專利名稱：基于雙cpu結構的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微機保護測控裝置，特別涉及一基于雙CPU結構的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置。
技術背景電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行是國民經濟和社會穩(wěn)定發(fā)展的基石。電力系統(tǒng) 一旦發(fā)生自然或人為故障不能及時得到控制，將會使系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，造成 主設備損壞、電網崩潰，釀成大面積停電，給國民經濟發(fā)展和人們的日常生 活帶來嚴重的后果。為了保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，電力系統(tǒng)大都采用 微機保護測控裝置對變電站進行監(jiān)測保護?，F有微機保護測控裝置的通訊網絡多采用現場總線方式，隨著科技的發(fā)展，現場總線用于變電站的通訊網絡體現了很多的不足(1)開放性和靈活性不強，數據傳輸速度慢，成本高。(2)不同類型的現場總線設備均有專用的 通訊協(xié)議，不能相互兼容，無法協(xié)同工作也無法實現信息的無縫集成。(3)數 據采集、處理、控制、轉發(fā)等任務都由通訊控制器來完成，然而隨著變電站 智能化的提高，需傳輸的信息量越來越大，采用現場總線的通訊機制勢必成 為信息傳輸的瓶頸。目前國內市場上微機保護裝置研發(fā)和生產的廠家很多，CPU —般釆用 DSP或者單片機，它們大多組成RS-485網或者CAN總線與變電站級進行通 信，其網絡拓撲結構一般釆用終端匹配的總線型結構，不支持星型或者環(huán)形 結構網絡，這就使得通信網絡的可靠性不高，并且不能適應工業(yè)以太網的變 電站綜合自動化技術的要求。 實用新型內容為解決現有微機保護測控裝置所存在的上述技術問題，本實用新型提供 一種基于雙CPU結構的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置，這種電力系統(tǒng)微機保護 測控裝置具有遙控、遙測、遙信和遙調等功能，可實現電力系統(tǒng)的繼電保護、測量和控制。本實用新型解決上述技術問題的技術方案是包括DSP處理器、采樣電 路、擴展RAM電路、硬件倍頻及鎖相環(huán)電路、光電隔離電路、雙口RAM電路、 ARM微處理器、RS232電路、鍵盤、LCD顯示器、看門狗電路、時鐘電路、 以太網接口，所述DSP數字處理器分別與采樣電路、擴展RAM電路、硬件倍 頻及鎖相環(huán)電路、光電隔離電路、雙口 RAM電路相連，采樣電路與硬件倍頻 及鎖相環(huán)電路相連，ARM微處理器分別與雙口 RAM電路、RS232電路、鍵盤、 LCD顯示器、看門狗電路、時鐘電路、以太網接口相連，DSP處理器對采樣 電路采集的數據進行A/D轉換、分析計算，利用各種保護算法作出邏輯判斷， 對邏輯判斷輸出，實現報警、保護等功能，并進行故障錄波；ARM處理器實 現人機接口功能，實現鍵盤輸入、液晶顯示，并通過以太網接口與變電站級 間進行通信。上述的ARM處理器模塊是三星公司的S3C4510B，其中內嵌ARM公司的 A賜7TDMI處理器。上述A/D采樣模塊的型號為MAX125。上述液晶顯示模塊的分辨率為320X240。 本實用新型的有益效果是-1) 采用雙CPU系統(tǒng)可按功能分開設計，簡化了系統(tǒng)的軟件設計，使得系 統(tǒng)具有良好的擴展性，更好的應對組網的要求，提高系統(tǒng)的總體性能。2) 以TMS320LF2407 DSP芯片為作為數據的采集及處理單元，同時集成了常用的DSP外圍電路，將實時處理能力和控制器外設功能集于一身，從而 提高了裝置的精確性、實時性和穩(wěn)定性，并有較高的性價比。3) 數據采樣模塊采用兩片MAXMIN公司的MAX125，使得采集的數據精度 更高，采集速度更快，同時采集的數據更多。4) 采用了分辨率為320X240的液晶顯示模塊，提供了優(yōu)良的人機界面。5) 提供了7個按鈕的鍵盤，鍵盤和液晶顯示模塊配合使用可以方便的顯 示數據，波形，同時還可以在線修改控制參數。6) 利用了 ARM處理器強大的以太網通信功能，通過以太網接口與變電 站級間進行通信，充分的適應了基于IEC61850體系的變電站綜合自動化系統(tǒng)設計的要求。7) 裝置中DSP和ARM處理器間通過雙口RAM進行高速數據交換。利 用雙口 RAM CY7C026的高速數據傳輸能力在CPU之間傳送數據具有傳送速 率高、實時性好、可靠性高、電路簡單等優(yōu)點,能夠完成大量復雜的數據處理 工作，從而兼顧了數據傳輸處理所需要的大吞吐量和高速性。
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是基于雙CPU結構的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置硬件結構框圖。
具體實施方式
參見圖1，圖1為基于雙CPU結構的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置硬件結 構框圖，主要包括DSP和RAM處理器兩部分，其中DSP部分還包括A/D釆 樣、擴展RAM、硬件倍頻鎖相環(huán)、光電隔離等外圍電路，RAM處理器部分 還包括鍵盤、液晶顯示、外部時鐘電路、看門狗電路、以太網通信接口、 RS-232 接口以及方針接口等外圍電路，而DSP和RAM處理器這兩個CPU之間則通 過雙口 RAM進行數據的交換。裝置功能的具體實現步驟如下1、通過本系統(tǒng)地釆集模塊對電網電壓電流進行檢測，A/D轉換后送入本 系統(tǒng)的核心芯片TMS320LF2407,采集到的數據經過DSP控制器的相應處理得到在保護算法中將要用到的相關參數，然后通過各種相應的保護算法進行邏 輯判斷，最后通過信號出口和動作出口輸出邏輯結果，進行各種信號的顯示及保護動作。2、 DSP和RAM處理器這兩個CPU之間則通過雙口 RAM芯片CY7C026 進行數據的交換。CY7C026是CYPRESS公司生產的16KX 16高速雙口靜態(tài) RAM，存取速度小于25ns。它具有真正的雙端口，可以同時進行數據存取， 兩個端口具有獨立的控制信號線、地址線和數據線，另外通過主/從選擇可以 方便地擴大存儲容量和數據寬度，通過芯片的信號量標志器，左、右兩端口 可以實現芯片資源的共享。3、 ARM部分采用tiClinux嵌入式操作系統(tǒng)，應用程序直接在此系統(tǒng)上編 寫，包括以太網通信程序、雙口 RAM讀寫程序、按鍵處理程序和液晶顯示程 序。參見圖2，圖2為本電力系統(tǒng)微機保護測控裝置人機交互示意圖，鍵盤與 液晶配合使用提供了優(yōu)良的人機界面，在顯示實時數據、波形的同時還可以 在線修改控制參數。人機接口是所有軟件模塊調試的基礎，直觀的反映了程 序的功能，是軟件工作的重點。
權利要求1. 一種基于雙CPU結構的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置，其特征在于包括DSP處理器、采樣電路、擴展RAM電路、硬件倍頻及鎖相環(huán)電路、光電隔離電路、雙口RAM電路、ARM微處理器、RS232電路、鍵盤、LCD顯示器、看門狗電路、時鐘電路、以太網接口，所述DSP數字處理器分別與采樣電路、擴展RAM電路、硬件倍頻及鎖相環(huán)電路、光電隔離電路、雙口RAM電路相連，采樣電路與硬件倍頻及鎖相環(huán)電路相連，ARM微處理器分別與雙口RAM電路、RS232電路、鍵盤、LCD顯示器、看門狗電路、時鐘電路、以太網接口相連，DSP處理器對采樣電路采集的數據進行A/D轉換、分析計算，利用各種保護算法作出邏輯判斷，對邏輯判斷輸出，實現報警、保護等功能，并進行故障錄波；ARM處理器實現人機接口功能，實現鍵盤輸入、液晶顯示，并通過以太網接口與變電站級間進行通信。
2、 根據權利要求l所述的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置，其特征是所述 的DSP處理器模塊由德州公司的TMS320LF2407A芯片構成。
3、 根據權利要求l所述的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置，其特征是所述 的ARM處理器模塊是三星公司的S3C4510B。
4、 根據權利要求l所述的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置，其特征是所述 A/D采集模塊采用MAXMIN公司的MAX125。
專利摘要本實用新型公開了一種基于雙CPU結構的電力系統(tǒng)微機保護測控裝置。包括DSP處理器、采樣電路、擴展RAM電路、硬件倍頻及鎖相環(huán)電路、光電隔離電路、雙口RAM電路、ARM微處理器、RS232電路、鍵盤、LCD顯示器、看門狗電路、時鐘電路、以太網接口，所述DSP數字處理器分別與采樣電路、擴展RAM電路、硬件倍頻及鎖相環(huán)電路、光電隔離電路、雙口RAM電路相連，采樣電路與硬件倍頻及鎖相環(huán)電路相連，ARM微處理器分別與雙口RAM電路、RS232電路、鍵盤、LCD顯示器、看門狗電路、時鐘電路、以太網接口相連。本實用新型具有遙控、遙測、遙信和遙調等功能，可實現電力系統(tǒng)的繼電保護、測量和控制。
文檔編號H02H7/26GK201113374SQ20072006254
公開日2008年9月10日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權日2007年2月15日
發(fā)明者劉定國, 孫賢大, 帥智康, 安 羅, 適 舒, 偉 趙 申請人:湖南大學