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解析基于DSP的微機型變壓器后備保護裝置

發布時間:2021-02-04 瀏覽次數:374次

   隨著微機繼電保護技術的高速發展,微機繼電保護裝置已經廣泛采用數字信號處理器。介紹了一種基于TMS320F2812芯片的微機型變壓器后備保護裝置的硬件結構及軟件算法。
      電力變壓器是電力系統中不可缺少的重要環節,在其正常運行中,可能會出現各種故障和不正常運行狀態。為了保證變壓器的正常而穩定地工作,必須為其配備完備可靠的繼電保護措施。
      目前電力變壓器的繼電保護普遍采用以微處理器控制技術為核心的繼電保護裝置,從最初的8bit單片機、16bit單片機、多CPU結構,再到32bitDSP處理器構成的微機電力變壓器保護裝置,變壓器繼電保護水平已經取得了長足的進步。但是,由于新型變壓器的出現及微機保護的要求和算法的不斷加強,對于微機型變壓器保護裝置的核心(即微處理器)的性能要求也越來越高。本文對采用一種基于DSP的微機型變壓器后備保護裝置進行了研究。
      該裝置的核心微處理器采用32bitDSP芯片TMS320F2812,其他主要電路包括:復雜可編程邏輯器件CPLD、數據量采集電路、外部擴展RAM、異步串口、CAN接口、開關量輸入/輸出接口電路、以太網接口電路、鍵盤及液晶顯示等。此外,TI公司還提供有虛擬浮點數學函數庫(3G數學函數庫)、快速傅里葉變換(FFT)算法函數庫、濾波器庫等,這些函數庫的應用大大方便和簡化了系統的開發。
      考慮到在工程實際當中的運用,綜合比較各種算法,本裝置選用傅里葉算法作為裝置的電壓量、電流量算法。其中,半波傅里葉算法的速度較快,但從濾波效果來看,全波傅里葉算法不僅能完全濾除各次濾波分量和穩定的直流分量,而且能較好地濾除線路分布電容引起的高頻分量,對隨機干擾信號的反應也較小,而對于畸變波形中的基頻分量可平穩和精確地做出響應。此外,半波傅里葉算法的濾波效果不如全波算法,它不能濾去直流分量和偶次諧波。而且,從精度來看,由于半波傅里葉算法的數據窗只有半周,其精度低于全波傅里葉算法。
       因此,本裝置采用變動數據窗的方法來協調響應速度和精度的關系。其做法是:在啟動元件啟動之后,先調用半波傅里葉算法程序,為靈敏度要求低而安全裕度較大的保護提供數據,一個周波后,改用全波傅里葉算法,相應地提高了保護的靈敏性。這樣,在保證裝置的濾波性和精確性的前提下,運算速度也比單純采用全波算法要提高一倍。
      本文介紹的保護裝置中,由于采用了具有優良的數據處理能力和高度集成化的DSP芯片,能更好地滿足保護裝置對實時性、小型化的要求;而CPLD芯片的引入,則簡化了CPU外圍電路的設計,并極大地提高了硬件部分的抗干擾能力;開放性的通信設計和以太網通信技術的使用,大大增強了裝置的兼容性,為裝置提供了可靠的數據通信。
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