文档介绍：工业企业供电课程报告
基于DSP和单片机的微机继电保护装置
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基于DSP和单片机的微机继电保护装置
一、研究背景、现状和意义
电子计算机技术特别是微型计算机技术的飞速发展,广泛深入地影响着科学
技术、生产和生活等各个领域,使各行业的面貌发生了很大的变化。微机保护是基于微处理器的继电保护,它的出现和发展过程与计算机技术迅猛发展和应用息息相关。数字电力系统的概念形象地说明了电力系统各方面受计算机技术发展的影响的深度和广度。计算机及相关技术在电力系统继电保护方面的应用使得继电保护技术有了新发展,即出现了电力系统微机继电保护装置的研发和应用。
㈠继电保护及微机继电保护概述
电力系统继电保护是指继电保护技术和有继电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护装置在电力系统中承担着重要的保护任务,在系统发生故障时,自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除,保证其他部分正常运行;在系统出现不正常工作状态时,可动作于发出信号、减负荷或跳闸。继电保护在技术上一般满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的基本要求。
微机继电保护系统的组成
微机继电保护系统是以微型计算机为核心的计算机应用系统。它是由硬件系统和软件系统组成的。微机保护的硬件指组成微机保护装置的电路的组合,它具备一般计算机应用系统硬件的特点,微机保护的硬件原理框图如图1所示。微机继电保护要能反应电力系统的故障和不正常状态,依据继电保护的原理,反应电力系统状况的继电保护物理参量,经前向输入检测回路采集输入,送给CPU主系统进行处理、判断、发出动作执行的命令和报警、显示、通信信息等。后向通道时微机保护控制器执行接口机构。微机保护的软件系统是指实现继电保护的程序软件。
电力网
后向输出执行显示回路
CPU主系统
前向输入检测回路
被测电气参数
图1 微机保护的硬件原理框图
软件的设计与微机保护的硬件和CPU的指令语言关系密切。硬件电路设计的完美程度直接影响软件的编写,软件系统常常可以实现硬件系统无法完成的功能,不同的微机CPU,都有其对应的汇编语言指令系统或高级语言编程系统,这些都影像软件的设计。另外,软件的设计是以继电保护的原理和为微机保护的算法为依据的。
微机保护装置工作在诸多干扰的电力系统中,1这就使得微机保护的可靠性受到影响,微机保护系统必须从硬件和软件两个方面来提高系统的抗干扰性能。抗干扰性的为题是微机继电保护系统设计运行的重要组成部分。

⑴微机保护装置的主要优点
①维护调试方便
微机保护装置一般都有很强的自动检测和自诊断能力,对硬件各部分和程序不断进行自动检测,一旦发生异常就会发出报警。通常只要电源上电后没有报警,就可确认保护装置是完好的。
②可靠性容易提高
自检功能强,可用软件方法检测主要元件、部分工况以及功能软件本身。计算机在程序的指挥下,可自动识别和排除干扰,自动检测出本身硬件的异常部分,配合多重化可以有效地防止拒动,因此可靠性很高。
③可以方便地扩充其他辅助功能
通过增加软件的方法获得保护之外的功能。应用微型机后,可以在电力系统故障后提供多种信息。
④灵活性大
微机保护的特性主要由软件决定,只要改变软件就可以改变保护的特性和功能,从而灵活地适应电力系统运行方式的变化。另外,自适应继电保护能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值。
⑤改善和提高保护的动作特性和性能
用数学方法构成保护的测量元件,其动作特性可以得到很大的改进,或得到常规保护(模拟式)不宜获得的特性。
⑵微机保护装置的缺点
①与传统的保护有根本性的差别
传统继电保护装置全部由硬件构成,动作原理直观,易掌握;而构成微机保护的软件只有专门的设计人员才能改写或调试。
②使用者较难掌握它的操作和维护过程
③要求硬件和软件有较高的可靠性
④硬件容易过时
⑤由于微机保护装置中使用了大量集成芯片,以及软硬件的不断升级,增加了用户掌握其原理的难度
㈡微机继电保护的发展现状

20世纪60年代末期,国外提出用计算机构成继电保护装置的倡议。70年代继电保护工作者进行了微机继电保护理论的探索和实践。80年代中期。微机保护在硬件结构和软件技术方面趋于成熟,在电力系统中获得了广泛的应用。20世纪90年代中期以来,一些新型高性能单片机开始获得应用,同时微机保护也采用了一些新技术,使保护的性能与装置的可靠性大幅度提高,微机保护的应用更加广泛。如新型高性能32位单片机、专用数字信号处理器DSP等的发展使得微机保护有了很大提高。网络通信技术在微机保护中的应用是继电保护出现了网络化特点。随着变电站综