微机测控装置硬件新方案的研究与设计
摘要
测控装置是变电站综合自动化系统间隔层的核心装置。随着电网
容量的日益扩大，原有的测控装置在可靠性、实时性、准确性上还
不能满足电网调度自动化对远动系统的基本要求。因此本文在研究、
分析了国内外保护和测控硬件平台的基础上，提出了一种新的测控
装置硬件方案，并参与研制了新型的测控装置。
为了提高装置的可靠性，本文将CAN总线引入到测控装置，增
强了装置的抗干扰能力；为了提高装置的实时性，在装置内设立了
MASTER主站，专门负责通讯，MASTER插件的CPU带有嵌入式
以太网接口，可以方便地接入以太网；为了提高装置的准确性，将
14位逐次逼近型ADC代替VFC构成新的数据采集系统；为了提高
装置的灵活性，装置在设计中采用大量可配置信息；此外新型测控
装置在人机接口插件上采用了大液晶显示器，真正做到“图文并茂”，
使人机界面更加友好。新型测控装置在完成四遥等基本功能外，还
充分利用自身采集到的信息集成了一些新的功能。
通过对样机的试验表明，新的测控装置的各项指标都达到了预期
的设计要求。
ABSTRACT
The measurement and control device is one kernel part in the bay of substation automation system. With the capability of electrical system increasing, the former device can not yet satisfy?what the dispatching automation asks for the remote terminal unit on reliability, rapidity and accuracy. Based on researching and analyzing of the existed hardware platform project of domestic and overseas protection and measurement and control device, the thesis has put forward a new project and developed a new type device.
To improve the reliability, the CAN bus has been adopted to improve the ability of anti-jamming. To improve the rapidity, a central manager has been designed specially for communication. With embedded Ethernet network interface, the device can be easily linked with the Ethernet network. To improve the accuracy, a 14-bit successive-approximation analog-to-digital converter (ADC) has been adopted instead of voltage-tofrequency converter (VFC) to compose the data acquisition system. To improve the flexibility, a great deal configured information has been used. Furthermore, the new big Liquid Crystal Display (LCD), which is able to display both character and graph, makes the man-machine interface friendlier. To make full use of information acquired, the new type device performs some new functions except basic functions such as remote measurement, remote signal, remote control and remote regulation.
It is indicated that all targets come true as expected after having tested on the device.
容量的日益扩大，原有的测控装置在可靠性、实时性、准确性上还
不能满足电网调度自动化对远动系统的基本要求。因此本文在研究、
分析了国内外保护和测控硬件平台的基础上，提出了一种新的测控
装置硬件方案，并参与研制了新型的测控装置。
为了提高装置的可靠性，本文将CAN总线引入到测控装置，增
强了装置的抗干扰能力；为了提高装置的实时性，在装置内设立了
MASTER主站，专门负责通讯，MASTER插件的CPU带有嵌入式
以太网接口，可以方便地接入以太网；为了提高装置的准确性，将
14位逐次逼近型ADC代替VFC构成新的数据采集系统；为了提高
装置的灵活性，装置在设计中采用大量可配置信息；此外新型测控
装置在人机接口插件上采用了大液晶显示器，真正做到“图文并茂”，
使人机界面更加友好。新型测控装置在完成四遥等基本功能外，还
充分利用自身采集到的信息集成了一些新的功能。
通过对样机的试验表明，新的测控装置的各项指标都达到了预期
的设计要求。
ABSTRACT
The measurement and control device is one kernel part in the bay of substation automation system. With the capability of electrical system increasing, the former device can not yet satisfy?what the dispatching automation asks for the remote terminal unit on reliability, rapidity and accuracy. Based on researching and analyzing of the existed hardware platform project of domestic and overseas protection and measurement and control device, the thesis has put forward a new project and developed a new type device.
To improve the reliability, the CAN bus has been adopted to improve the ability of anti-jamming. To improve the rapidity, a central manager has been designed specially for communication. With embedded Ethernet network interface, the device can be easily linked with the Ethernet network. To improve the accuracy, a 14-bit successive-approximation analog-to-digital converter (ADC) has been adopted instead of voltage-tofrequency converter (VFC) to compose the data acquisition system. To improve the flexibility, a great deal configured information has been used. Furthermore, the new big Liquid Crystal Display (LCD), which is able to display both character and graph, makes the man-machine interface friendlier. To make full use of information acquired, the new type device performs some new functions except basic functions such as remote measurement, remote signal, remote control and remote regulation.
It is indicated that all targets come true as expected after having tested on the device.
引文
[1]杨奇逊，微型机继电保护基础，水利电力出版社，1988
[2]尤一鸣、傅景义、王俊省，单片机总线扩展技术，北京航空航天大学出版社，1988
[3]沈兰荪，数据采集技术 中国科技大学出版社，1990
[4]马明建，周长城，数据采集与处理技术，西安交通大学出版社，1999
[5]王维俭，电气主设备继电保护原理与应用，清华大学出版社1996
[6]李宝树，电磁测量，华北电力大学，1995
[7]顾战松，陈铁年，可编程控制器原理与应用，国防工业出版社，1999
[8]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
[9]张振华，VFC数据采集系统研究及其在单片机保护的应用，华北电力大学硕士论文，1988
[10]罗海云，WCL-12微机型故障录波及测距装置专题研究，华北电力大学硕士论文，1995
[11]陈皓、汪波、黄洲，微机保护装置硬件结构，电力自动化设备，2000 Vol．20 No．2
[12]马文龙，郭效军，国产数字式保护发展的新特点，电力自动化设备，vol．19 No．5 1999
[13]张开国，数字化时代的继电保护结构设计，电力自动化设备，Vol．19 No．1 1999
[14]高华，新型继电保护发展现状综述，电力自动化设备，Vol．20 No．5 2000
[15]赵天洪，基于现场总线的现地控制装置SJ-600LCU，电力系统自动化，Vol．24 No．7 Apr．10，2000
[16]沈杰，李乃湖，基于现场总线的变电站自动化系统，电力系统自动化，Vol．24 No．17 Sep．10，2000
[17]刘晔等，电力系统适用光学电流互感器的研究新进展，电力系统自动化，Vol．24 No．17 Sep．10，2000
[18]罗姗姗，贺家李，赵辉，基于数字信号处理器的保护装置的研究，电力系统自动化，Vol．23 No．13 1999
[19]梁志成等，继电保护测试用小型化实时数字仿真器研究，电力系统自动化，Vol．23 No．23 1999
[20]张少华，陈卫中，金华500 kV变电所综合自动化系统运行分析，电力系统自动化，Vol．24 No．6 2000
[21]陈懿，双高嵌入式工控机平台在电力系统中的应用，电力系统自动化，No．7 1999
[22]李力等，LFP-915微机型母线保护装置，电力系统自动化，Vol．24 No．1 Jan．10，2000
[23]斯可克，可编程控制器的标准化编程——简介IEC1131-3标准，现场总线论文选，1997
[24]白向云，电磁兼容性设计要点，安全与电磁兼容，2000．2
[25]Mitsubishi Electric Corporation, M16C/62 Group User's Manual, 1997
[26]Mitsubishi Electric Corporation, M16C/62 Group Application notes, 1998
[27]Maxim Corporation, Max125/126 Data Sheet, 1999
[28]Xicor Corporation, X24645 Application note, 1996
[29]Motorola Corporation, MPC555 USER'S MANUAL, 1999
[30]Ljubomir Kojavic, Rogowski Coils Suit Relay Protection and Measurement, IEEE Computer Applications in Power, July 1997
[31]刘建飞，仇资，杨奇逊等，新型第三代数字式变压器保护的设计研究[J]．电力自动化设备，1998，18(2)：24～26
[32]邱关源，电路，高教教育出版社，1994
[2]尤一鸣、傅景义、王俊省，单片机总线扩展技术，北京航空航天大学出版社，1988
[3]沈兰荪，数据采集技术 中国科技大学出版社，1990
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[16]沈杰，李乃湖，基于现场总线的变电站自动化系统，电力系统自动化，Vol．24 No．17 Sep．10，2000
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[19]梁志成等，继电保护测试用小型化实时数字仿真器研究，电力系统自动化，Vol．23 No．23 1999
[20]张少华，陈卫中，金华500 kV变电所综合自动化系统运行分析，电力系统自动化，Vol．24 No．6 2000
[21]陈懿，双高嵌入式工控机平台在电力系统中的应用，电力系统自动化，No．7 1999
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[24]白向云，电磁兼容性设计要点，安全与电磁兼容，2000．2
[25]Mitsubishi Electric Corporation, M16C/62 Group User's Manual, 1997
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[27]Maxim Corporation, Max125/126 Data Sheet, 1999
[28]Xicor Corporation, X24645 Application note, 1996
[29]Motorola Corporation, MPC555 USER'S MANUAL, 1999
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[31]刘建飞，仇资，杨奇逊等，新型第三代数字式变压器保护的设计研究[J]．电力自动化设备，1998，18(2)：24～26
[32]邱关源，电路，高教教育出版社，1994