基于Blackfin處理器的繼電保護完整解決方案解析

　　全球對電力設施建設的關注從來沒有達到像當前這樣高的熱度，一方面當前形勢下的環保節能要求對傳統電網提出了極大的挑戰，另一方面，全球近年來發生多起導致重大經濟損失和影響民生的電網事故，作為重要能源供應的電網安全性越來越受到高度重視。電網改造以及智能電網建設熱潮正在揭開全球數萬億美元的巨大市場商機。

　　近年來，中國國家電網一直努力打造具有網絡化、自動化的統一的堅強智能電網，已經明確了分階段推進堅強智能電網發展的戰略和今后十年堅強智能電網的建設規劃。電網改造和堅強智能電網建設的一個重要方面是加強網絡的自我故障診斷、保護和自愈功能，電力公司需要電力線監控和保護系統，以對能量的消耗情況、成本和質量進行監視和控制，并對保護昂貴的設備進行保護，從而使電源不至于被浪涌和惡劣的氣候所損毀。

　　繼電保護系統設計挑戰分析

　　繼電保護是實現電力網絡及相關設備監測保護的重要技術，向計算機化、網絡化、智能化，以及保護、控制、測量和數據通信一體化發展是該領域的長期發展趨勢。有關數據顯示，截止到2006年底，全國220kV及以上系統繼電保護裝置的微機化率已達91.41%。繼電保護裝置的微機化趨勢充分利用了先進的半導體處理器技術：高速的運算能力、完善的存貯能力和各種優化算法，同時采用大規模集成電路和成熟的數據采集、模數轉換、數字濾波和抗干擾等技術，因而系統響應速度、可靠性方面均有顯著的提升。然而，如何持續提高這些特性也是繼電保護系統設計工程師面臨的挑戰。主要有以下幾個方面：

　　更高的繼電保護性能。更快(處理能力)、更強(功能)、更低(低成本和功耗)是電子產品持續發展的動力，也是工程師面臨的永恒挑戰。具體到電力繼電保護設備來說，包括：電力狀態參數的快速準確監測;系統很強的存儲力能更好地實現故障分量保護;先進、優化的自動控制、算法和技術，如自適應、狀態預測、模糊控制及人工智能、神經網絡等，確保更高的運行準確率;在滿足當前繼電保護功能和性能需求的條件下，以更低的整體系統成本(包括軟硬件成本和開發成本)實現。.

　　系統軟硬件的擴展能力。產品方案的可擴展性是當前很多嵌入式系統產品方案選型的一個重要考慮點，對于繼電保護系統來說尤其如此。例如通信總線從RS485向CAN總線轉換、以太網接口擴展、新增智能化功能擴展，以及故障錄波、波形分析、附加低頻減載、自動重合閘、故障測距、系統在線可升級等功能。特別是隨著變電站通信網絡及系統的系列國際標準IEC61850的逐步導入和推廣，基于該標準發展起來的繼保產品網絡化發展趨勢對當前所采用的硬件平臺(特別是核心處理器)的性能可擴展性提出了嚴峻挑戰，同時對核心處理器的通信能力和存儲能力要求更高。另外，智能化發展趨勢帶來的諸如人工智能、模糊控制算法、神經網絡等技術的應用對硬件平臺的處理能力要求則遠遠的超越了以往的系統。

　　更高的可靠性。可靠性除了系統軟件設計的優化和調試外，體現在數字元件的特性不易受溫度變化(寬的工作溫度范圍)、電源波動、使用年限的影響，不易受元件更換的影響;且自檢和巡檢能力強，可用軟件方法檢測主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。

　　基于Blackfin處理器的完整解決方案

　　由ADI與北京億旗創新科技近期正式推出了聯合研發的繼電保護方案平臺。該方案采用了目前在電力線監控系統中廣泛應用的Blackfin處理器(ADSP BF518)和新型同步采樣ADC( AD7606)。方案提供了完整的硬件和軟件模塊，將用戶從硬件平臺、操作系統、協議棧以及GUI等軟件開發工作中解放出來，大大縮短產品開發周期，并降低了軟硬件開發難度。該參考設計的主要特性包括支持uC/OSⅡ操作系統、單處理器、支持2個以太網端口(10M/100M)、支持IEEE1588、支持實現復雜的算法和高采樣率、最多16通道同步采樣，并兼容IEC61850協議。