基于DSP的多功能微机保护实验装置硬件研究和设计

摘要

近十年来微机保护技术飞速的发展，各种不同型号的微机继电保护装置在电力系统中得到了广泛的应用，并且随着微型计算机及其应用技术的发展，新的微机保护装置还在不断推出，但是这些投入运行的微机保护装置不允许用来进行实验、培训，因此研制一套多功能微机保护实验装置用于电力调度、变电运行、检修人员和技术管理人员的技术培训，对于提高他们的微机保护技术水平，维护电力系统安全、可靠运行具有十分重要的意义。 正是在这样的背景下湖南大学与湖南超高压输变电公司提出了合作研制开发多功能微机保护实验系统，并获得省电力公司立项支持。本系统以微机型继电保护测试仪为信号源，通过多功能微机保护实验装置来完成多种实验任务。本文重点研究多功能微机保护实验装置，提出了以TMS320LF2407DSP为核心处理器的双CPU硬件设计方案，充分利用TMS320LF2407片内32K字Flash程序存储器可擦写编程特点，通过RS232串口从上位机下载不同的程序到Flash中执行，来完成相应的保护功能实验，从而使实验装置突破了传统的微机保护实验装置实验种类少、功能单一的局限，实现集多种保护功能实验于一套实验装置中。 论文研究设计了多功能微机保护实验装置的硬件，并针对各构成部分硬件电路模块的原理和功能，以及装置所采用的抗干扰技术进行了详细的分析。此外，文章还提出了TMS320LF2407的这种新的程序下载技术。整个装置的硬件采用模块化设计，具有结构简单、功能强大、抗干扰能力强等特点，不仅适用于电力系统继电保护实验培训，同时也适用于高校电气工程专业教学实验，是一种具有广泛实际应用价值的微机保护实验装置。

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文摘

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第1章绪论

1.1国内外微机继电保护技术的发展与现状

1.2本文研究课题的来源及意义

1.3论文所做的工作

第2章多功能微机保护实验系统的结构、功能和原理

2.1多功能微机保护实验系统的构成

2.2实验装置的功能和性能特征

2.2.1实验装置的功能

2.2.2实验装置的性能特征

2.3实验装置的原理分析

2.3.1数字滤波和继电保护算法

2.3.2数字式变压器保护

第3章DSP技术和程序加载

3.1 DSP技术概述

3.1.1 DSP芯片的基本结构和应用

3.1.2 DSP芯片TMS320LF2407的性能及特点

3.2 DSP程序加载

3.2.1 DSP程序加载方法

3.2.2 DSP程序加载流程

第4章多功能微机保护实验装置的硬件设计

4.1实验装置硬件电路的总体方案

4.2交流输入插件

4.2.1电压变换电路

4.2.2电流变换电路

4.3双CPU插件

4.3.1保护用CPU模块

4.3.2监控用CPU模块

4.3.3双DSP通信电路

4.4开关量输入输出插件

4.4.1开入逻辑电路

4.4.2开出逻辑电路

4.5通信插件

4.5.1 RS-232C通信接口电路

4.5.2 RS-485通信接口电路

4.5.3 CAN通信接口电路

4.6键盘、显示器插件

4.6.1键盘电路

4.6.2显示器电路

4.7电源插件

4.8总线板

4.9装置硬件抗干扰设计

4.9.1装置硬件抗干扰设计原因

4.9.2装置硬件抗干扰设计的具体措施

第5章多功能微机保护实验装置的软件简介

5.1下位机软件

5.1.1保护程序

5.1.2监控、通信程序

5.2上位机软件

结论

参考文献

致谢

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