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解析基于DSP的微机 型变压器后备保护装置
发布时间:2016/5/10 12:01:53

      随着微 机继电保护技术的高速发展,微机继 电保护装置已经广泛采用数字信号处理器。介绍了一种基于TMS320F2812芯片的微机 型变压器后备保护装置的硬件结构及软件算法。

      电力变 压器是电力系统中不可缺少的重要环节,在其正常运行中,可能会 出现各种故障和不正常运行状态。为了保 证变压器的正常而稳定地工作,必须为 其配备完备可靠的继电保护措施。

      目前电 力变压器的继电保护普遍采用以微处理器控制技术为核心的继电保护装置,从最初的8bit单片机、16bit单片机、多CPU结构,再到32bitDSP处理器 构成的微机电力变压器保护装置,变压器 继电保护水平已经取得了长足的进步。但是,由于新 型变压器的出现及微机保护的要求和算法的不断加强,对于微 机型变压器保护装置的核心(即微处理器)的性能 要求也越来越高。本文对采用一种基于DSP的微机 型变压器后备保护装置进行了研究。

      该装置 的核心微处理器采用32bitDSP芯片TMS320F2812,其他主要电路包括:复杂可编程逻辑器件CPLD、数据量采集电路、外部扩展RAM、异步串口、CAN接口、开关量输入/输出接口电路、以太网接口电路、键盘及液晶显示等。此外,TI公司还 提供有虚拟浮点数学函数库(3G数学函数库)、快速傅里叶变换(FFT)算法函数库、滤波器库等,这些函 数库的应用大大方便和简化了系统的开发。

      考虑到 在工程实际当中的运用,综合比较各种算法,本装置 选用傅里叶算法作为装置的电压量、电流量算法。其中,半波傅 里叶算法的速度较快,但从滤波效果来看,全波傅 里叶算法不仅能完全滤除各次滤波分量和稳定的直流分量,而且能 较好地滤除线路分布电容引起的高频分量,对随机 干扰信号的反应也较小,而对于 畸变波形中的基频分量可平稳和精确地做出响应。此外,半波傅 里叶算法的滤波效果不如全波算法,它不能 滤去直流分量和偶次谐波。而且,从精度来看,由于半 波傅里叶算法的数据窗只有半周,其精度 低于全波傅里叶算法。

       因此,本装置 采用变动数据窗的方法来协调响应速度和精度的关系。其做法是:在启动元件启动之后,先调用 半波傅里叶算法程序,为灵敏 度要求低而安全裕度较大的保护提供数据,一个周波后,改用全波傅里叶算法,相应地 提高了保护的灵敏性。这样,在保证 装置的滤波性和精确性的前提下,运算速 度也比单纯采用全波算法要提高一倍。

      本文介 绍的保护装置中,由于采 用了具有优良的数据处理能力和高度集成化的DSP芯片,能更好 地满足保护装置对实时性、小型化的要求;而CPLD芯片的引入,则简化了CPU外围电路的设计,并极大 地提高了硬件部分的抗干扰能力;开放性 的通信设计和以太网通信技术的使用,大大增 强了装置的兼容性,为装置 提供了可靠的数据通信。

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