綜保裝置原理及功能分析

微機(jī)保護(hù)裝置技術(shù)報告一、項目概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、產(chǎn)品設(shè)計四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效NTS-500D系列微機(jī)保護(hù)裝置是針對6kV和10kV終端用戶站設(shè)計、性價比極高的不帶測量功能的簡易型保護(hù)裝置，為用戶提供可靠完善的電流和電壓保護(hù)功能，適用于民用和工業(yè)配電系統(tǒng)的進(jìn)線、出線、母聯(lián)、終端變壓器和小容量電動機(jī)等保護(hù)。一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、方案描述四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效設(shè)計思想

硬件設(shè)計盡量做到穩(wěn)定、簡單，經(jīng)濟(jì)； 軟件功能最大可能的符合用戶的實(shí)際需求；

裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，盡量做到現(xiàn)場免維護(hù)。

具備常規(guī)保護(hù)的基本功能

NTS-500D系列微機(jī)保護(hù)裝置針對終端用戶，提供切合實(shí)際需求的電流、電壓以及序分量常規(guī)保護(hù)功能。同時具備實(shí)用的通訊方式和通用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，雖然不具有測量功能，但是具有系統(tǒng)通訊和遙控功能。

硬件設(shè)計具備很高的性價比

NTS-500D系列產(chǎn)品從硬件設(shè)計以及現(xiàn)場維護(hù)方便性各方面考慮為用戶提供質(zhì)量可靠、功能完善、便宜好用的微機(jī)保護(hù)裝置。

軟件功能具備常規(guī)保護(hù)的基本功能

系列微機(jī)保護(hù)裝置針對終端用戶，提供切合實(shí)際需求的電流、電壓以及序分量常規(guī)保護(hù)功能。同時具備實(shí)用的通訊方式和通用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，雖然不具有測量功能，但是具有系統(tǒng)通訊和遙控功能。

裝置運(yùn)行具備高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力

NTS-500D系列保護(hù)裝置設(shè)計原則是盡量做到現(xiàn)場免維護(hù)，所以要求必須能適應(yīng)各種復(fù)雜的現(xiàn)場運(yùn)用環(huán)境，具備極高的穩(wěn)定性及抗干擾能力，減少在現(xiàn)場維護(hù)的幾率。使用環(huán)境溫度為－25℃～70℃；各項EMC指標(biāo)達(dá)到保護(hù)產(chǎn)品的最高等級。一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、產(chǎn)品設(shè)計四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效方案概述

結(jié)構(gòu)采用工藝和屏蔽性能良好的整體型材機(jī)箱。

硬件設(shè)計采用總線不出芯片單DSP完成全部裝置功能。

軟件功能采用模塊化設(shè)計，方便維護(hù)和優(yōu)化。采用簡單的任務(wù)調(diào)度機(jī)制，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。硬件架構(gòu)

硬件系統(tǒng)由主控板、總線板、交流插件、擴(kuò)展板四個模塊組成。采用前總線板后插件方式。外置配套操作電路模塊。硬件系統(tǒng)框圖主控板設(shè)計

該插件采用TMS320F2808作為處理器，使用DSP內(nèi)部FLASH和RAM。配以CPLD和FRAM構(gòu)建成可靠的硬件平臺。插件還集成了開入量采集、出口信號輸出和RS485和CAN通訊等功能。交流插件

裝置采用交直流兩用的開關(guān)電源，其額定輸入為220Vdc/ac(可選配為110Vdc/ac)；電壓包括Ua、Ub、Uc，可采用V/Y型接線方式。電流包括Ia、Ib、Ic和3I0。擴(kuò)展插件

如果不用遙控功能，單獨(dú)主控板就可以提供所需資出口資源。該插件擴(kuò)展了2路遙控輸出接點(diǎn)和4路開入量接點(diǎn)。DSP控制遙控繼電器的分合，通過外接配套的NTS-101操作電路模塊，實(shí)現(xiàn)對斷路器的分合操作。

NTS-101操作電路模塊

操作電路模塊是獨(dú)立于保護(hù)裝置的單獨(dú)模塊，作為NTS-500D的配套產(chǎn)品。采用導(dǎo)軌式獨(dú)立安裝，實(shí)現(xiàn)了對斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳合閘操作及保持、防跳、跳合閘回路監(jiān)視和狀態(tài)信號輸出等功能。用戶可根據(jù)實(shí)際需要來決定是否選配此模塊。一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、產(chǎn)品設(shè)計四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)特點(diǎn)六、系統(tǒng)運(yùn)行成效基于任務(wù)優(yōu)先級的軟件架構(gòu)

NTS-500D嵌入式軟件根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級，設(shè)計整個軟件的架構(gòu)。各功能模塊相互獨(dú)立，并被分配到各個任務(wù)中，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級執(zhí)行各個功能模塊的任務(wù)。這種架構(gòu)，吸取了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計思想，使得系統(tǒng)的架構(gòu)清晰合理。采用內(nèi)部高速AD及運(yùn)放回路

通過TLC2274AID運(yùn)放調(diào)理交流信號輸入DSP內(nèi)部高速12位AD，完成采樣和計算?？梢詫?shí)現(xiàn)低于1%的保護(hù)測量精度。參考電壓實(shí)時檢測和采樣糾錯

每個采樣任務(wù)實(shí)時采集1.5V參考電壓，判斷如果有突變則濾除該次任務(wù)交流采樣的突變點(diǎn)，在不影響正常保護(hù)動作時間的前提下提高EMC抗干擾能力。防止在EFT環(huán)境下裝置誤動。GPIO擴(kuò)展和復(fù)用

因為DSP的GPIO資源不能滿足系統(tǒng)需要，所以通過CPLD擴(kuò)展GPIO個數(shù)，通過軟件和CPLD邏輯設(shè)計解決不同任務(wù)級別使用相同GPIO時的電平?jīng)_突問題。CPLD同時具有出口驅(qū)動和隔離作用。鐵電存儲器的使用

系統(tǒng)采用FRAM作為參數(shù)和事件的存儲介質(zhì)。該芯片同時具有時鐘和看門狗功能。提高了數(shù)據(jù)存貯可靠性和簡化了硬件電路。交直流通用的開入回路

通過整流回路，使得開入回路適用交直流電壓。同時滿足具有15V左右的階梯返回門檻電壓。合理的元件參數(shù)選擇使各個回路的SOE分辨率滿足<2ms。一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、方案描述四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效實(shí)時測量功能電壓：Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、3U0、U1、U2電流：Ia、Ib、Ic、3I0、I1、I2、I0系統(tǒng)頻率F及頻率跟蹤

保護(hù)功能相間電流保護(hù)：速斷、過流、反時限、過負(fù)荷序電流保護(hù)：負(fù)序、零序電壓保護(hù)：過壓、欠壓、零序過壓非電量保護(hù)：重瓦斯、輕瓦斯、溫度異常、超溫、溫控器故障

開入開出功能開關(guān)量輸入：6路（可擴(kuò)展至10路，濕接點(diǎn)輸入）開關(guān)量輸出：保護(hù)出口1路，信號出口3路遙控：2路斷路器遙控分合閘操作電路：電流自適應(yīng)，防跳，跳合閘保持，跳合閘回路監(jiān)視

其他功能報告存儲：保護(hù)、告警、操作、開入量變位等記錄通訊接口：RS485、CANBUS、IEC103規(guī)約實(shí)時檢測：實(shí)時自檢AD、FRAM、內(nèi)部RAM、參考電壓。

一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、方案描述四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效硬件電路設(shè)計簡單、高效、可靠結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝良好，安裝方便軟件框架設(shè)計合理、運(yùn)行可靠保護(hù)功能完善實(shí)用通訊齊全，使用靈活EMC性能可靠整體性價比高

一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、方案描述四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效運(yùn)行概況

NTS-500系列保護(hù)裝置已應(yīng)用于多個工程項目，經(jīng)過長時間的使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、性能良好。 因為其經(jīng)濟(jì)的價格和實(shí)用的功能得到用戶良好的評價。

NTS-700D微機(jī)保護(hù)測控裝置技術(shù)報告南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司2009年04月一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、產(chǎn)品設(shè)計四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效NTS-700D系列微機(jī)保護(hù)測控裝置是為滿足66kV及以下系統(tǒng)內(nèi)變電站、110kV及以下終端配電站、各種廠礦企業(yè)，市政用電場所而設(shè)計的保護(hù)裝置。一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、方案描述四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效設(shè)計思想

硬件系統(tǒng)設(shè)計資源豐富，使用靈活；

軟件框架做到結(jié)構(gòu)合理、模塊獨(dú)立、維護(hù)和裁剪方便。裝置功能做到盡可能的完善、配置使用靈活。

裝置盡量做到運(yùn)行穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，

硬件資源豐富

NTS-700D系列的硬件設(shè)計能夠滿足中低壓保護(hù)裝置的最大需求。交流、開入開出、通訊、程序區(qū)和RAM以及FRAM的資源都足夠目前和后期優(yōu)化使用。

具備全型號的保護(hù)功能

NTS-700D系列微機(jī)保護(hù)測控裝置包括各種保護(hù)類型：主變差動、主變后備、配電變、線路、母聯(lián)、饋線、電容器、電動機(jī)、備用電源自投、PT并列檢測、本體保護(hù)等。

具備完善的輔助功能

NTS-700D系列產(chǎn)品為用戶提供完善的功能：

事件參數(shù)存數(shù)；3種通訊模式和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約；豐富的可配置開入開出資源；高精度測量功能；直流量輸入輸出功能；系統(tǒng)測試和聯(lián)調(diào)功能；硬件自檢功能。

硬件具備高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力

NTS-700D系列保護(hù)測控裝置能適應(yīng)各種復(fù)雜的現(xiàn)場運(yùn)用環(huán)境，具備極高的可靠性及抗干擾能力。

使用環(huán)境最大溫度范圍為－25℃～70℃；各項EMC指標(biāo)達(dá)到保護(hù)產(chǎn)品的最高等級。一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、產(chǎn)品設(shè)計四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效方案概述結(jié)構(gòu)采用工藝和屏蔽性能良好的型材機(jī)箱。硬件設(shè)計采用32位DSP和32位ARM雙處理器架構(gòu)。軟件功能采用模塊化設(shè)計，方便維護(hù)和優(yōu)化。采用簡單的任務(wù)調(diào)度機(jī)制，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。從結(jié)構(gòu)、硬件原理和PCB各方面設(shè)計綜合考慮EMC的抗干擾能力。保護(hù)功能盡量做到最大資源配置。硬件架構(gòu)

硬件系統(tǒng)由主控板、總線板、交流插件、開入插件、出口和操作回路插件5個模塊組成。采用前總線板后插件方式。硬件系統(tǒng)框圖主控板設(shè)計

該插件采用TMS320F2812＋LPC2138雙處理器架構(gòu)，配以CPLD和FRAM構(gòu)建成可靠的硬件通用平臺。

采用帶SPI總線的16位AD作為主采集芯片，同時使用DSP內(nèi)部AD采集輔助電量和進(jìn)行系統(tǒng)電壓檢測。 TMS320F2812完成采樣、保護(hù)、通訊、開入開出以及測量控制等功能。ARM只負(fù)責(zé)MMI部分工作。

插件還集成RS485、CAN以及1路以太網(wǎng)通訊功能。交流插件

裝置采用交直流兩用的開關(guān)電源，其額定輸入為220Vdc/ac(可選配為110Vdc/ac)；13路交流回路，根據(jù)型號不同13路互感器有不同的配置。開入插件 該插件配置了14路開入量輸入通道，每路都可以通過裝置菜單或通訊方式配置作為脈沖輸入或不同定義的遙信輸入。開入回路支持交直流電壓。 該插件上還有有7路開出通道。它們既可用作控制出口又可用作信號出口，用戶可通過裝置菜單或通訊方式分別對它們的具體用途進(jìn)行靈活配置出口和操作回路插件 該插件同時集成了繼電器出口和斷路器操作電路兩部分功能。 繼電器出口由兩部分組成：斷路器控制出口和信號出口。操作電路具備跳合閘保持、防跳、斷路器位置監(jiān)視、跳合閘回路監(jiān)視等功能?？偩€板插件 總線板作為一個載體，用以將裝置的各個功能插件聯(lián)系起來。同時，總線板上集成了用于人機(jī)顯示的196×64點(diǎn)陣液晶（顏色為白底黑字）、9個菜單操作鍵和8個LED信號燈。在保證抗干擾性良好的前提下，如此的設(shè)計使得裝置結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，拆卸方便，利于現(xiàn)場維護(hù)。一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、產(chǎn)品設(shè)計四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)特點(diǎn)六、系統(tǒng)運(yùn)行成效基于任務(wù)優(yōu)先級的軟件架構(gòu)

NTS-700D嵌入式軟件根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級，設(shè)計整個軟件的架構(gòu)。各功能模塊相互獨(dú)立，并被分配到各個任務(wù)中，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級執(zhí)行各個功能模塊的任務(wù)。這種架構(gòu)，吸取了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計思想，使得系統(tǒng)的架構(gòu)清晰合理。全系列保護(hù)共用一個程序

NTS-700D采用在統(tǒng)一的的保護(hù)程序框架基礎(chǔ)上，各型號保護(hù)代碼可配置的設(shè)計思路，整個系列的保護(hù)程序都設(shè)計在一個代碼工程里，通過參數(shù)配置或預(yù)編譯方式使得同一個程序可以實(shí)現(xiàn)所有型號的保護(hù)。這種設(shè)計方式具有維護(hù)方便、提高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。SPI總線高速AD

系統(tǒng)采用帶SPI總線的AD7656高速16位同步采樣AD，兩片AD采用菊花鏈方式串聯(lián)后接入DSP。該種設(shè)計具有布線簡單，提高抗輻射和干擾能力的優(yōu)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)電壓實(shí)時檢測和糾錯

利用DSP內(nèi)部AD在每個采樣任務(wù)實(shí)時采集AD的基準(zhǔn)電壓，判斷如果有突變則濾除該次任務(wù)交流采樣的突變點(diǎn)，在不影響正常保護(hù)動作時間的前提下提高EMC抗干擾能力。防止在EFT環(huán)境下裝置誤動。多種通訊方式

通過合理的軟件架構(gòu)設(shè)計，裝置可以實(shí)現(xiàn)RS485、CAN、以太網(wǎng)等3種接口同時通訊。利用CAN和以太網(wǎng)的通訊特點(diǎn)還可以實(shí)現(xiàn)事件主動上傳，提高系統(tǒng)事件響應(yīng)速度。鐵電存儲器的使用

系統(tǒng)采用兩片共500Kbit的FRAM作為參數(shù)和事件以及錄波數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)。該芯片同時具有時鐘和看門狗功能。利用其內(nèi)部的2.5V電壓比較器可以實(shí)現(xiàn)紐扣電池電壓監(jiān)測的功能。提高了存貯可靠性和簡化了硬件電路。交直流通用的開入回路

通過整流回路，使得開入回路適用交直流電壓。同時滿足具有階梯返回門檻電壓。合理的元件參數(shù)選擇使得各個回路的SOE分辨率滿足2ms的分辨率。開入開出資源可配置

裝置的開入資源可以通過MMI配置成任何與保護(hù)相關(guān)的定義。

每個保護(hù)和告警功能以及遙控都可以通過MMI配置成矩陣方式的出口。

靈活的資源可配置很大的方便了工程設(shè)計和調(diào)試。EMC整體方案設(shè)計

從結(jié)構(gòu)、原理圖、PCB設(shè)計以及軟件糾錯各方面綜合考慮EMC性能的設(shè)計。通過合理的結(jié)構(gòu)和PCB布板把主要干擾源引入大地使得裝置具有良好的抗干擾性能，主要指標(biāo)都通過4級測試。

一、概述二、系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)三、方案描述四、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)五、系統(tǒng)功能邊界六、系統(tǒng)特點(diǎn)七、系統(tǒng)運(yùn)行成效實(shí)時測量功能 保護(hù)電量：各通道實(shí)際值，相關(guān)計算量，序分量 測量電量：電流、電壓、有功、無功、功率因素 諧波分析：測量電流、電壓的諧波分量 電能脈沖和累計：累計脈沖和電度 直流量：直流輸入和輸出功能保護(hù)功能 變壓器差動及后備； 線路、母聯(lián)、饋線； 電容器； 電動機(jī)綜合及差動； 備用電源自投； PT柜監(jiān)測 本體保護(hù)

開入開出功能 就地手動分合斷路器。 遠(yuǎn)方系統(tǒng)分合斷路器。 可以遙控每個可配置的動作出口。 可以通過操作菜單檢測每個出口。 出口采用可矩陣配置方式 采集14路開入量狀態(tài)。 監(jiān)視控制回路的開關(guān)位置，監(jiān)視手動操作狀態(tài)。 開入量采用矩陣可配置方式。

事件記錄 64個保護(hù)動作事件記錄：歷史序號，動作、復(fù)歸時間，故障數(shù)據(jù)有效值，動作