專利名稱：微機型保護測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的微機保護裝置，具體是一種微機保 護測控裝置。
技術(shù)背景目前我國現(xiàn)階段主要的微機繼電保護裝置使用的是單CPU結(jié)構(gòu)，這是第一階 段微機保護裝置的特點，使用單片機為主的微機保護具有較強的針對性，系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)緊湊，整體性能和可靠性高，性能價格比高，使用單片機的微機保護在電力系 統(tǒng)中得到了成功的應用。但以單片機為核心的微機保護裝置，針對性較強，直接 針對電力系統(tǒng)具體應用環(huán)境來設計，因此通用性、可擴展性相對較差；且往往受 到速度和結(jié)構(gòu)的限制，不擅長數(shù)字信號的處理，特別是在處理電力系統(tǒng)中復雜的 數(shù)據(jù)運算時，往往耗時過長，難以實現(xiàn)更新的復雜算法及達到更高的采樣速率。隨著電力系統(tǒng)對微機保護裝置性能的要求不斷提高、保護原理的研究和發(fā) 展、硬件產(chǎn)品技術(shù)的進步，以及微機保護運行環(huán)境的更為復雜和嚴酷。DSP(數(shù)字信號處理器)是一種獨特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。一個數(shù)字信號處理器在一塊不大的芯片內(nèi)包 括有控制單元、運算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲器，并可以與一定數(shù)量的外部設備互相通信，有軟、硬件 的全面功能，本身就是一個微型計算機。DSP采用的是哈佛設計，即數(shù)據(jù)總線和 地址總線分開，使程序和數(shù)據(jù)分別存儲在兩個分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指 令完全重疊。也就是說在執(zhí)行上一條指令的同時就可取出下一條指令，并進行譯 碼，這大大的提高了微處理器的速度。另外還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進 行傳輸，因為增加了器件的靈活性。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1 的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字 數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速 度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱 道的兩大特色。由于它運算能力很強，速度很快，體積很小，而且采用軟件編程 具有高度的靈活性，因此為從事各種復雜的應用提供了一條有效途徑。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微機綜合保護裝置，實 現(xiàn)以雙32位為主CPU的系統(tǒng)構(gòu)架。廣泛應用在電力系統(tǒng)和變電站中，構(gòu)成了供 配電綜合自動化。供配電綜合自動化系統(tǒng)能夠大大地提高整個電網(wǎng)運行的安全性 和經(jīng)濟效益。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括智能插件板、交 流板、主CPU板、電源板、液晶顯示板和總線板，其中電源板、智能插件板、主CPU板、交流板是通過32pin連接端子和總線板連接，液晶顯示板則是通過8pin連接端子與總線板連接。所述主CPU板上包括濾波器、MUX(多路選擇開關(guān))、A/D (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、CPLD (可編程邏輯器件)、ARM(微處理器)、DSP(數(shù)字信號處理器)、時鐘、RAM (隨 機存取存儲器)、FLASH (閃存)、RS485控制器、以太網(wǎng)控制器、主CPU板CAN 控制器。交流板通過總線板連接到濾波器的輸入端，濾波器的輸出端接到MUX的 輸入端。CPLD的輸出端接在MUX的控制端，MUX的輸入端接入A/D的輸入端， A/D的輸出端連接CPLD的輸入端。CPLD的輸出端連接到ARM和DSP的輸入端。 ARM的輸出端連接到FLASH的輸入端，時鐘的輸出端把時間和日期送至ARM的輸 入端，ARM的輸出端還和RAM、 RS485控制器、以太網(wǎng)控制器、主CPU板CAN控制器的輸入端相連。所述智能插件板包括智能插件板CAN控制器、智能插件板CPU、 I/O (輸入/ 輸出口)、光電隔離器、操作回路，智能插件板CPU的輸出端通過智能插件板CAN 控制器連接到總線板進入主CPU板上的主CPU板C認控制器的輸入端；智能插件 板CPU的輸出端連接到I/O的輸入端，I/O的輸出端接入光電隔離器的輸入端， 光電隔離器的輸入端用來采集外部的開關(guān)量，智能插件板CPU的輸出端連接到操 作回路的輸入端，操作回路的輸出端連接外部設備。交流信號經(jīng)低通濾波后由MUX多路選擇開關(guān)后送至采用通道經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送 至ARM和DSP， DSP將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字處理后，構(gòu)成各種保護繼電器，并計算各種遙測量。ARM將采集到的數(shù)據(jù)存儲起來用于顯示波形，并通過CAN總線采 集各個智能板件的1/0 (輸入/輸出口)和操作出口繼電器的跳合閘并輸出信號， 由于各個智能板件有自己的地址，所以上行和下行的數(shù)據(jù)也不會混雜。
本實用新型的有益效果是由于采用了雙32位主CPU系統(tǒng)，實現(xiàn)了保護任 務和管理任務的分離，程序及數(shù)據(jù)在片內(nèi)運行，運行速度快，可靠性高，系統(tǒng)冗 余大；智能插件板設計，開入開出插件實現(xiàn)實時完全自檢，可檢測到每個繼電器 線圈，插件間基于CANBUS總線聯(lián)系，減少了插件間連線，接插不良實時檢測。
圖1為本實用新型刨面圖
圖2是本實用新型的詳細結(jié)構(gòu)圖。
圖中l(wèi)一交流板，2—主CPU板，3—濾波器，4^MUX(多路選擇開關(guān))，5 一A/D， 6—CPLD， 7—ARM， 8—DSP， 9—時鐘，10—RAM, ll—FLASH, 12—RS485 控制器，13—以太網(wǎng)控制器，14—主CPU板件上CAN控制器，15—液晶顯示板， 16—智能板件上CAN控制器，17—智能插件CPU， 18—1/0 (輸入/輸出口)， 19 一光電隔離器，20—操作回路，21—智能插件板，22—電源板，23—總線板
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明本實施例在以本實用新型 技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實 用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
參照圖1、圖2，本實用新型是對電壓等級為35KV - 6KV電壓等級的保護 測控裝置，包括交流板l、主CPU板2、液晶顯示板15、智能插件板21、電源板 22、總線板23。電源板22、智能插件板21、主CPU板2、交流板1是通過32pin 連接端子和總線板23連接，液晶顯示板15則是通過8pin連接端子與總線板23 連接。
所述智能插件板21包括智能插件板CAN控制器16、智能插件板CPU 17、 I/O 18、光電隔離器19、操作回路20。智能插件板CPU17的輸出端通過智能插件板 CAN控制器16連接到總線板進入主CPU板2上的主CPU板CAN控制器14的輸入端； CPU 17的輸出端連接到I/0 18的輸入端，I/O 18的輸出端接入光電隔離器19的 輸入端，光電隔離器19的輸入端用來采集外部的開關(guān)量；CPU 17的輸出端連接到操作回路20的輸入端，操作回路20的輸出端用來向外部發(fā)送跳閘出口和向外部 發(fā)送信號。
所述主CPU板2上包括濾波器3、 MUX4、 A/D5、 CPLD6、 ARM7、 DSP8、時鐘9、 RAMIO、 FLASHll、 RS485控制器12、以太網(wǎng)控制器13、主CPU板CAN控制器14。交 流板l通過總線板連接到濾波器3的輸入端，濾波器3的輸出端接到MUX 4的輸 入端。CPLD6的輸出端接在朗X4的控制端，MUX4的輸入端接入A/D 5的輸入端， A/D 5的輸出端連接CPLD 6的輸入端。CPLD 6的輸出端連接到ARM 7和DSP 8的輸 入端。ARM 7的輸出端連接到FLASH ll的輸入端，時鐘9的輸出端把時間和日期 送至ARM 7的輸入端，ARM 7的輸出端還和RAM 10、 RS485控制器12、以太網(wǎng)控制 器13、主CPU板CAN控制器14的輸入端相連。
所述主CPU板2上的主CPU板CAN控制器14的輸出端通過主CPU板CAN控制器連 接到總線板進入智能插件板21上的智能插件板CAN控制器16，通過RS485控制器12 接入RS 485網(wǎng)絡，通過以太網(wǎng)控制器13接入以太網(wǎng)。面板15的輸入端連接到總 線板進入ARM 7的輸入端。
所述液晶顯示板15上設有指示燈以及鍵盤等常用部件。
交流板l將采集到的模擬量(電流、電壓)經(jīng)32pin端子連接到總線板23進入 主CPU板2上的濾波器3，濾波器3把輸入的模擬量濾波后交給多路選擇開關(guān)MUX4， CPLD 6的輸出端接在MUX 4的控制端，由CPLD 6來控制哪一路模擬量由MUX 4進入 A/D 5的輸入端，A/D 5的輸出端把轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送至CPLD 6的輸入端。CPLD 6 的輸出端分別把轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送至ARM 7和DSP 8的輸入端。DSP 8把CPLD 6過來 的數(shù)據(jù)做保護算法和保護功能，ARM 7的輸出端把從CPLD 6過來的數(shù)據(jù)送至FLASH ll的輸入端做數(shù)據(jù)備份，時鐘9的輸出端把時間和日期送至ARM7的輸入端，ARM 7的輸出端還分別和RAM IO連接、和RS485控制器12連接接入RS585網(wǎng)絡、和以太 網(wǎng)控制器13連接接入以太網(wǎng)、經(jīng)8pin端子進總線板23和液晶顯示板15連接顯 示數(shù)據(jù)和圖形，和主CPU板CAN控制器14連接經(jīng)32pin端子進入總線板23和智能 插件板21的智能插件板CAN驅(qū)動器14連接，智能插件板CAN驅(qū)動器14輸出端 和智能插件板CPU 17輸入端連接后，把主CPU板2上ARM 7的操作指令傳送給智能 插件板CPU17，智能插件板CPU 17通過操作回路20給外圍回路發(fā)信號和出口。光 電隔離器19把開入量采集進來，經(jīng)過1/0 18把開入量傳送給智能插件板CPU 17，智能插件板CPU 17通過智能插件板CAN控制器14經(jīng)總線板23和主CPU板CAN控 制器14連接進入ARM 7。
本實用新型主CPU由雙32位機(DSP+ARM)組合構(gòu)架，智能插件板由l片 ST89C54RD系列單片機來管理，主CPU和智能插件板上的CPU由CAN總線來連接通 訊，協(xié)調(diào)整個裝置的運作。
權(quán)利要求1、一種微機型保護測控裝置，其特征在于，包括智能插件板、交流板、主CPU板、電源板、液晶顯示板和總線板，電源板、智能插件板、主CPU板、交流板是通過32pin連接端子和總線板連接，液晶顯示板則是通過8pin連接端子與總線板連接，其中所述主CPU板上包括濾波器、多路選擇開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可編程邏輯器件、微處理器、數(shù)字信號處理器、時鐘、隨機存取存儲器、閃存、RS485控制器、以太網(wǎng)控制器、主CPU板CAN控制器，交流板通過總線板連接到濾波器的輸入端，濾波器的輸出端接到多路選擇開關(guān)的輸入端，可編程邏輯器件的輸出端接在多路選擇開關(guān)的控制端，多路選擇開關(guān)的輸入端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接可編程邏輯器件的輸入端，可編程邏輯器件的輸出端連接到微處理器和數(shù)字信號處理器的輸入端，微處理器的輸出端連接到閃存的輸入端，時鐘的輸出端把時間和日期送至微處理器的輸入端，微處理器的輸出端還和微處理器、RS485控制器、以太網(wǎng)控制器、主CPU板CAN控制器的輸入端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機型保護測控裝置，其特征是所述智能插件 板包括智能插件板CAN控制器、智能插件板CPU、輸入/輸出口、光電隔離器、 操作回路，智能插件板CPU的輸出端通過智能插件板CAN控制器連接到總線板進 入主CPU板上的主CPU板CAN控制器的輸入端；智能插件板CPU的輸出端連接到 輸入/輸出口的輸入端，輸入/輸出口的輸出端接入光電隔離器的輸入端，光電 隔離器的輸入端用來采集外部的開關(guān)量，智能插件板CPU的輸出端連接到操作回 路的輸入端，操作回路的輸出端連接外部設備。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機型保護測控裝置，其特征是所述主CPU板上 的主CPU板CAN控制器的輸出端通過主CPU板CAN控制器連接到總線板進入智能插 件板上的智能插件板CAN控制器，通過RS485控制器連接到RS 485網(wǎng)絡，通過以太 網(wǎng)控制器連接到以太網(wǎng)，面板的輸入端連接到總線板進入微處理器的輸入端。
專利摘要一種微機型保護測控裝置，包括智能插件板、交流板、主CPU板、電源板、液晶顯示板和總線板，所述主CPU板上包括濾波器、多路選擇開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可編程邏輯器件、微處理器、數(shù)字信號處理器、時鐘、隨機存取存儲器、閃存、RS485控制器、以太網(wǎng)控制器、主CPU板CAN控制器。本實用新型主CPU由雙32位機(DSP+ARM)組合構(gòu)架，智能插件板由1片ST89C54RD系列單片機來管理，主CPU和智能插件板上的CPU由CAN總線來連接通訊，協(xié)調(diào)整個裝置的運作。
文檔編號H02H7/26GK201174622SQ200820056390
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者鑫 吳, 周冠軍, 孔祥宗, 朱文仁, 王亦林, 偉 郭 申請人:上海久創(chuàng)電氣自動化設備有限公司