基于DSP的微机保护实验教学系统的上位机软件设计与实现

摘要

目前微机保护己在电力系统中得到了广泛的应用，国内各院校也相应开设了《电力系统继电保护原理》和《微型机继电保护基础》两门专业课程。但是由于继电保护是一门综合性的学科，理论与实际紧密结合的特点使传统的继电保护实验装置逐渐难以满足教学和科研的需要。所以，本文分析了国内外微机保护实验教学的研究和发展状况，针对高校微机保护实验教学的需要，开发了此微机保护实验教学系统。
　　 本系统由微机保护硬件平台，一台上位PC机和PW31继电保护测试仪组成闭环系统，装置和上位机通过RS-232接口连接;以Delphi7.0为开发工具，完成了本系统的界面设计；利用MSCOMM控件实现了上位机和微机保护装置的通信。本文提出了这种实现多功能微机保护实验功能的设计思想，并且深入地研究了本系统所用的典型的和较复杂的微机保护原理与算法并设计了上位机保护软件。系统功能由数字滤波试验，保护算法试验和保护元件动作特性试验三大块组成。具体内容如下：
　　 1.数字滤波器试验
　　 数字滤波器试验部分包含了差分滤波、加法滤波、积分滤波等简单滤波器试验以及零极点法设计滤波器试验。通过对不同数字滤波器实际滤波效果的展示，使同学了解数字滤波器的主要作用以及影响滤波效果的主要因素。对各种滤波器都配备了相关的文字、公式说明，为教学培训带来了极大方便。同时考虑其他用户要求，用户可以根据实际需要，输入实际参数，进行仿真试验或新滤波器的开发。
　　 2.算法试验
　　 算法试验又分成两个部分:普通的算法试验和微机保护的功能算法试验。普通的算法试验包括两点乘积算法、导数算法、半周积分算法。微机保护的功能算法试验包括傅立叶级数算法和解微分方程算法等。通过不同算法的对比，使用户了解算法的概念、各种算法的优缺点。并用户可以编程运行新的算法，进行新算法的开发。
　　 3保护元件动作特性试验
　　 保护元件动作实验也包括了电流速断保护、距离保护等。通过对不同保护元件动作原理的展示，使同学了解保护元件动作的特点。还可以自己设定整定值来观察动作元件的动作特性。
　　 该系统的软件分为上位机软件和下位机软件两个部分，这两个部分都采用模块化设计思想。上位机软件主要用于设置硬件控制系统的参数、模拟波形数据、算法选择、保护类型选择、保护整定值设定等，另外还承担与微机保护实验装置的通信功能。
　　 本系统具有较强的可视性、通用性和开放性。系统既可用于微机保护教学培训，也可用于新保护原理的开发试验。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究状况

1.3微机保护发展概况及趋势

1.4本文所做的工作

第二章微机保护实验系统的构成、功能及软件设计

2.1微机保护实验系统的构成

2.2实验系统功能

2.3实验系统软件的总体结构

2.4上位机软件的设计

2.4.1上位机软件的设计和主要功能

2.4.2上位机软件开发环境

第三章微机保护原理和算法

3.1基本数字滤波器原理

3.1.1简单滤波器原理

3.1.2零极点法数字滤波器原理

3.2微机保护算法

3.2.1假定输入为正弦量的保护算法

3.2.2傅立叶算法

3.2.3解微分方程算法

3.3保护元件基本动作特性原理

3.3.1电流速断保护

3.3.2距离保护

第四章上位机软件实现

4.1数字滤波试验

4.1.1简单滤波器试验

4.1.2零极点法设计数字滤波器试验

4.2微机保护算法试验

4.2.1假定输入为正弦量的算法试验

4.2.2傅立叶算法试验

4.2.3解微分方程算法试验

4.3保护元件基本动作特性试验

4.3.1电流速断保护动作特性试验

4.3.2距离保护动作特性试验

4.4上位机通信实现

4.4.1数据通信基础

4.4.2 RS-232C串口标准

4.4.3自定义通信协议

4.4.4 Delphi实现上位机的串行通信

第5章实验系统软件的测试

5.1实验装置简介

5.2实验接线

5.3验证实验

5.3.1数字滤波实验

5.3.2保护算法实验

5.3.3保护元件基本动作实验

5.4实验结论

结 论

致 谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文