嵌入式电力变电站继电保护系统.pdf

第３１卷　第７期 四 川 兵 工 学 报 ２０１０年７月  【制造技术】  嵌入式电力变电站继电保护系统 刘　彬，籍　毅，乔正洪 （重庆三峡水利电力（集团）股份有限公司，重庆 万州　４０４０００） 摘要：为解决电力变电站保护系统可扩展性差及低成本开发，提出了一种集保护、控制和远程监控于一体的微机 保护控制系统。文中设计了微机保护系统构架，搭建了嵌入式硬件平台，讨论了相关功能模块，改进了软件系统 设计，并对信号采集、数据处理等问题作了研究。初步试验效果令人满意，表明该设计是成功的。 关键词：变电站；嵌入式系统平台；微机保护系统 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０７０７（２０１０）０７－００８２－０３ 　　衡量电力系统是否处于正常状态有许多技术参数指 示、修改、预设定值与上位机通讯。其工作过程为：微机保 标，如电流、电压、频率等等，系统运行时任何一个参数超 护装置采集的电流电压经主模板进行各种数值运算、分析 过规定的容许限度，都可能导致不良后果甚至发生重大事 及处理，确定待保护系统的运行状态，如存在故障则发出 故。以电压为例，如果电压过高可能使电动机因绝缘程度 跳闸动作信号，并将其信息上传和报警。 降低致使使用寿命缩短，照明设备因此而损坏，过低可能 使电动机因电流过大引起温度升高而烧毁，总之只要电压 超过一定的限度，都会影响电能质量。但是电压波动是经 常发生的，因为用户负荷总是在变化，要解决的问题是如 何将电压控制在额定值附近变动，即采取措施维持供电电 压在容许范围内变动。电力系统无功功率不足可能导致 电网崩溃现象，过剩的无功功率会使电压超上限运行，因 此必须对变电站加以保护。我国继电保护经历了从电磁 型、晶体管型、集成电路型到微机型保护系统等４个阶段， ［１－３］ 图１　硬件系统平台 现在微机保护技术正在向高端方向发展 。以下对嵌 入式电力变电站继电保护系统的软、硬件开发平台设计作 １．２　功能模块及其相关电路设计 某些探讨。 １）主模块选择 系统的保护功能是通过各个功能模块的相互有机配 １　微机保护系统硬件工作平台与模块设计 合，通过主模板微处理器计算完成的。主模板内的微处理 器采用基于ＣｏｌｄＦｉｒｅＶ２内核的３２位 ＲＩＳＣ微处理器芯片 １．１　硬件平台设计 ＭＣＦ５２８２，用于对采样信号和开关量输入信号进行各种运 尽管继电保护经历不同的发展历程，但是其工作原理 算、分析及处理，发出各种保护跳合闸执行命令，完成对系 并没有变化，只是随着元器件及功能部件的更新换代和系 统的保护。为便于系统的监控管理，与上位机的数据通信 列化，在系统结构设计上采用了插件式结构，将信号交换 可借助 ＲＳ－４８５接口完成。处理器芯片 ＭＣＦ５２８２具有 板与开关量输入输出板、电压电流信号输入板、人机接口 ５１２ＫＢ的Ｆｌａｓｈ、２ＫＢ可配置的Ｃａｃｈｅ和６４ＫＢ的静态随机 电路板、主模板、电源板等进行了有机的集成，其硬件平台 访问存储器（ＳＲＡＭ）。 如图１所示。 ２）选择复位与ＢＤＭ调试接口模块电路 　　开关量输入模块将各种外部开关的状态进行光电隔 ＰＣ借助ＢＤＭ将各种命令发送到处理器，以便访问存