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摘 要：本文设计分析了一种基于VB平台的DSP继电保护综合测控装置，并从硬件和软件两个方面对装置的特性和功能实现进行了分析。
关键词：VB；DSP；继电保护；测控
继电保护及综合测控装置常被用于保护电力系统的正常运行和对线路参数进行测量，是电力系统的重要组成部分之一。
1 测试装置硬件设计
为满足继电保护综合测控装置的数据采集速率和处理精度的需求，本文所述采用两片DSP作为装置的处理芯片。其中一片用于执行电力系统线路相关参数测量功能，另一片用于对电力系统进行继电保护，两片芯片并行工作，继电保护和测控互不影响。其他外围硬件模块还有ADC模块、存储模块、通信模块、开关模块等。综合测控装置的硬件结构如图1所示。
1.1 DSP测控处理部分
由测控DSP及其相关模块可以组成用于对电力系统进行参数测控的部分，该部分可以执行测控数据采集、联网通信、数据处理、指令执行等操作。
1.1.1 ADC转换模块
实际测量参数通常为模拟量，这些模拟量是不能直接用于数据分析与处理的，故在数据采集过程中需要使用ADC转换模块对模拟量进行采集并将其转换为数字量进行传输和处理。ADC转换模块的数据转换精度主要受传感器、采集信号、滤波器特性以及AD转换精度等影响。
其中在输入信号方面，可供测量使用的现场信号有计量TA和保护TA两种，在电力系统处于正常运行状态时，计量TA具有更好的精度，故可以将其选为输入信号；在传感器方面，应该尽量选用共模抑制比高、泄漏电流低的传感器，这类传感器的低频信号测量精度更高；在滤波器方面，鉴于电力系统中会存在多种谐波分量，故应该尽量选用滤波特性好，可分析谐波次数较高的滤波器；在A/D转换器方面，A/D转换器的分档测量性能越高，则对小信号的计量效果越好。
1.1.2 通信模块
综合测量装置的额通信模块按照通信对象不同分为内部通信和外部通信两种。其中，内部通信主要用于两片DSP以及DSP与各模块之间的数据传递，以便于更好的实现协同工作，达到较高的应用效果。外部通信则是装置与上位机之间的数据传递，以便于监控人员及时了解设备运行状态或实时获取数据信息。
在内部通信中可以采用串行和并行两种通信方式，为进一步提升通信速率，可以采用并行通信方式：共享RAM用于进行数据的高速双向传递， 端口可在保证数据完整性的前提下实现双DSP对共享RAM的读写操作。
1.1.3 其他模块
按键模块通过DSP的部分I/O引脚与DSP连接作为外部输入端进行参数输入、指令控制等操作执行，是人工操作的主要方式。
显示模块主要用于对DSP相关的操作内容、执行结果等进行显示，便于操作人员观察记录相关信息。该模块主要由LCD显示器和控制器、RAM与ROM等组件构成，可按照预定要求对输入模块的数据信息进行显示。
存储模块可用于对装置运行中的采集信息、执行日志、执行时间等信息进行记录，便于后续的数据查询和数据分析。
1.2 DSP继电保护部分
由继电保护DSP及其相关模块可以组成继电保护装置部分，该部分可以执行数据采集、保护动作判断以及动作输出等操作。
1.2.1 开关量输入与输出
本部分装置分别使用了输入和输出两个相互的模块执行数据的输入与输出处理，这样不仅可以提高系统的响应速度，还可以在电气上对两种信号进行隔离处理，降低不同信号之间的相互影响。
1.2.2 ADC转换模块
在电力系统发生故障需要执行继电保护操作时，短路电流会突然升高很多，此时继电保护装置在对电流进行采集时若仍然选用计量TA出书则很难达到采集需求，故此时需要让保护TA作为采集电流信号。
2 软件设计
本继电保护综合测控装置的控制软件使用汇编语言和VB语言实现，其中汇编语言用于硬件电路的功能控制进行编程实现，VB语言用于对计算机与测控装置的接口编程实现和软件控制平台实现。
2.1 测控部分软件设计
在测控软件中主要有主程序、数据采集、其他功能管理等。
其中主程序使用VB可视化编程实现，在装置上电运行时，主程序会通过SMCOMM控件与DSP测控电路进行串行通信并对程序的参数进行配置完成初始化工作。当需要对测控线路的温度、压力、转速等具体参数进行采样测试时使用VB控制平台的对应功能可以向DSP发送中断信号使测控电路进入数据采集状态对参数进行采集和处理，处理完毕后通过串口返回到控制端进行显示。
2.2 保护部分软件设计
当被保护线路出现故障时，继电保护部分装置启动运行。本部分使用突变量检测作为判断被监测线路是否运转正常的启动标识。当监测线路中出现电流或电压突变时，继电保护功能被启动，此时根据突变量电流特征可以判断出故障的原因并通过跳闸出口发送动作延时、跳闸等指令对电力线路进行保护等。由于DSP及其匹配ADC模块在数据采集和处理等方面具有较大的性能优势，故整个电路可以满足每50Hz采样24点、开关量分辨率低于1ms、开关变位分辨率低于10ms等性能要求。
总结
DSP可以克服单片机在数据处理方面的性能缺陷，VB监测平台可以实现各功能和数据的可视化管理，故本继电保护装置可用于对多种继电器的参量进行检测、校验以及整定，还可提供继电保护功能，实用性较高。
参考文献
[1] 温渤婴，尚可，田保.双数字信号处理的电流继电保护和测控装置的研制[J].中国电力，2003，36（8）
[2] 李伟，沈兵.智能型继电保护综合测试装置的研制[J].现代电子技术，2006，29（12）
[3] 刘晓峰，诸静，陈刚.电器智能化测控单元软件系统的设计[J].高压电器，2001，37（5）
[4] 李曉梅，戴堃.基于VB的线路距离保护程序设计[J].中国电业（技术版），2011（3）
关键词：VB；DSP；继电保护；测控
继电保护及综合测控装置常被用于保护电力系统的正常运行和对线路参数进行测量，是电力系统的重要组成部分之一。
1 测试装置硬件设计
为满足继电保护综合测控装置的数据采集速率和处理精度的需求，本文所述采用两片DSP作为装置的处理芯片。其中一片用于执行电力系统线路相关参数测量功能，另一片用于对电力系统进行继电保护，两片芯片并行工作，继电保护和测控互不影响。其他外围硬件模块还有ADC模块、存储模块、通信模块、开关模块等。综合测控装置的硬件结构如图1所示。
1.1 DSP测控处理部分
由测控DSP及其相关模块可以组成用于对电力系统进行参数测控的部分，该部分可以执行测控数据采集、联网通信、数据处理、指令执行等操作。
1.1.1 ADC转换模块
实际测量参数通常为模拟量，这些模拟量是不能直接用于数据分析与处理的，故在数据采集过程中需要使用ADC转换模块对模拟量进行采集并将其转换为数字量进行传输和处理。ADC转换模块的数据转换精度主要受传感器、采集信号、滤波器特性以及AD转换精度等影响。
其中在输入信号方面，可供测量使用的现场信号有计量TA和保护TA两种，在电力系统处于正常运行状态时，计量TA具有更好的精度，故可以将其选为输入信号；在传感器方面，应该尽量选用共模抑制比高、泄漏电流低的传感器，这类传感器的低频信号测量精度更高；在滤波器方面，鉴于电力系统中会存在多种谐波分量，故应该尽量选用滤波特性好，可分析谐波次数较高的滤波器；在A/D转换器方面，A/D转换器的分档测量性能越高，则对小信号的计量效果越好。
1.1.2 通信模块
综合测量装置的额通信模块按照通信对象不同分为内部通信和外部通信两种。其中，内部通信主要用于两片DSP以及DSP与各模块之间的数据传递，以便于更好的实现协同工作，达到较高的应用效果。外部通信则是装置与上位机之间的数据传递，以便于监控人员及时了解设备运行状态或实时获取数据信息。
在内部通信中可以采用串行和并行两种通信方式，为进一步提升通信速率，可以采用并行通信方式：共享RAM用于进行数据的高速双向传递， 端口可在保证数据完整性的前提下实现双DSP对共享RAM的读写操作。
1.1.3 其他模块
按键模块通过DSP的部分I/O引脚与DSP连接作为外部输入端进行参数输入、指令控制等操作执行，是人工操作的主要方式。
显示模块主要用于对DSP相关的操作内容、执行结果等进行显示，便于操作人员观察记录相关信息。该模块主要由LCD显示器和控制器、RAM与ROM等组件构成，可按照预定要求对输入模块的数据信息进行显示。
存储模块可用于对装置运行中的采集信息、执行日志、执行时间等信息进行记录，便于后续的数据查询和数据分析。
1.2 DSP继电保护部分
由继电保护DSP及其相关模块可以组成继电保护装置部分，该部分可以执行数据采集、保护动作判断以及动作输出等操作。
1.2.1 开关量输入与输出
本部分装置分别使用了输入和输出两个相互的模块执行数据的输入与输出处理，这样不仅可以提高系统的响应速度，还可以在电气上对两种信号进行隔离处理，降低不同信号之间的相互影响。
1.2.2 ADC转换模块
在电力系统发生故障需要执行继电保护操作时，短路电流会突然升高很多，此时继电保护装置在对电流进行采集时若仍然选用计量TA出书则很难达到采集需求，故此时需要让保护TA作为采集电流信号。
2 软件设计
本继电保护综合测控装置的控制软件使用汇编语言和VB语言实现，其中汇编语言用于硬件电路的功能控制进行编程实现，VB语言用于对计算机与测控装置的接口编程实现和软件控制平台实现。
2.1 测控部分软件设计
在测控软件中主要有主程序、数据采集、其他功能管理等。
其中主程序使用VB可视化编程实现，在装置上电运行时，主程序会通过SMCOMM控件与DSP测控电路进行串行通信并对程序的参数进行配置完成初始化工作。当需要对测控线路的温度、压力、转速等具体参数进行采样测试时使用VB控制平台的对应功能可以向DSP发送中断信号使测控电路进入数据采集状态对参数进行采集和处理，处理完毕后通过串口返回到控制端进行显示。
2.2 保护部分软件设计
当被保护线路出现故障时，继电保护部分装置启动运行。本部分使用突变量检测作为判断被监测线路是否运转正常的启动标识。当监测线路中出现电流或电压突变时，继电保护功能被启动，此时根据突变量电流特征可以判断出故障的原因并通过跳闸出口发送动作延时、跳闸等指令对电力线路进行保护等。由于DSP及其匹配ADC模块在数据采集和处理等方面具有较大的性能优势，故整个电路可以满足每50Hz采样24点、开关量分辨率低于1ms、开关变位分辨率低于10ms等性能要求。
总结
DSP可以克服单片机在数据处理方面的性能缺陷，VB监测平台可以实现各功能和数据的可视化管理，故本继电保护装置可用于对多种继电器的参量进行检测、校验以及整定，还可提供继电保护功能，实用性较高。
参考文献
[1] 温渤婴，尚可，田保.双数字信号处理的电流继电保护和测控装置的研制[J].中国电力，2003，36（8）
[2] 李伟，沈兵.智能型继电保护综合测试装置的研制[J].现代电子技术，2006，29（12）
[3] 刘晓峰，诸静，陈刚.电器智能化测控单元软件系统的设计[J].高压电器，2001，37（5）
[4] 李曉梅，戴堃.基于VB的线路距离保护程序设计[J].中国电业（技术版），2011（3）