摘要:當前，傳統的常規保護裝置已不能適應電力系統自動化的要求，而微機保護裝置正以其優異的性能受到各電力公司的關注。但微機保護裝置的開發還相當落后，本文在供電局局內現有的以80C196為微控制器的電力保護裝置的基礎上，設計了一種集成性更強，功能更強大的基于DSP的電力保護裝置，該裝置除了具有原有裝置的電流保護、距離保護、故障濾波等多種繼電保護和安全自動裝置的基本功能外，更具有了DSP處理器的全部優點。
　　關鍵字：電力保護裝置系統電力系統自動化DSP處理器
　　繼電保護技術以其性能穩定、功能強大等獨特的優點在電力系統自動化的發展中占有舉足輕重的位置，而電力系統的飛速發展又不斷對繼電保護提出新的要求。繼電保護技術未來的發展趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展[1]。
　　1電力保護裝置的原理
　　電力保護裝置系統中涉及到的繼電保護和安全自動裝置的種類很多，繼電保護有電流保護、電壓保護、距離保護和差動保護等，安全自動裝置有三相一次重合閘，它們原理不同算法各異，實現的方法也千差萬別。反時限電流保護和方向元件原理是目前比較新的電力保護原理。
　　2電力保護裝置的硬件設計
　　2.1電力保護裝置的技術數據
　　額定交流數據：相電壓：V；開口三角電壓3U0：100V；交流電流：5A；額定頻率：50HZ；裝置輔助交流電源：220V。
　　交流回路過載能力：交流電壓：----持續工作；交流電流：----持續工作；----1s。
　　功率消耗:交流電壓回路每相功耗不大于0.5VA(額定電壓下)；交流電流回路每相功耗不大于0.5VA(額定電流下)；直流回路功耗不大于50W。
　　輸出觸點：出口跳閘觸點,在交流電壓不大于250V，電流不大于1A，時間常數L/R為5±0.75ms的直流有感負荷電路中，觸點斷開容量為50W,長期允許通過電流不大于5A。其余輸出觸點在交流電壓不大于250V，電流不大于0.5A，時間常數L/R為5±0.75ms的直流有感負荷電路中，觸點斷開容量為20W,長期允許通過電流不大于3A。
　　2.2電力保護裝置基本結構
　　本系統由交流模塊、CPU模塊、輸入輸出模塊、通訊模塊等幾基本模塊組成。整體結構如圖:
　　圖2.1整體結構圖
　　2.3CPU模塊
　　CPU模塊有兩部分，一塊為監控CPU，一塊為保護CPU，主要由CPU電路、復位電路、電源回路和模數變換電路四部分組成。CPU電路主要由TMS320U5402和ISPLSI1016(1032)及其附屬電路組成，為核心部分，主要用于數據處理；復位電路主要由MAX706及其相應的控制電路組成，主要用于對整個系統的檢測；模數變換電路部分主要由TLC3548及其相應的控制電路構成，主要用于信號的采樣和變換；電源回路主要為DSP處理器提供電源[6]。
　　CPU模塊電路組成：CPU模塊電路主要由TMS320U5402和ISPLSI1016(1032)及其附屬電路組成。前者是由TI公司推出的一款高性能的16位數字信號處理系統。
　　復位電路：保護用CPU和監控用CPU模塊上都有一個復位電路，主要由MAX706及其相應的控制電路組成。
　　模數變換電路：模數變換電路部分主要由TLC3548及其相應的控制電路構成。
　　電源回路：TPS70151器件提供完全的電源管理為DSP處理器，處理器電源，ASIC，FPGA和數字應用器件，這些器件都需要兩種電壓輸出調節器。
　　2.4交流模塊
　　電力保護裝置中設有兩塊電路原理完全相同的電流電壓變換模塊，變換后的模擬量分別供給保護用CPU和監控用CPU。
　　2.5輸入輸出模塊
　　開入邏輯電路：8路開入量均為外部空觸點，開入專用電源，由電源模塊上的+24V電源提供，也可由外部直流電源供電，只要相應地調整電阻R1的大小，保證回路中的電流在10mA左右即可。當外加電壓的微小變動會使壓敏電阻阻值發生明顯的變化。利用壓敏電阻特性來吸收各種干擾過電壓，保證整個裝置的安全。
　　開出邏輯電路：每路開出量的控制回路相同，二極管導通，繼電器線圈勵磁以使其觸點閉合，從而完成一次完整的動作過程。一個六通道的反向器和一個六通道的與非門，它們的組合能減少CPU誤發命令的可能，提高整個裝置的可靠性。小型繼電器，
　　2.6鍵盤、顯示器模塊
　　鍵盤電路：布置現在比較流行的薄膜鍵盤，分別為上鍵、下鍵、左鍵、右鍵、取消鍵(ESC)、確認鍵(OK)和復位鍵(RESET)七個按鍵。確認鍵和上鍵以及確認鍵和下鍵的組合可以分別實現數字加和減的功能。
　　顯示器電路：裝置的LCD為TM320240ECD型液晶顯示器，點數為320X240，點陣的大小為0.33X0.33(mm),其控制芯片為SED1335。74HC245和74HC244分別作為數據總線A0～A7和三根控制總線/PRD、/PWR和/CSLCD的總線驅動部件，用以提高總線的驅動能力。
　　2.7通訊接口模塊
　　為了減輕微機保護裝置中微處理器的負擔，一般通過通信接口與上層管理機或調試用微機交換，諸如整定值、采樣值報告、故障報告、硬件測試命令與結果，以及一些實時測量參數等信息。在此選擇的是RS-232(需光隔)和RS-422/485通訊方式。
　　3結論
　　該電力保護裝置系統硬件通用性強，通過在同一硬件平臺上下載各種不同的保護和監控軟件，即可用單臺電力保護裝置獨立完成各種不同類型的繼電保護實驗，又可以組成一個系統，完成變電站綜合自動化的各項實驗，另外電力保護裝置系統在硬件和軟件的設計過程中，充分考慮了電力系統運行中的各種實際情況，完全是從工程實際出發的，因此本系統也可以應用于變電站綜合自動化系統中。
　　參考文獻
　　[1]賀家李.電力系統繼電保護技術的現狀與發展.中國電力，1999,32(10)：38~40
　　[2]賀家李.電力系統繼電保護原理.中國電力，1999,32(10)：38~40
　　[3]楊奇遜.微機型繼電保護基礎.北京：水利電力出版社，1988
　　[4]張舉.微機型繼電保護裝置原理與運行.天津：天津科學技術出版社，1996
　　[5]朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術.北京：中國電力出版社，1995