[发明专利]网络智能型继电保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字化电力系统的继电保护技术领域，以中低压配电线路微机继电保护为应用背景，通过实现中低压配电线路的保护和测量控制、通信和显示等多种功能，体现ADSP BF518处理器为真正实现集保护、测量、控制、远动和通信等多种功能于一体的高智能、标准化微机继电保护装置提供保证，同时也增强了微机继电保护设备的高性能、低成本、低功耗的优势，适用于不高于110kV的输变电线路的继电保护和监测。 

背景技术

中国国家电网一直努力打造具有网络化、自动化的统一的坚强智能电网，已经明确了分阶段推进坚强智能电网发展的战略和今后十年坚强智能电网的建设规划。电网改造和坚强智能电网建设的一个重要方面是加强网络的自我故障诊断、保护和自愈功能，电力公司需要电力线监控和保护系统，以对能量的消耗情况、成本和质量进行监视和控制，并对保护昂贵的设备进行保护，从而使电源不至于被浪涌和恶劣的气候所损毁。 

继电保护是实现电力网络及相关设备监测保护的重要技术，向计算机化、网络化、智能化，以及保护、控制、测量和数据通信一体化发展是该领域的长期发展趋势，同时对装置的高速运算能力、完善存贮能力和各种优化算法、高精度数据采集和可靠性提出了更高的需求。面对新的需求，目前继电保护系统暴露出在继电保护设备核心处理能力不足以及系统软硬件的可扩展能力差等问题，从而导致继电保护设备结构复杂冗余、保护和测量精度低、通讯能力低等缺陷和不足。 

发明内容

本发明针对上述主要问题，研制出基于ADSP BF518的网络智能型继电保护装置，可实现高精度测量、高可靠性保护、快速动作、高速双以太网通讯为特点，真正实现集保护、测量、控制、远动和通信等多种功能于一体的高智能、标准化继电保护装置。同时也增强了继电保护设备的高性能、低成本、低功耗的优势，为符合坚强智能电网设备要求提供保障。 

本发明的技术方案为：基于ADSP BF518的网络智能型继电保护装置以ADSP-BF518为中心、由电源模块、交流信号采集模块、开入开出模块、FPGA模块、存储模块、通讯模块、液晶显示模块和键盘模块等组成。电源模块提供装置各部分的供电。交流信号采集模块包括电流和电压变换器、信号调理、ADC采样单元和频率扑获单元等部分。鉴于电力系统不断提升的对测量精度和同步采样的要求，装置的ADC采用两片 美国ADI公司的新推出的非常适用电力线监控的AD7606，AD7606为8通道16位精度的同步采样ADC，每个通道的采样速率高达200ksps，并可通过配置2-64倍的过采样功能进一步提高测试精度。两个ADC与BF518之间通过BF518两个高速SPORT口无缝连接，BF518的SPORT口支持DMA，非常适合高速数据采集。装置的开入开出功能由FPGA模块和开入开出模块实现，FPGA模块通过地址、数据和控制总线接口和BF518连接，FPGA模块实时监控开关量输入通道并根据要求控制开关量输出通道，开入开出模块主要实现开入开出信号的隔离和驱动等功能。装置具有功能丰富的通讯模块，包括两个10/100M自适应以太网(支持IEEE1588)、RS232、RS485和CAN接口，这些单元与BF518连接关系如下：以太网采用Micrel公司生产的KSZ8893M以太网交换芯片连接到BF518的MII接口，生成两个以太网口，RS232和RS485实际上可以适用BF518自带的UART接口生成，CAN接口是通过BF518的SPI接口生成的。装置支持字符型点阵液晶和TFT LCD，液晶显示模块包括两种连接方式：其一通过总线接口BF518连接，其二通过BF518的PPI接口连接并支持TFTLCD。本装置将监测的交流信号经过电流、电压变换和调理后，通过ADC予以同步采样，采样结果输入到DSP，DSP完成各种数值运算、分析及处理。处理后决定是否需要通过开入开出模块驱动继电器；同时，由各种通信方式(工业以太网(两个)、CAN、RS485和RS232等)将监测结果和保护动作信息送入管理系统或上位机，协同完成保护和监测的工作过程。