一種基于數(shù)字信號(hào)處理和cpld技術(shù)的斷路器控制單元的制作方法
【專利摘要】一種基于數(shù)字信號(hào)處理和CPLD技術(shù)的斷路器控制單元，包括主控電路和操動(dòng)電路，主控電路連接到操動(dòng)電路；主控電路包括MCU、采集電路、外設(shè)電路和通信電路，采集電路、外設(shè)電路和通信電路分別連接到MCU；操動(dòng)電路包括CPLD、開關(guān)量電路、輸出電路和CPLD外圍電路，開關(guān)量電路、輸出電路和CPLD外圍電路分別連接到CPLD。本實(shí)用新型采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行主控電路的設(shè)計(jì)，具有信號(hào)處理能力強(qiáng)，自動(dòng)保護(hù)及時(shí)、維護(hù)和信息傳遞功能優(yōu)良，而且具備標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，和不同廠家的主控單元組成分布式的控制系統(tǒng)。采用CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測、狀態(tài)信號(hào)的輸出以及外部高電壓的控制，具有對輸出信號(hào)執(zhí)行的高可靠性和狀態(tài)信號(hào)的快速監(jiān)測性。
【專利說明】—種基于數(shù)字信號(hào)處理和CPLD技術(shù)的斷路器控制單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能斷路器領(lǐng)域，具體的說，是一種基于數(shù)字信號(hào)處理和CPLD技術(shù)的斷路器控制單元。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓斷路器(或稱高壓開關(guān))是變電所主要的電力控制設(shè)備，具有滅弧特性，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它和繼電保護(hù)配合，能迅速切斷故障電流，以防止擴(kuò)大事故范圍.因此，高壓斷路器工作的好壞，直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
[0003]現(xiàn)在的高壓斷路器種類很多，可分為:油斷路器(多油斷路器、少油斷路器)、六氟化硫斷路器(SF6斷路器)、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。
[0004]現(xiàn)有斷路器內(nèi)部的的智能控制單元多采用基于51系列的單片機(jī)為信號(hào)處理主芯片，進(jìn)行各種信號(hào)的處理通過后續(xù)電路進(jìn)行斷路器的制動(dòng)，存在信號(hào)處理能力差，自動(dòng)保護(hù)不及時(shí)，維護(hù)和信息傳遞功能差等缺點(diǎn)，并且在外部通信方面不宜同各個(gè)廠家的控制單元進(jìn)行相結(jié)合，而且在對斷路器的操動(dòng)反應(yīng)上不及時(shí)，更加沒有狀態(tài)量信號(hào)的監(jiān)測功能?，F(xiàn)有斷路器內(nèi)部智能控制單元其輸入端為溫度采集器和模擬量輸入電路等，在外部就是連接電網(wǎng)，同時(shí)操動(dòng)電路連接當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的輸出端，即為繼電器和線圈連接當(dāng)前節(jié)點(diǎn)輸出端，進(jìn)行機(jī)械控制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供基于數(shù)字信號(hào)處理和CPLD技術(shù)的斷路器控制單元，采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行主控電路的設(shè)計(jì)和信號(hào)處理，具有信號(hào)處理能力強(qiáng)，自動(dòng)保護(hù)及時(shí)、維護(hù)和信息傳遞功能優(yōu)良，而且具備標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，和不同廠家的主控單元組成分布式的控制系統(tǒng)此外，從斷路器控制單元的自身功能上具備同步關(guān)合功能，并且采用CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測、狀態(tài)信號(hào)的輸出以及外部高電壓的控制，具有對輸出信號(hào)執(zhí)行的高可靠性和狀態(tài)信號(hào)的快速監(jiān)測性。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案如下:一種基于數(shù)字信號(hào)處理和CPLD技術(shù)的斷路器控制單元，包括主控電路和操動(dòng)電路，主控電路連接到操動(dòng)電路；所述主控電路包括MCU、采集電路、外設(shè)電路和通信電路，采集電路、外設(shè)電路和通信電路分別連接到MCU ;所述操動(dòng)電路包括CPLD、開關(guān)量電路、輸出電路和CPLD外圍電路，開關(guān)量電路、輸出電路和CPLD外圍電路分別連接到CPLD。
[0007]進(jìn)一步地，所述采集電路由同MCU相連的模擬量采集電路和溫度采集器組成；所述外設(shè)電路由分別同MCU相連的液晶顯示電路和鍵盤電路組成；所述通信電路由分別同MCU連接的數(shù)據(jù)接口電路和CAN協(xié)議控制器組成；所述開關(guān)量電路由依次連接的開關(guān)量輸入電路和開關(guān)量調(diào)理電路組成，所述開關(guān)量調(diào)理電路連接CPLD ;所述輸出電路由分別同開關(guān)量輸出電路相連的繼電器和線圈組成，所述開關(guān)量輸出電路連接CPLD ;所述的CPLD外圍電路由晶振和電源組成。
[0008]其中，所述MCU的型號(hào)為ADSP-21992，所述CPLD的型號(hào)為EPM3032A，所述CAN協(xié)議控制器的型號(hào)為PCA82C250。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0010](I)本實(shí)用新型采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行主控電路的設(shè)計(jì)，具有信號(hào)處理能力強(qiáng)，自動(dòng)保護(hù)及時(shí)、維護(hù)和信息傳遞功能優(yōu)良，而且具備標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，和不同廠家的主控單元組成分布式的控制系統(tǒng)此外，從斷路器控制單元的自身功能上具備同步關(guān)合功能，并且采用CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測、狀態(tài)信號(hào)的輸出以及外部高電壓的控制，具有對輸出信號(hào)執(zhí)行的高可靠性和狀態(tài)信號(hào)的快速監(jiān)測性。
[0011](2)本實(shí)用新型采用ADSP-21992作為該控制單元的主控芯片，具有體積小、功耗低、精度高、可靠性高、靈活性大，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0012](3)本實(shí)用新型采用EPM3032A作為該CPLD的主處理芯片，具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0013](4)本實(shí)用新型具有可視化的人機(jī)交互界面，使得可以進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)和操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，由以ADSP-21992為MCU主處理芯片的主控電路連接以EPM3032A為CPLD主處理芯片的操動(dòng)電路組成，所述的ADSP-21992連接EPM3032A。其工作原理在于:以ADSP-21992為MCU的主控制電路通過MCU處理各類及得數(shù)據(jù)，發(fā)出指令給CPLD，EPM3032A為CPLD主處理芯片的操動(dòng)電路通過CPLD處理由開關(guān)量電路所得信號(hào)和來自于主控電路的指令，后完成相應(yīng)的諸如高壓控制等動(dòng)作控制，以達(dá)到自動(dòng)保護(hù)、維護(hù)和信息傳遞的功能，具有對輸出信號(hào)執(zhí)行的高可靠性和狀態(tài)信號(hào)的快速監(jiān)測性。ADSP-21992和EPM3032A都為現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，各部分引腳及功能將不在贅述，在上述結(jié)構(gòu)中，ADSP-21992作為該控制單元的主控芯片，具有體積小、功耗低、精度高、可靠性高、靈活性大，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；EPM3032A作為該CPLD的主處理芯片，具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]如圖1所示，所述的主控制電路由分別同MCU相連的采集電路、外設(shè)電路、通信電路組成，在此結(jié)構(gòu)中，采集電路完成各種模擬量的采集和處理然后發(fā)送到MCU中進(jìn)行處理，外設(shè)電路在于形成一個(gè)同外界進(jìn)行交互的平臺(tái)，而通信電路在于同外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0017]如圖1所示，所述的采集電路由同MCU相連的模擬量采集電路和溫度采集器組成，所述的模擬量采集電路由依次連接的模擬量輸入電路和模擬量調(diào)理電路組成，所述的模擬量調(diào)理電路連接MCU ;所述的外設(shè)電路由分別同MCU相連的液晶顯示電路和鍵盤電路組成；所述的通信電路由分別同MCU連接的數(shù)據(jù)接口電路和PCA82C250組成，在此結(jié)構(gòu)中，電壓或電流信號(hào)通過模擬量輸入電路和模擬調(diào)理電路輸送到MCU中進(jìn)行相應(yīng)的處理，溫度采集器的作用在于對線纜上的溫度進(jìn)行采集并傳輸?shù)組CU中進(jìn)行處理；液晶顯示電路和鍵盤電路形成一個(gè)可視化的人機(jī)交互界面，使得可以進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)和操作；數(shù)據(jù)接口可以同與之相匹配的外接設(shè)備進(jìn)行互換操作，PCA82C250是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，該器件對總線提供差動(dòng)發(fā)送能力并對CAN控制器提供差動(dòng)接收能力。
[0018]如圖1所示，所述的操動(dòng)電路由分別同CPLD連接的開關(guān)量電路、輸出電路和CPLD外圍電路組成，在此結(jié)構(gòu)中，開關(guān)量電路為處理各類開關(guān)量的前置主電路，輸出電路為由CPLD輸出的各類及動(dòng)信號(hào)的輸出載體，CPLD外圍電路為CPLD正常工作必不可少的電路。
[0019]如圖1所示，所述的開關(guān)量電路由依次連接的開關(guān)量輸入電路和開關(guān)量調(diào)理電路組成，所述的開關(guān)量調(diào)理電路連接CPLD ;所述的輸出電路由分別同開關(guān)量輸出電路相連的繼電器和線圈組成，所述的開關(guān)量輸出電路連接CPLD ;所述的CPLD外圍電路由晶振和電源組成，在此結(jié)構(gòu)中，由電路上監(jiān)測到的各類開關(guān)量通過開關(guān)量輸入電路和開關(guān)量調(diào)理電路進(jìn)入CPLD中進(jìn)行相應(yīng)的處理；經(jīng)CPLD處理后的信號(hào)經(jīng)開關(guān)量輸出電路輸出，控制繼電器或線圈進(jìn)行諸如開關(guān)閉合、是否可開關(guān)閉合等相應(yīng)的操作，晶振和電源為CPLD正常工作的必要電路。
[0020]本實(shí)用新型采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行主控電路的設(shè)計(jì)，具有信號(hào)處理能力強(qiáng)，自動(dòng)保護(hù)及時(shí)、維護(hù)和信息傳遞功能優(yōu)良，而且具備標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，和不同廠家的主控單元組成分布式的控制系統(tǒng)此外，從斷路器控制單元的自身功能上具備同步關(guān)合功能，并且采用CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測、狀態(tài)信號(hào)的輸出以及外部高電壓的控制，具有對輸出信號(hào)執(zhí)行的高可靠性和狀態(tài)信號(hào)的快速監(jiān)測性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字信號(hào)處理和CPLD技術(shù)的斷路器控制單元，其特征在于，包括主控電路和操動(dòng)電路，主控電路連接到操動(dòng)電路；所述主控電路包括MCU、采集電路、外設(shè)電路和通信電路，采集電路、外設(shè)電路和通信電路分別連接到MCU ;所述操動(dòng)電路包括CPLD、開關(guān)量電路、輸出電路和CPLD外圍電路，開關(guān)量電路、輸出電路和CPLD外圍電路分別連接到CPLD。
2.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制單元，其特征在于，所述采集電路由同MCU相連的模擬量采集電路和溫度采集器組成；所述外設(shè)電路由分別同MCU相連的液晶顯示電路和鍵盤電路組成；所述通信電路由分別同MCU連接的數(shù)據(jù)接口電路和CAN協(xié)議控制器組成；所述開關(guān)量電路由依次連接的開關(guān)量輸入電路和開關(guān)量調(diào)理電路組成，所述開關(guān)量調(diào)理電路連接CPLD ;所述輸出電路由分別同開關(guān)量輸出電路相連的繼電器和線圈組成，所述開關(guān)量輸出電路連接CPLD ;所述的CPLD外圍電路由晶振和電源組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的任意一種斷路器控制單元，其特征在于，所述MCU的型號(hào)為ADSP-21992，所述 CPLD 的型號(hào)為 EPM3032A。
4.如權(quán)利要求2所述的斷路器控制單元，其特征在于，所述CAN協(xié)議控制器的型號(hào)為PCA82C250。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK203705860SQ201320817784
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月7日
【發(fā)明者】周軍, 范康林, 陳夢軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司自貢供電公司