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牵引变馈线保护测控装置研究

徐雨舟  
【摘要】:牵引变电站自动化系统是保证电气化铁路安全稳定运行的重要基础。在我国,现有的牵引变电站自动化系统技术相对陈旧落后,需要在总结以往运营经验和使用国内外同类产品的基础上,研制适合我国国情的牵引变电站综合自动化系统,以满足电气化铁路技术进步的要求。其中,电气化铁路牵引馈线属于长距离、重负荷线路,虽然属于35kV电压等级,其保护具有相当多不同于电力系统馈线保护的特点。为此,本文利用微机技术发展的最新成果,对电气化铁路牵引变电站自动化系统的重要组成部分--微机馈线保护测控装置的开发进行了研究。 论文首先综述了牵引网的负荷特点,在分析牵引变电站馈线保护原理的基础上提出了以自适应距离保护为主保护的牵引变电站馈线保护功能配置方案。论文给出了保护装置的硬件设计思路和实施细节。为了提高装置的可靠性、提供更友善的人机交流界面以及实现以太网+TCP/IP 通讯,装置采用了双CPU 插件设计,以32 位浮点运算DSP(数字信号处理芯片)TMS320C32 为核心的保护CPU 模块专门处理保护运算和测控功能,通讯及人机交流等功能交给以ARM(先进精简指令集机器)S3C44B0X 为核心的通讯管理CPU 模块来完成。保护CPU 板采用16 位高速采样模拟数字转换器AD676,大大提高了采样的精度和速度。通过CPLD(复杂逻辑可编程器件)EPM7192S 扩展输入/输出引脚、控制外围器件,简化了保护CPU 板的外围电路设计,减轻了DSP 的负担。 本装置在软件设计上一个突出特点就是引入了嵌入式系统。嵌入式实时操作系统(RTOS)uC/OS-II 在保护软件中的移植和应用,提高了程序的可维护性和可靠性,是对继电保护装置软件开发模式的大胆创新。嵌入式Linux 操作系统在通讯管理CPU 模块的应用,使得基于以太网的TCP/IP 通讯协议易于实现。论文研究了在以太网+TCP/IP 形式下应用层通讯协议的格式,采取了将IEC 60870-5-103 协议的ASDU(应用服务数据单元)和TCP 协议结合作为变电站内通讯协议,将IEC 60870-5-104 协议作为变电站和远动通讯协议的方式。


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