基于双CPU的输电线路微机继电保护教学实验平台

摘要

输电线路继电保护装置对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。因此随着现代电网的高速发展，越来越重视对电力系统继电保护工作人员的培训工作。然而当前的大部分微机继电保护教学装置仍采用普通的8位微处理器，已经无法模拟实现真正保护装置的各种复杂保护算法并达到规定的采样精度，无法满足继电保护教学的要求。因此，研究和开发一套原理结构清晰易懂、技术水平与现场相当、通用性强、可视化效果好的继电保护教学实验平台具有重要的理论和现实意义。
　　本文在综合分析国内外现有微机继电保护教学实验装置的基础上，结合输电线路保护的要求，给出了基于双CPU的输电线路微机继电保护教学实验平台的设计方案。然后对平台的硬件结构及其实现方法进行了介绍，通过对比不同微处理器芯片的性能特点，选用TI公司的TMS320F28335芯片作为保护CPU、STC公司的IAP15L2K61S2作为管理CPU。平台的软件设计采用了模块化设计，包括主程序、采样中断程序和通信中断程序，着重对采样中断程序进行了分析：故障的启动判据采用相电流突变量，灵敏度高，反映迅速；选相元件采用相电流差突变量，动作灵敏；电流保护采用90°接线可以减小和消除电压死区；距离保护采用方向阻抗继电器，具有较好的躲负荷性能；零序保护简单可靠且不受系统不正常运行状态的影响。最后结合具体实例对平台进行了性能测试，平台电压、电流的平均测量误差不大于0.5%，动作准确度的平均测量误差不大于1.5%，满足电力行业的相关标准，表明了该实验平台可以较好地应用于教学。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的主要工作

2 微机继电保护教学实验平台的总体设计

2.1 实验平台的设计思想

2.2 实验平台的设计特点与功能

2.3 实验平台的设计原则

2.4 本章小结

3 微机继电保护教学实验平台的硬件设计

3.1 实验平台的硬件整体结构设计

3.2 CPU的选型

3.3 实验平台数据采集单元的设计

3.4 实验平台断路器控制回路的设计

3.5 实验平台通信回路的设计

3.6 实验平台人机交互电路的设计

3.7 本章小结

4 微机继电保护教学实验平台的软件设计

4.1 软件的整体结构设计

4.2 采样中断服务程序

4.3 串行通信中断程序

4.4 本章小结

5 微机继电保护教学实验平台的性能测试

5.1 实验标准

5.2 实验仪器及接线

5.3 电压电流量的测量

5.4 动作准确度模拟实验

5.5 整组实验

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献