的电磁干扰

4.3.1电磁干扰源

4.3.2耦合路径

4.3.3电磁干扰的分类

4.3.4抑制措施

4.4本设计中的抗干扰问题

4.4.1元件的选择

4.4.2电路设计中的抗干扰问题

4.4.3采用规范的PCB布线技术

4.5本章小结

第五章基于三相同时刻采样值的新型电流差动保护原理的探讨

5.1引言

5.2现有电流差动保护的分析

5.2.1常规电流差动保护存在的问题

5.2.2采样值电流差动保护

5.3基于三相采样值幅值计算的原理分析

5.4基于三相同时刻采样值的新型差动保护判据的构成

5.4.1判据构成

5.4.2性能分析

5.5仿真分析

5.6本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的与学位论文有关的学术论文

致谢