微机保护硬件平台的研究
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摘要
随着微机继电保护的发展，一些新的保护原理和方案，特别是基于故障波形特征(暂态分量)或高频分量的保护原理，以及基于ＡＮＮ(人工神经网络)和模糊集理论的智能保护方案对微机继电保护装置设计提出了更高的要求。本文在广泛收集了有关微机保护硬件平台资料的基础上，提出了新微机继电保护装置硬件平台的方案与设计。本文的主要内容包括以下几个方面：
1. 本文广泛收集了有关微机保护硬件平台的资料，并查阅了国内各微机保护生产厂家的产品说明书，明确了开展本课题的意义，提出了本文研究的主要内容。
2. 对微机保护硬件平台几个主要方面如CPU、数据采集和通信方式等进行了探讨，针对传统微机保护硬件平台存在的缺点以及为了适应电力系统发展对微机保护的要求，提出了新微机继电保护硬件平台的"通用"模块化设计方案。
3. 在逻辑运算模块中，对保护CPU提出了几种方案进行了比较，本文采取了"基于RISC（精简指令集结构）技术的微处理器"方案进行研究，该方案采用的是Motorola公司的MPC555芯片，并重点对SPI（串行外围接口）和CANbus现场总线在硬件平台中的应用进行了探讨。
4. 作为硬件平台的一部分，本文对开入开出板做了详细的研究，对开入和开出回路都均出了一些全新的硬件方案和自检措施。
5. 为了提高微机保护装置的可靠性，本文对微机保护的电磁骚扰问题进行了探讨，并重点对微机保护装置开关电源的干扰机理进行了研究，并提出了一些抗干扰的措施。
With the development of microprocessor relay protection,many new relay principle and project,especially some relay principles based fault wave character and high frequency,or some intellective projects based ANN and Inkling put forward more higher requirment for the design of microprocessor relay protection.Based on broadly collecting the documents about hardware platform,This paper bring up new microprocessor relay protection hardware platform's project and design.The main work includes these:
1. Broadly collecting the documents about hardware platform,and referring the instruction books of the domestic manufactor.Make sure the signifcation of this paper,put forward the main work researched in this paper.
2. Discussion the main aspects of microprocessor relay protection including CPU、Data acquisition and Communication mode.Point to the fault of traditional microcomputer relay protection and for the requirment of power system's development,put forward the new project of hardware platform.
3. In the process of selection about CPU,I compared several projects,and select the project of "MCU based RISC technology" to research.The project apply the MPC555 chip of Motorola company.And emphasize to research the application of SPI and CANbus.
4. As the part of the hardware platform,the I/O model block is researched,and some new hardware design and selfchecking measure applied in it.
5. For improving the reliability,this paper researchs the EMC of microprocessor relay protection,and major in the research about the EMC of switching power supply,then put forward some projects about anti- jamming.
1. 本文广泛收集了有关微机保护硬件平台的资料，并查阅了国内各微机保护生产厂家的产品说明书，明确了开展本课题的意义，提出了本文研究的主要内容。
2. 对微机保护硬件平台几个主要方面如CPU、数据采集和通信方式等进行了探讨，针对传统微机保护硬件平台存在的缺点以及为了适应电力系统发展对微机保护的要求，提出了新微机继电保护硬件平台的"通用"模块化设计方案。
3. 在逻辑运算模块中，对保护CPU提出了几种方案进行了比较，本文采取了"基于RISC（精简指令集结构）技术的微处理器"方案进行研究，该方案采用的是Motorola公司的MPC555芯片，并重点对SPI（串行外围接口）和CANbus现场总线在硬件平台中的应用进行了探讨。
4. 作为硬件平台的一部分，本文对开入开出板做了详细的研究，对开入和开出回路都均出了一些全新的硬件方案和自检措施。
5. 为了提高微机保护装置的可靠性，本文对微机保护的电磁骚扰问题进行了探讨，并重点对微机保护装置开关电源的干扰机理进行了研究，并提出了一些抗干扰的措施。
With the development of microprocessor relay protection,many new relay principle and project,especially some relay principles based fault wave character and high frequency,or some intellective projects based ANN and Inkling put forward more higher requirment for the design of microprocessor relay protection.Based on broadly collecting the documents about hardware platform,This paper bring up new microprocessor relay protection hardware platform's project and design.The main work includes these:
1. Broadly collecting the documents about hardware platform,and referring the instruction books of the domestic manufactor.Make sure the signifcation of this paper,put forward the main work researched in this paper.
2. Discussion the main aspects of microprocessor relay protection including CPU、Data acquisition and Communication mode.Point to the fault of traditional microcomputer relay protection and for the requirment of power system's development,put forward the new project of hardware platform.
3. In the process of selection about CPU,I compared several projects,and select the project of "MCU based RISC technology" to research.The project apply the MPC555 chip of Motorola company.And emphasize to research the application of SPI and CANbus.
4. As the part of the hardware platform,the I/O model block is researched,and some new hardware design and selfchecking measure applied in it.
5. For improving the reliability,this paper researchs the EMC of microprocessor relay protection,and major in the research about the EMC of switching power supply,then put forward some projects about anti- jamming.
引文
[1]杨奇逊，微型机继电保护基础，水利电力出版社，1988
[2]陈德树等，微机继电保护，中国电力出版社，2000
[3]杨新民等，电力系统微机保护培训教材，中国电力出版社，2000
[4]李伯成等，16/32位微型机应用手册，电子工业出版社，1996
[5]康宝祥等，RISC体系结构及其实现技术，科学出版社，1996
[6]颜荣江等，PSD3系列可编程单片机通用外围接口芯片原理编程及应用，人民邮电出版社，1995
[7]马忠梅等，单片机的C语言应用程序设计，北京航空航天大学出版社，1998
[8]刚寒冰等，MOTOROLA单片机应用系统设计与接口技术，机械工业出版社，1995
[9]阳宪惠等，现场总线技术及其应用，清华大学出版社，1999
[10]IEC 1000-4 电磁兼容性试验和测量技术国际标准，电力工业部武汉高压研究所编译，1996
[11] Motorola Corporation， MPC555 USER'S MANUAL，1999
[12] Motorola Corporation， DSP56800 Family USER'S MANUAL，1999
[13]邬宽明，CAN总线原理和应用系统设计，北京航空航天大学出版社，1996
[14]程利军，微机继电保护装置电磁兼容研究，华北电力大学工学博士学位论文，2001
[15]王幸之等，单片机应用系统抗干扰技术，北京航空航天大学出版社，2000
[16]林涛，微机保护装置硬件平台设计的发展趋势，《中国电力》，1999年第4期
[17]魏成刚，微机继电保护综述，《电气传动自动化》，2000年第5期
[18]李营等，从需求看微机保护的发展，《继电器》，2000年第10期
[19]陈皓等，微机保护装置硬件结构，《电力自动化设备》，2000年第2期
[20]张桂青等，EDA技术在数字保护继电器中的应用，《继电器》，2002年第6期
[21]周建民等，继电保护产品中的模块化设计，《继电器》，2001年第8期
[22]孟传良，工控系统电源抗干扰技术，《贵州工业大学学报》，1999年第4期
[23]邓惠琼，微机继电保护抗干扰研究，华北电力大学工学硕士论文，2001
[24]高励，新型微机保护硬件方案的研究与设计，华北电力大学工学硕士论文，2001
[25]CSL164B数字式线路保护装置技术说明书，四方继保
[26]RCS-901A/B型超高压线路成套保护装置说明书，南瑞继保
[27]CSI200E数字式综合测量控制装置说明书，四方继保
[28]Reinaldo Perez，Handbook of Electromagnetic Compatibility，Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena
[2]陈德树等，微机继电保护，中国电力出版社，2000
[3]杨新民等，电力系统微机保护培训教材，中国电力出版社，2000
[4]李伯成等，16/32位微型机应用手册，电子工业出版社，1996
[5]康宝祥等，RISC体系结构及其实现技术，科学出版社，1996
[6]颜荣江等，PSD3系列可编程单片机通用外围接口芯片原理编程及应用，人民邮电出版社，1995
[7]马忠梅等，单片机的C语言应用程序设计，北京航空航天大学出版社，1998
[8]刚寒冰等，MOTOROLA单片机应用系统设计与接口技术，机械工业出版社，1995
[9]阳宪惠等，现场总线技术及其应用，清华大学出版社，1999
[10]IEC 1000-4 电磁兼容性试验和测量技术国际标准，电力工业部武汉高压研究所编译，1996
[11] Motorola Corporation， MPC555 USER'S MANUAL，1999
[12] Motorola Corporation， DSP56800 Family USER'S MANUAL，1999
[13]邬宽明，CAN总线原理和应用系统设计，北京航空航天大学出版社，1996
[14]程利军，微机继电保护装置电磁兼容研究，华北电力大学工学博士学位论文，2001
[15]王幸之等，单片机应用系统抗干扰技术，北京航空航天大学出版社，2000
[16]林涛，微机保护装置硬件平台设计的发展趋势，《中国电力》，1999年第4期
[17]魏成刚，微机继电保护综述，《电气传动自动化》，2000年第5期
[18]李营等，从需求看微机保护的发展，《继电器》，2000年第10期
[19]陈皓等，微机保护装置硬件结构，《电力自动化设备》，2000年第2期
[20]张桂青等，EDA技术在数字保护继电器中的应用，《继电器》，2002年第6期
[21]周建民等，继电保护产品中的模块化设计，《继电器》，2001年第8期
[22]孟传良，工控系统电源抗干扰技术，《贵州工业大学学报》，1999年第4期
[23]邓惠琼，微机继电保护抗干扰研究，华北电力大学工学硕士论文，2001
[24]高励，新型微机保护硬件方案的研究与设计，华北电力大学工学硕士论文，2001
[25]CSL164B数字式线路保护装置技术说明书，四方继保
[26]RCS-901A/B型超高压线路成套保护装置说明书，南瑞继保
[27]CSI200E数字式综合测量控制装置说明书，四方继保
[28]Reinaldo Perez，Handbook of Electromagnetic Compatibility，Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena