CN201113374Y - 基于双cpu结构的电力***微机保护测控装置 - Google Patents

基于双cpu结构的电力***微机保护测控装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于双CPU结构的电力***微机保护测控装置。包括DSP处理器、采样电路、扩展RAM电路、硬件倍频及锁相环电路、光电隔离电路、双口RAM电路、ARM微处理器、RS232电路、键盘、LCD显示器、看门狗电路、时钟电路、以太网接口，所述DSP数字处理器分别与采样电路、扩展RAM电路、硬件倍频及锁相环电路、光电隔离电路、双口RAM电路相连，采样电路与硬件倍频及锁相环电路相连，ARM微处理器分别与双口RAM电路、RS232电路、键盘、LCD显示器、看门狗电路、时钟电路、以太网接口相连。本实用新型具有遥控、遥测、遥信和遥调等功能，可实现电力***的继电保护、测量和控制。

Description

基于双CPU结构的电力***微机保护测控装置
技术领域
本实用新型涉及一种微机保护测控装置，特别涉及一基于双CPU结构的电力***微机保护测控装置。
背景技术
电力***的安全稳定运行是国民经济和社会稳定发展的基石。电力***一旦发生自然或人为故障不能及时得到控制，将会使***失去稳定性，造成主设备损坏、电网崩溃，酿成大面积停电，给国民经济发展和人们的日常生活带来严重的后果。为了保障电力***的安全稳定运行，电力***大都采用微机保护测控装置对变电站进行监测保护。
现有微机保护测控装置的通讯网络多采用现场总线方式，随着科技的发展，现场总线用于变电站的通讯网络体现了很多的不足：(1)开放性和灵活性不强，数据传输速度慢，成本高。(2)不同类型的现场总线设备均有专用的通讯协议，不能相互兼容，无法协同工作也无法实现信息的无缝集成。(3)数据采集、处理、控制、转发等任务都由通讯控制器来完成，然而随着变电站智能化的提高，需传输的信息量越来越大，采用现场总线的通讯机制势必成为信息传输的瓶颈。
目前国内市场上微机保护装置研发和生产的厂家很多，CPU一般采用DSP或者单片机，它们大多组成RS-485网或者CAN总线与变电站级进行通信，其网络拓扑结构一般采用终端匹配的总线型结构，不支持星型或者环形结构网络，这就使得通信网络的可靠性不高，并且不能适应工业以太网的变电站综合自动化技术的要求。
实用新型内容
为解决现有微机保护测控装置所存在的上述技术问题，本实用新型提供一种基于双CPU结构的电力***微机保护测控装置，这种电力***微机保护测控装置具有遥控、遥测、遥信和遥调等功能，可实现电力***的继电保护、测量和控制。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：包括DSP处理器、采样电路、扩展RAM电路、硬件倍频及锁相环电路、光电隔离电路、双口RAM电路、ARM微处理器、RS232电路、键盘、LCD显示器、看门狗电路、时钟电路、以太网接口，所述DSP数字处理器分别与采样电路、扩展RAM电路、硬件倍频及锁相环电路、光电隔离电路、双口RAM电路相连，采样电路与硬件倍频及锁相环电路相连，ARM微处理器分别与双口RAM电路、RS232电路、键盘、LCD显示器、看门狗电路、时钟电路、以太网接口相连，DSP处理器对采样电路采集的数据进行A/D转换、分析计算，利用各种保护算法作出逻辑判断，对逻辑判断输出，实现报警、保护等功能，并进行故障录波；ARM处理器实现人机接口功能，实现键盘输入、液晶显示，并通过以太网接口与变电站级间进行通信。
上述的ARM处理器模块是三星公司的S3C4510B，其中内嵌ARM公司的ARM7TDMI处理器。
上述A/D采样模块的型号为MAX125。
上述液晶显示模块的分辨率为320×240。
本实用新型的有益效果是：
1)采用双CPU***可按功能分开设计，简化了***的软件设计，使得***具有良好的扩展性，更好的应对组网的要求，提高***的总体性能。
2)以TMS320LF2407 DSP芯片为作为数据的采集及处理单元，同时集成了常用的DSP***电路，将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，从而提高了装置的精确性、实时性和稳定性，并有较高的性价比。
3)数据采样模块采用两片MAXMIN公司的MAX125，使得采集的数据精度更高，采集速度更快，同时采集的数据更多。
4)采用了分辨率为320×240的液晶显示模块，提供了优良的人机界面。
5)提供了7个按钮的键盘，键盘和液晶显示模块配合使用可以方便的显示数据，波形，同时还可以在线修改控制参数。
6)利用了ARM处理器强大的以太网通信功能，通过以太网接口与变电站级间进行通信，充分的适应了基于IEC61850体系的变电站综合自动化***设计的要求。
7)装置中DSP和ARM处理器间通过双口RAM进行高速数据交换。利用双口RAM CY7C026的高速数据传输能力在CPU之间传送数据具有传送速率高、实时性好、可靠性高、电路简单等优点，能够完成大量复杂的数据处理工作，从而兼顾了数据传输处理所需要的大吞吐量和高速性。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是基于双CPU结构的电力***微机保护测控装置硬件结构框图。
具体实施方式
参见图1，图1为基于双CPU结构的电力***微机保护测控装置硬件结构框图，主要包括DSP和RAM处理器两部分，其中DSP部分还包括A/D采样、扩展RAM、硬件倍频锁相环、光电隔离等***电路，RAM处理器部分还包括键盘、液晶显示、外部时钟电路、看门狗电路、以太网通信接口、RS-232接口以及方针接口等***电路，而DSP和RAM处理器这两个CPU之间则通过双口RAM进行数据的交换。装置功能的具体实现步骤如下：
1、通过本***地采集模块对电网电压电流进行检测，A/D转换后送入本***的核心芯片TMS320LF2407，采集到的数据经过DSP控制器的相应处理得到在保护算法中将要用到的相关参数，然后通过各种相应的保护算法进行逻辑判断，最后通过信号出口和动作出口输出逻辑结果，进行各种信号的显示及保护动作。
2、DSP和RAM处理器这两个CPU之间则通过双口RAM芯片CY7C026进行数据的交换。CY7C026是CYPRESS公司生产的16K×16高速双口静态RAM，存取速度小于25ns。它具有真正的双端口，可以同时进行数据存取，两个端口具有独立的控制信号线、地址线和数据线，另外通过主/从选择可以方便地扩大存储容量和数据宽度，通过芯片的信号量标志器，左、右两端口可以实现芯片资源的共享。
3、ARM部分采用μClinux嵌入式操作***，应用程序直接在此***上编写，包括以太网通信程序、双口RAM读写程序、按键处理程序和液晶显示程序。
参见图2，图2为本电力***微机保护测控装置人机交互示意图，键盘与液晶配合使用提供了优良的人机界面，在显示实时数据、波形的同时还可以在线修改控制参数。人机接口是所有软件模块调试的基础，直观的反映了程序的功能，是软件工作的重点。

Claims (4)

1. 一种基于双CPU结构的电力***微机保护测控装置，其特征在于：包括DSP处理器、采样电路、扩展RAM电路、硬件倍频及锁相环电路、光电隔离电路、双口RAM电路、ARM微处理器、RS232电路、键盘、LCD显示器、看门狗电路、时钟电路、以太网接口，所述DSP数字处理器分别与采样电路、扩展RAM电路、硬件倍频及锁相环电路、光电隔离电路、双口RAM电路相连，采样电路与硬件倍频及锁相环电路相连，ARM微处理器分别与双口RAM电路、RS232电路、键盘、LCD显示器、看门狗电路、时钟电路、以太网接口相连，DSP处理器对采样电路采集的数据进行A/D转换、分析计算，利用各种保护算法作出逻辑判断，对逻辑判断输出，实现报警、保护等功能，并进行故障录波；ARM处理器实现人机接口功能，实现键盘输入、液晶显示，并通过以太网接口与变电站级间进行通信。
2. 根据权利要求1所述的电力***微机保护测控装置，其特征是：所述的DSP处理器模块由德州公司的TMS320LF2407A芯片构成。
3. 根据权利要求1所述的电力***微机保护测控装置，其特征是：所述的ARM处理器模块是三星公司的S3C4510B。
4. 根据权利要求1所述的电力***微机保护测控装置，其特征是：所述A/D采集模块采用MAXMIN公司的MAX125。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102231075A (zh) * 2011-06-25 2011-11-02 山东科汇电力自动化有限公司 一种电力测控装置通用平台及控制方法
CN102346465A (zh) * 2011-06-16 2012-02-08 刘志和 一种节能型能源在线监控***
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CN105867234A (zh) * 2016-04-21 2016-08-17 常州轻工职业技术学院 一种新型自动化装置

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