基于IEC61850的变压器保护IED的研究与设计

随着电子式互感器、合并单元、智能断路器和网络通信技术的发展,变电站过程层设备发生了深刻变化。尤其随着电力行业的国际标准IEC 61850的颁布及其在变电站自动化应用中的深入,变电站过程层设备趋于数字化、智能化、模型和通信协议统一化。传统的间隔层变压器保护智能电子设备(IED)在正确动作率、互操作性、通信接口及通信协议兼容等方面暴露出越来越多不可克服的缺点,已无法适应过程层设备的技术变革。为了适应数字化变电站的发展需求,研制符合IEC 61850标准的数字化变压器保护IED已成为当今变压器微机保护发展的必然趋势。 本文提出了一种基于IEC 61850标准的变压器保护IED的软硬件设计方案,旨在研究和设计出能满足数字化变电站通信要求的新型变压器微机保护设备。该IED采用嵌入式技术,以目前较为先进的ARM+DSP的双处理器构架为硬件平台,使用高性能的工业级ARM9微处理器S3C2410A来实现IED的系统管理及通信功能,可满足多任务处理、图形界面显示及实现符合IEC 61850标准的以太网通信。以TMS320F2812 DSP为保护测控处理器来实现采样值处理、保护算法和开关量输入输出等测控功能。 本文首先分析了基于IEC 61850的IED特点和功能要求,然后以变压器主保护为重点,参考IEC 61850-5、7、8、9对IED装置进行了功能建模和通信映射,进而在此基础上对IED硬件平台主要电路进行详细的研究和设计,并在ARM板上进行了Bootloader、嵌入式Linux操作系统的移植和相关设备驱动程序的编写和调试工作。最后对变压器保护IED的过程总线通信的采样值(SV)接收和GOOSE通信做了详细分析和研究。 本文符合IEC 61850标准对间隔层IED功能的通信要求和装置模型以及互操作性要求,设计的变压器保护IED的软硬件方案具有重要的理论意义和实际应用价值。