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基于ARM9+μC/OS-II的微机保护系统的设计

柳亮  
【摘要】:随着国民经济的快速发展,电力系统的规模越来越大,结构也越来越复杂。在整个电力系统中,由于人为或自然的因素,发生各种各样的故障,往往导致系统运行不正常。因此,保障电力系统安全可靠运行,提高电能质量是研究的重要课题。微机保护系统能反映电力系统故障和不正常状态。一旦出现这些状况,保护系统将会使断路器跳闸或发出报警,自动、迅速和有选择地切除故障组件,使电力系统免遭损坏。 针对目前微机保护的不足,本文提出了在微机保护中采用新硬件并引入嵌入式实时操作系统,对保护系统进行技术升级。硬件系统以三星公司的32位微处理器S3C2410为核心,设计了丰富的外围电路。软件平台则基于性能出众的嵌入式操作系统μC/OS-II,将μC/OS-II移植到S3C2410目标硬件中,进行微机保护软件方案的设计。以满足变电站综合数字化、自动化、人工智能化和网络化的发展要求。 本文首先介绍了针对110kv线路的保护配置和基本算法原理。详细阐述了以AMR9为核心的硬件电路设计,包括电源电路、时钟电路、数据采集电路、CPLD电路、JTAG电路等等。特别是数据采集电路,采用高性能的32位S3C2410和16位的AD7656芯片作为核心硬件平台,极大的提高数据处理的速度和精度,并采用CPLD取代传统分立的逻辑器件,提高系统的抗干扰能力和可靠性。 软件方面,成功在ARM9上移植了μC/OS-II操作系统。在考虑任务间的联系和优先级情况下,详细研究微机保护系统的应用程序在μC/OS-II平台上任务的划分和设计。最后设计了微机保护中的FFT程序、数据采集程序,并给出了在ADS环境下的调试结果和采样波形的LCD实时显示。实验结果表明,本文设计的微机保护系统在硬件和软件方面都达到了设计要求,能够满足电力系统的实际工程需要。


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