基于可编程逻辑原理的微机保护实验装置设计

摘要

目前，微机保护在国内外的电力系统中得到了广泛的应用，其功能完善、集成度高，符合数字化、信息化的发展趋势。但是微机保护性能增强的同时也增加了学习和掌握的难度。国内各高等院校开设了继电保护和微机保护等相关课程，但是微机保护实验和培训实验室的建设情况要滞后于微机保护在现场的推广应用。国内现有的微机保护实验装置种类不多，而且应用较少，功能不够全面，开发一套经济实用，通用性强，切合实际的微机保护实验培训装置是很有必要的，而且是很有意义的工作。 在研究原有的多功能微机保护实验培训系统的基础上，查阅了国内外相关文献，研究了国内多家单位的微机保护实验系统，分析了微机保护装置的最新设计技术和方法，提出了基于可编程逻辑原理的设计方法，设计了一套结构简单、原理清晰的微机保护实验培训装置；提出了基于可编程逻辑原理的组态式设计方法，引入了元件化编程的概念，采用指令表语言对继电保护功能进行元件化封装，使各个功能成为独立的图形化模块，在集成开发环境中调用这些模块构成逻辑图，不同的逻辑图对应不同的保护逻辑，其编译后的代码下载到下位机即方便的可实现相应的微机保护实验装置的功能；TMS320F2812是保护测控模块的核心处理器，负责完成数据计算、逻辑判断、测控、通讯等功能，充分利用了DSP丰富的外扩和强大的运算能力，内部采用ModBus总线实现保护测量模块和人机交换界面的互联，提高了系统的通用性、可扩展能力和电磁兼容能力。介绍了整个系统中各个元件库建立的方法，全面分析了微机保护干扰产生的原因，并且提出了一套完整的抗干扰措施。 此设计方案直观、简单、灵活，且可扩展性能好，该基于可编程逻辑原理的微机保护实验装置可以应用于电力系统相关人员的培训和高等院校各类学生的微机保护教学实验，其实用性强，应用前景广阔。

目录

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声明

第1章绪论

1.1电力系统继电保护技术的发展概况和趋势

1.2微机保护实验培训装置国内外研究现状

1.3研究课题背景、概述和意义

1.4本文所做的工作

第2章微机保护实验培训装置整体设计

2.1引言

2.2基于可编程逻辑的组态式平台

2.2.1元件化编程引入

2.2.2层次化系统结构设计

2.2.3平台特点

2.3可编程逻辑语言标准

2.3.1 IEC61131-3标准产生背景

2.3.2 IEC61131-3标准结构

2.3.3 IEC61131-3标准语言介绍

2.3.4 IEC61131-3标准产生意义

2.4小结

第3章基于可编程逻辑保护实验装置硬件环境

3.1引言

3.2硬件平台总体设计

3.3装置硬件各模块

3.3.1保护测量模块

3.3.2交流变换模块

3.3.3通信模块

3.3.4开入开出模块

3.3.5人机交换界面

3.3.6电源模块

3.4小结

第4章实验装置内部通讯实现

4.1引言

4.2 ModBus协议

4.2.1 ModBus总体描述

4.2.2 ModBus功能码

4.2.3 ModBus串行链路协议

4.3 ModBus应用

4.3.1通讯数据分析

4.3.2功能码映射

4.3.3通信中的应用

4.4小结

第5章组态式保护实验的实现

5.1引言

5.2元件库的建立

5.2.1算法元件库

5.2.2保护元件库

5.2.3硬件驱动元件库

5.2.4监控和通讯元件库

5.3 小结

第6章系统抗干扰设计

6.1引言

6.2硬件部分电磁兼容设计

6.2.1电磁干扰源及其影响

6.2.2电源模块电磁兼容

6.2.3保护测控模块电磁兼容设计

6.2.4通信、开入开出和采样模块抗干扰设计

6.3软件部分抗干扰设计

6.4 小结

结论

参考文献

致谢

附录