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BF518低压继电保护系统设计方案

 

BF518低压继电保护系统设计方案
(本方案配有硬件测试平台)
 
项目背景
BF518低压继电保护系统设计方案以低压配电线路微机继电保护为应用背景,通过实现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。
EFLAG将与ADI联合开发基于BF518低压继电保护系统设计方案,具有以下特点:
1.       多功能一体化
2.       高性能而通用的硬件平台
3.       软件系统的复用性
4.       保护功能配置灵活
5.       具有远方监控功能
功能说明
BF518低压继电保护系统设计方案可将待保护系统送来的电流电压信号,经电流电压互感器变换后产生低电压信号送入主模板。主模板内的ADSP-BF518运行片内的保护软件,进行信号采样,并完成各种数值运算、分析及处理,从而确定待保护系统的运行状态。如有故障,则由处理器经模板发出跳闸动作信号,达到保护系统的目的;同时,由各种通信方式(工业以太网、CANRS485等)将保护动作信息送入管理模板和上位机,记录、保存数据并报警,完成保护的工作过程。
BF518处理器设计方案的作为继电保护的高性能的通用平台,为满足继电保护应用的快速、多任务实时响应需求,此方案在软件设计上选择实时嵌入式操作系统为平台,驱动和应用采用标准模块化设计,为系统扩展和再次开发的规范性和重用性提供基础,包含如下软件模块:
1) UC/OS操作系统       
2) 真彩GUI用户图形库  
3) FAT32文件系统          
4) TCP/IP网络协议,可扩展IEC 61850规约      
5) 标准的保护、测控算法模块
  
 
系统可实现的主要功能:
l   保护功能:
1)电流速断保护
2)限时电流速断保护
3)反时限过流保护
4)欠压保护
5)过压保护
6)零序过流保护
7)负序过流保护
8)缺相告警
9)反相告警
10)三相一次重合闸
11)低周减载保护
l   测控功能:
电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能的实时准确测量计算(第一期即实现)
l   自检功能
1)CT断线
2)PT断线
3)AD故障
4)参数出错
l   事件记忆、录波及统计功能
1)故障事件记忆
2)故障数据录波
3)常规操作事件记忆
l   通讯功能
1)工业以太网通讯
2)可上送的故障、告警信号
4)可上送录波及统计数据
5)可接受控制命令
 
技术特点
1、硬件特点
关于硬件设计方案的详细描述请参看文档《ADSP-BF518 中低压继电保护系统设计方案-硬件部分.doc
部件名称
说明
处理器
ADSP-BF518 400 MHz
Nor Flash 系统引导
M29W320EB-70N6 4M字节
Nand Flash存储器
K9F1208U0M 64M字节
SDRAM存储器
MT48LC32M16A2TG 64M字节
铁电存储器
(非易失性)
FM18L08-70-S6 32K字节
真彩液晶
TS35ND3501 3.5inch 320*240 24位色真彩液晶
键盘
4*4自定义键盘 通过IO芯片扩展,最高可达到8*8扩展
通讯接口
l   RS232/RS485 ADM3202/ADM3486E
l   CAN总线 : MCP2515
l   2通道10M/100M自适应以太网 :KS8893M
ADC
2AD7656 实现12通道16位逐次逼近型ADC,每通道250 kSPS吞吐率
FPGA
IO扩展 XC2S100E Spartan-2 2.5V FPGA 100000gates
电源监控
ADM691
 
l   PCB标准:国内普通六层板工艺,遵循94V0标准
l   PCB尺寸:(待定)
l   直流电源: 220V110V 
l   直流偏差:-20~+10%

l   交流电压: 100/V100V  

l   交流电流:5A1A

l       率:50Hz

 
 
2、软件特点
在中低压变电站内部配备的保护主要为电流保护、电压保护,电流电压保护主要是利用电流量、电压量来实现对装置的保护。电流保护主要有三段式电流保护、反时限过流保护、零序电流保护等,电压保护主要有低电压保护、过电压保护等。如一条10kv馈线配置一套保护测控装置所需要的馈线保护配置功能就有:两相式、三相式三段电流保护、三相一次重合闸(后加速)、低频减载、方向电流保护、反时限过流保护、PT断线报警、故障录波、跳合闸控制等。我们采取通过三段式流保过护,证明BF518低压继电保护系统设计方案的性能特点和可行性。
软件分类
描述
UC/OSII系统
UC/OSII操作系统移植
UC/OSII驱动
l   NorFlash驱动
l   NandFlash驱动
l   铁电存储器驱动
l   TFT LCD驱动
l   4*4键盘驱动
l   12通道ADC驱动
l   RS232驱动
l   RS485驱动
l   CAN总线驱动
l   2通道以太网驱动
l   FPGA多路开关控制驱动
l   电源监测和掉电保护驱动
协议模块
l   GUI用户图形库:支持320*240 24位真彩图形库
l   汉字库:16*16 宋体汉字库   
l   FAT32文件系统库  
l   TCP/IP网络协议: LWIP协议,支持2通道以太网端口,支持HTTP server符合LWIP协议提供相关功能
保护算法
l   全波傅氏算法
l   递推式快速傅立叶算法
保护功能
l   电流瞬时速断
l   限时速断
l   反时限过流保护
监测功能
l   电压有效值
l   电流有效值
l   有功功率
l   无功功率
l   功率因素
事件记忆、录波
l   基于FAT32文件系统进行录波和事件记忆
通讯功能
l   过以太网可上送故障、告警信号、录波及统计数据以及接受控制命令

 
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