基于DSP的微机继电保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于DSP的微机继电保护装置，包括预处理单元、数据采集单元及信号处理单元，预处理单元包括模拟量预处理模块、开关量预处理模块及工频整形模块，数据采集单元包括数据采集模块及电平转换模块，信号处理单元包括控制逻辑模块、数字信号处理器、片外处理模块，模拟量预处理模块用于滤除叠加在工频信号中的高频成分，数据采集模块用于实现对多路模拟量的同步采样及储存，控制逻辑模块用于实现常规的逻辑功能和复杂的时序逻辑，数字信号处理器实现故障逻辑的判断功能和时序逻辑启停功能。本发明专利技术克服现有继电保护系统的不足，能快速可靠地切除故障元件并限制事故影响范围以保证全系统的安全稳定运行，具有性能优越、可靠性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于DSP的微机继电保护装置
本专利技术涉及电力系统控制领域，尤其是涉及基于DSP的微机继电保护装置。
技术介绍
在实际运行中，电力系统总是会受到各种各样的干扰，打破电力系统的平衡运行。在受到干扰后，电力系统的结局便有两种可能，一种情况是电力系统从原来的稳定状态过渡到另一种新的稳定状态，由于电力系统中存在着很多惯性元件，在再次达到平衡之前，必然经历一个过渡过程，这种过渡过程就是暂态过程。实际的电力系统绝大部分时间总是处于这种动态的平衡重；另一种情况是系统的运行状态发生剧烈的变化，运行参数大大偏离正常值，以致电能质量严重恶化，甚至导致电力系统对用户的正常供电局部地乃至全都地遭到破坏。 为了避免这种情况出现，需要在系统中安装相应的继电保护装置，以便一旦发生故障可以迅速而有选择的切除故障元件，保证无故障部分正常的运行。作为一种监测电力系统运行状况并自动切除故障以保证电力系统正常运行的自动化装置，而现有继电保护系统具有以下缺点:1)保护动作精确率低。不能准确识别故障元件致使切除范围过大，从而造成停电范围扩大，不利于系统中无故障部分的安全运行。2)速动性、灵敏性差。保护系统在保护范围内发生故障或不正常运行状态时，反应能力弱致使不能迅速动作切除故障。3)系统可靠性差。在规定的保护范围内发生属于其应该动作的故障时拒绝动作；而在不属于其应该动作的情况却误动作。 继电保护要求对采样各类数据进行快速分析处理，计算量很大，选用的芯片运算速度必须足够快，普通的微处理器的运算能力适应不了这种高速运算的场合。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有继电保护系统的不足，提供基于DSP的微机继电保护装置，其能快速可靠地切除故障元件并限制事故影响范围以保证全系统的安全稳定运行，具有性能优越、可靠性高的优点。 本专利技术的目的主要通过以下技术方案实现:基于DSP的微机继电保护装置，包括预处理单元、数据采集单元及信号处理单元，所述预处理单元包括模拟量预处理模块、开关量预处理模块及工频整形模块，所述数据采集单元包括数据采集模块及电平转换模块，所述信号处理单元包括控制逻辑模块、数字信号处理器、片外处理模块，其中:所述模拟量预处理模块用于滤除叠加在工频信号中的高频成分，并将微弱的工频信号放大处理转换成所需值；所述开关量预处理模块用于实现遥控信号的输入、自检、输出以及输入与输出间的绝缘隔离；所述工频整形模块用于将工频信号整形转换为一个同相位的方波信号；所述数据采集模块用于实现对多路模拟量的同步采样及储存；所述电平转换模块用于将采样后的数字信号转化为可与数字处理信号模块相匹配的数字信号；所述控制逻辑模块用于实现常规的逻辑功能和复杂的时序逻辑，并发出相应信号；所述数字信号处理器通过对数字信号的频率测量实现故障逻辑的判断功能和时序逻辑启停功能；所述片外处理模块用于记录信号数据和计算得到的故障相关电气参数。 进一步地，所述数据采集模块包括同步采样/保持模块、模数转换模块、储存器模块，所述模数转换模块用于将模拟信号转换为数字信号，所述同步采样/保持模块用于实现对多路模拟量的同步采样及保持，所述储存器模块用于储存转换结果。 进一步地，所述模拟量处理模块包括无源低通滤波及四运放大集成电路，所述开关量预处理模块包括光电耦合器及缓冲驱动器。 进一步地，所述片外处理模块包括RAM模块及Flash模块。 进一步地，所述控制逻辑模块包括控制逻辑器、模数控制器、工频测量器及保护校验器，所述控制逻辑器用于常规的逻辑功能和复杂的时序逻辑，所述模数控制器用于产生满足模数转换时序要求的信号，所述工频测量器用于对整形后的工频信号进行频率测量，保护校验器用于对信号处理单元在故障发生时发出的跳闸命令信号进行确认处理。 进一步地，所述模数控制器包括开关量读取模块和模数控制模块，所述开关量读取模块通过开关量预处理模块读取开关开合状态，所述模数控制模块用于产生满足模数转换时序要求的信号。 与现有继电保护技术相比，本专利技术具有以下有益效果:本专利技术中，通过预处理单元的设置可实现模拟量的滤波，从而有效避免信号混叠失真；通过工频整形模块的设置，可将一路电压信号整形为同相位的方波，便于测量电力线路的工频周期。通过数据采集单元的设置，可实现对12路输入模拟量信号的同步采样，从而可对每一路模拟量信号的大小及相位关系进行采集并储存。通过数字信号处理单元的设置，可对采样数据进行高速运算快速分析。本专利技术不仅抗干扰能力强、数据采样精度高、数据处理速度快，且结构紧凑、性能稳定。 【附图说明】 图1为本专利技术所述的基于DSP的微机继电保护装置一个具体实施例的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合实施例及附图对本专利技术做进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。 实施例1如图1所示，基于DSP的微机继电保护装置，包括预处理单元、数据采集单元及信号处理单元，所述预处理单元包括模拟量预处理模块、开关量预处理模块及工频整形模块，所述数据采集单元包括数据采集模块及电平转换模块，所述信号处理单元包括控制逻辑模块、数字信号处理器、片外处理模块，其中:所述模拟量预处理模块用于滤除叠加在工频信号中的高频成分，并将微弱的工频信号放大处理转换成所需值；所述开关量预处理模块用于实现遥控信号的输入、自检、输出以及输入与输出间的绝缘隔离；所述工频整形模块用于将工频信号整形转换为一个同相位的方波信号；所述数据采集模块用于实现对多路模拟量的同步采样及储存；所述电平转换模块用于将采样后的数字信号转化为可与数字处理信号模块相匹配的数字信号；所述控制逻辑模块用于实现常规的逻辑功能和复杂的时序逻辑，并发出相应信号；所述数字信号处理器通过对数字信号的频率测量实现故障逻辑的判断功能和时序逻辑启停功能；所述片外处理模块用于记录信号数据和计算得到的故障相关电气参数。本实施例中，数字信号处理器可选用高速高精定点DSP芯片TMS320VC5416，其运算速度最高可达160MIPS，内部还集成了定时器、同步/异步串口等多种硬件资源，能够满足设计的要求。还可采用SPI方式按着一定的协议负责与继电保护系统的监控模板通讯，发送故障报告。 本实施例应用时，输入模拟信号是由PTCT模板的电压电流互感器输出的12路模拟量，在进行AD转换之前，每路输入的模拟信号经过模拟量预处理模块进行预处理，可将叠加在工频信号中的高频成分滤出来，以避免混叠失真。经整形后的工频信号有12路，采样要求保持同步，因此在本实施例中可设计有2套数据采集模块。输入开关信号为12路输入遥控信号，每路信号的输入都要经过光电隔离。控制逻辑模块通过开关量预处理模块将开关量信号读入从而获取输入遥控信号的开合状态，并发出相应地信号控制模数转换模块，比如转换器的时钟信号、转换启动信号，使其能够按要求正常地工作。预处理后，通过数据采集模块对其进行同步采样，再将采样后的模拟信号转换为信号处理单元所需的数字信号，以便进行信号的处理、存储和控制。数字信号处理器读入经过电平转换和整形后的数字信号，对其进行信号分析计算，实现频率故障启动判据、故障波形启动判据和故障幅值启动判据相应的算法机制，判断电路线路上是否有故障发生。一旦发现有故障问题，就通过逻辑控制器控制保护校验器启本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于DSP的微机继电保护装置，其特征在于：包括预处理单元、数据采集单元及信号处理单元，所述预处理单元包括模拟量预处理模块、开关量预处理模块及工频整形模块，所述数据采集单元包括数据采集模块及电平转换模块，所述信号处理单元包括控制逻辑模块、数字信号处理器、片外处理模块，其中：所述模拟量预处理模块用于滤除叠加在工频信号中的高频成分，并将微弱的工频信号放大处理转换成所需值；所述开关量预处理模块用于实现遥控信号的输入、自检、输出以及输入与输出间的绝缘隔离；所述工频整形模块用于将工频信号整形转换为一个同相位的方波信号；所述数据采集模块用于实现对多路模拟量的同步采样及储存；所述电平转换模块用于将采样后的数字信号转化为可与数字处理信号模块相匹配的数字信号；所述控制逻辑模块用于实现常规的逻辑功能和复杂的时序逻辑，并发出相应信号；所述数字信号处理器通过对数字信号的频率测量实现故障逻辑的判断功能和时序逻辑启停功能；所述片外处理模块用于记录信号数据和计算得到的故障相关电气参数。

【技术特征摘要】
1.基于DSP的微机继电保护装置，其特征在于:包括预处理单元、数据采集单元及信号处理单元，所述预处理单元包括模拟量预处理模块、开关量预处理模块及工频整形模块，所述数据采集单元包括数据采集模块及电平转换模块，所述信号处理单元包括控制逻辑模块、数字信号处理器、片外处理模块，其中: 所述模拟量预处理模块用于滤除叠加在工频信号中的高频成分，并将微弱的工频信号放大处理转换成所需值； 所述开关量预处理模块用于实现遥控信号的输入、自检、输出以及输入与输出间的绝缘隔离； 所述工频整形模块用于将工频信号整形转换为一个同相位的方波信号； 所述数据采集模块用于实现对多路模拟量的同步采样及储存； 所述电平转换模块用于将采样后的数字信号转化为可与数字处理信号模块相匹配的数字信号； 所述控制逻辑模块用于实现常规的逻辑功能和复杂的时序逻辑，并发出相应信号； 所述数字信号处理器通过对数字信号的频率测量实现故障逻辑的判断功能和时序逻辑启停功能； 所述片外处理模块用于记录信号数据和计算得到的故障相关电气参数。2.根据权利要求1所述的基于DSP的微机继电保护装置，其特征在于:所述数据采集模块包括同步采样/保持模块、模数转换模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜峰，
申请(专利权)人：四川蓝讯宝迩电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51