电力系统继电保护通用仿真分析系统的方案设计着重探讨了如何构建一个基于以太网络的电力系统继电保护仿真系统,该系统利用数字信号处理器技术,旨在解决随着电力系统复杂度增加,直接在真实电力系统中进行实验变得困难的问题。本文作者提出了一种通用的继电保护和安全自动装置系统,该系统能够应用于静态或动态的物理模型,提供强大的功能,并具有完全开放性,允许研究人员通过定制算法扩展其功能。
系统的核心硬件设计包括TMS320C32数字信号处理器,这是一种高性能、先进开发平台的微处理器。TMS320C32具有以下特性:
1. 哈佛结构:程序和数据存储在独立的存储空间,拥有分开的程序和数据总线,以及DMA总线,实现了并行访问,提高运行速度。
2. 流水线操作:四级流水线设计(取指、译码、读取和执行),使得指令执行完全重叠,提升了处理器的执行速度。
3. 富裕的寄存器资源:28个寄存器与CPU紧密耦合,支持乘法器和ALU操作,同时具有特殊功能。
4. 专用硬乘法器:能够在单个指令周期内完成乘法运算。
5. 特殊的DSP指令:如并行处理和位倒转寻址指令,简化了复杂算法的实现。
6. 快速的指令周期:优化的集成电路设计使得指令周期达到40ns,大多数指令为单周期指令。
7. 灵活的外部总线接口和BOOT功能,简化了系统设计,便于程序加载。
系统架构由数据采集与处理单元、中层管理单元、网络部分和中央控制计算机系统组成。中层管理单元采用PC104系统,具有紧凑、模块化的特点,与标准台式PC兼容。数据采集与处理单元通过双口存储器与中层管理单元进行高速数据交换,满足实时仿真需求。中央控制计算机与中层管理单元通过10Mbps以太网连接,以太网提供了高带宽,但需注意其CSMA/CD协议可能导致的冲突问题。
数据采集与处理单元的设计以TMS320C32为核心,外围电路包括内存和其他必要的接口电路,用于实时采集和处理电力系统数据,确保系统的准确性和可靠性。
该方案设计的电力系统继电保护通用仿真分析系统利用先进的数字信号处理器技术,实现了高效、灵活的电力系统模拟,为科学研究和提高电力系统的安全性、可靠性提供了有力工具。