配网故障隔离控制器的研究与开发

摘要

故障隔离控制装置是电力系统可靠运行的重要保障,广泛使用在供电系统上,以监测电力系统运行状态、记录和显示故障参数、控制开关器工作等.基于目前国内和国际上故障隔离控制装置的技术现状,针对我国电网运行及装备的特点,该文提出了一种适用于供电系统的新型故障隔离控制装置的设计方案.该方案中提出了一种新型核心控制逻辑结构,这种结构能够有效地判断、隔离故障,解决了合闸合到故障上时系统动作的方法,实时显示系统状态、故障参数和故障位置,硬件提供电源转换,在系统断电前能够可靠保存系统状态,并能在系统上电后自动恢复系统状态,具有智能程度高、动作迅速、灵敏度高、可靠性高、可扩展性强、成本较低且简单易行等特点.该设计中核心控制逻辑采用CPLD实现,有效地增强了设备的抗干扰能力,同步了输入输出、拓宽了系统的工作频率范围,并且使设计具有很好的可移植性.硬件实验和软件仿真结果表明,该方案实现了设计目的,并在保证功能的基础上提高了部分性能,降低了成本,是一种可行的故障隔离控制装置实现方案.该文阐述了故障隔离控制装置的设计方法,CPLD的编程基本流程和原则,硬件实现方案的选择,系统整体工作原理以及设计中所遇到的问题和相应的解决方法.

目录

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第一章绪论

第二章故障隔离控制器的基本原理及功能

§2.1开关分类

§2.2控制器对断路器实施控制的基本规则

§2.3控制器对断路器的控制过程

第三章故障隔离控制器总体结构设计

§3.1核心控制逻辑和显示控制均用CPLD实现的方案

§3.2核心控制逻辑和显示控制均用单片机实现的方案

§3.3核心控制和显示控制分别用CPLD和单片机实现

第四章CPLD实现故障处理逻辑部分

§4.1CPLD实现故障处理中的核心逻辑部分

§4.1.1断路器动作规则的实现

§4.1.2故障隔离控制的核心逻辑

§4.1.3对故障隔离逻辑基本实现的改进

§4.1.4计数使能模块的CPLD设计

§4.1.5记忆模块和延时模块设计和CPLD实现

§4.1.6重合次数计数模块设计与CPLD实现

§4.1.7故障处理中核心逻辑的CPLD实现

§4.2处理逻辑与单片机的接口设计

§4.2.1处理逻辑与单片机通信接口设计

§4.2.2处理逻辑与单片机接口电路设计

§4.2.3处理逻辑与单片机接口的CPLD实现和仿真

§4.3故障处理的逻辑调整部分

§4.4故障处理CPLD实现

§4.5 CPLD芯片功能试验

第五章单片机与遥控器通信设计

第六章故障隔离控制器的其它硬件组成

§6.1电源管理

§6.1.1问题的提出

§6.1.2电源管理方案

§6.2输入信号采集和产生电路

§6.2.1输入信号采集和产生的工作原理

§6.2.2整定值产生部分的工作原理

§6.2.3整定值产生电路的改进

第七章CPLD开发技术及工具

§7.1 CPLD设计流程

§7.2保证CPLD设计可靠性的规则

§7.2.1时钟

§7.2.2清除和置位信号

§7.2.3组合输出

§7.2.4异步输入

§7.2.5竞争状态

§7.2.6最小延时

§7.2.7加电复位和主复位信号

§7.2.8滞留状态

§7.2.9可靠性检查总结

§7.3 CPLD可靠性设计规则在本项目中的应用

§7.4 CPLD设计优化技术

§7.4.1面积优化

§7.4.2速度优化

§7.5 MAX+PLUSⅡ及MAX7000系列产品简介

§7.5.1 MAX+PLUSⅡ实现设计流程

§7.5.2 MAX7000系列器件及其内部结构

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加科研情况

致谢