基于DSP的微机继电保护测试仪的研究与设计

发布日期：2021-04-19　点击：3251次

摘要： 电力保护系统作为保障电力系统安全可靠运行的基础，对电网安全、电能质量、国民经济等有着重要的作用；而继电保护测试仪根据国际、国家标准对电力保护系统中的继电保护部分进行仿真、测试，其品质和性能会直接影响仿真、测试的效果。

随着现代电力系统规模的不断扩大，电力保护系统也随之更加复杂；这对测试机制和测试仪的性能要求也必定提高。微电子技术、计算机技术的高速发展，使得继电保护测试仪也不断向微机化、嵌入式、网络化方向发展；微机继电保护测试仪由于具有轻型灵便、性能优异、可扩展性好等优势而具备更大的市场份额和发展前景。

本文结合微机继电保护测试仪的科研项目的研究与实践，提出一种基于DSP的微机继电保护测试仪器的设计方案，现已研制成功并转产。该继电保护仪硬件的各功能部件按电路模块化思想独立设计，强弱电、模数之间均有可靠隔离通道，其目的是为了调试方便，并有利于硬件升级；软件部分的高级应用程序操作界面友好、性能优越。整机通信高速稳定、性能优异、功能强大、升级快捷；提供的网络端口、USB端口，使系统具备良好的可扩展性。

按照功能布局和逻辑结构该微机继电保护测试仪大概可划分为三层：以研华出品的工控机PCM-9577及其扩展作为上层硬件平台，为高级应用软件和DSP核心通信控制板提供服务；中间层是以TI公司DSP TMS320F2812为核心通信控制器，采用PCI总线与上层平台进行通信；底层为滤波、隔离电路和功率放大电路等。

本文首先介绍微机继电保护测试仪的原理、历史以及现状，并提出本系统的设计方案和本课题的任务；然后阐述上层硬件平台及所需的各种扩展器件的设计与实现；随后对中间层即以DSP为核心的通信控制板的设计和实现进行展述。在描述硬件平台设计后，再对DSP程序及其算法进行展述，其中重点阐述DDS原理及其优化的实际应用。最后对全文进行总结，指出该型微机继电保护测试仪的主要创新点及其不足，并对进一步优化设计和应用前景做了展望。