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GIS控制和保护装置的研制

许学芳  
【摘要】: 随着配电网自动化的迅速发展,对GIS(Gas Insulated Switchgear)的要求也越来越高,特别是变电所在逐步实现综合自动化进而为无人值班时,对GIS的运行状态的监视和保护控制提出了更高的要求,因此,智能化GIS就应运而生了。它一方面要求满足传统GIS的基本功能要求,另一方面将微电子技术和计算机技术引入到GIS内,使其有自检、控制、保护、自我诊断和通信的新功能,以满足配电网综合自动化的要求。为了满足要这一要求,论文提出了一种基于高性能的32位双CPU结构的新型GIS保护测控装置的研制方案,该方案充分考虑了当今飞速发展的DSP技术和ASIC技术,在参考国内外同类型装置的基础上采用当今比较流行的硬件平台DSP+ARM,并在ARM内嵌uClinux操作系统开发出一个可扩展性强的通用性微机保护平台,能可靠地完成各项保护和控制功能,实现装置与装置、装置与计算机间的复杂逻辑联锁。 论文以硬件、软件设计方案及各功能实现为研究重点。在硬件设计上首先给出了装置的整体结构,然后从功能上对其进行划分为两大模块即保护控制模块和通信模块,并在此基础上详细地讲述了两大模块的具体实现过程。保护控制模块采用高性能32位浮点DSP芯片TMS320VC33,通过CPLD进行I/O扩展,配合16位并行A/D,完成多通道高速率采样和保护计算的任务;通信模块采用的是Atmel公司的基于ARM920T内核的AT91RM9200微控制器,内嵌uClinux操作系统,外带以太网控制器和各种通信接口如CAN口、USB和串行口等,用来实现间隔层的通信功能,采用这种结构的好处是充分地结合了DSP的强大运算功能和ARM在嵌入式Linux下的强大网络通信功能,使它们各自的优势得到最大极限的发挥。在保护软件设计上,阐述了DSP在线可编程技术和基于高速数字信号处理器TMS320VC33硬件平台的软件的实现方法。在通信软件设计上,详细介绍了uCLinux嵌入式操作系统在ARM平台上的移植,并在剖析IEC61850标准的基础上,探讨了基于IEC61850标准的间隔层通信系统构架和软件实现方法,重点介绍了TCP/IP在嵌入式以太网中的实现。由于装置是工作在强电磁环境下,文中针对装置的抗干扰要求,分别从硬件设计和软件设计两个方面给出了具体的抗干扰措施,保证了装置工作的高可靠性。


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