專利名稱：一種基于雙cpu的繼電保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)繼電保護裝置領域，尤其涉及一種基于雙CPU
的繼電保護裝置。
背景技術：
繼電保護裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保護電力系統(tǒng)安全運行的 重要措施之一。在現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中它是維持系統(tǒng)正常工作不可缺少的部 分，它的及時動作，對電力設備的安全運行以及電網(wǎng)的穩(wěn)定有著重要的意義。 電力系統(tǒng)中由于某些原因如電力系統(tǒng)振蕩，由于振蕩時電壓電流會發(fā)生周期 性變化，若在某一時刻電壓大于繼電保護的標準值，且持續(xù)時間大于繼電保 護的動作時間，則繼電保護裝置就會動作。由于目前的繼電保護裝置大多采
用DSP+CPU模式、單CPU模式等，從而使得現(xiàn)有的繼電保護裝置存在測量 精度不高、數(shù)據(jù)傳輸不及時等缺點。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種基于雙CPU的繼電保護
裝置，采用高轉換精度的電量采樣芯片進行電量采樣，提高了電量采樣的精
度，并使用雙CPU結構的處理模塊，提高電量采樣數(shù)據(jù)的處理速度，更好的
實現(xiàn)繼電保護和控制。
為解決上述技術問題，本實用新型提供一種基于雙CPU的繼電保護裝
置，包括
將感應的差流信號和電壓信號轉換成小電壓信號，并對所述小電壓信號
進行采樣轉換成數(shù)字信號及將所述數(shù)字信號進行存儲的采集模塊；
與所述采集模塊連接，對存儲在所述采集模塊中的數(shù)字信號進行處理，
并根據(jù)處理結果產(chǎn)生控制信號及控制信息的處理模塊；
與所述處理模塊連接，根據(jù)所述處理模塊產(chǎn)生的控制信號控制繼電器的
開關狀態(tài)的繼電器控制模塊；及
4與所述處理模塊連接，接收所述處理模塊輸出的控制信息實現(xiàn)遠程通訊 和將所述控制信息進行顯示的顯示通訊模塊。 所述采集模塊包括
將感應的差流信號轉換成小電流信號的小電流互感器；
將感應的電壓信號轉換成小電流信號的小電壓互感器；
與所述小電流互感器連接，用于將所述小電流互感器轉換的小電流信號
進行濾波，并轉換成相應的小電壓信號的第一濾波電路；
與所述小電壓互感器連接，用于將所述小電壓互感器轉換的小電流信號 進行濾波，并轉換成相應的小電壓信號的第二濾波電路；
將所述第一濾波電路和第二濾波電路輸出的小電壓信號進行采樣轉換成 數(shù)字信號，及將所述數(shù)字信號進行存儲的電量采樣芯片。
所述電量采樣芯片具有24bit高轉換精度和0.1%的線性度。 所述處理模塊包括第一單片機和第二單片機，所述第一單片機與所述 第二單片機之間采用鐵電存儲器進行通訊鏈接，其中
所述第一單片機讀取所述采集模塊中數(shù)字信號的瞬時值并根據(jù)瞬時值計 算出數(shù)字信號的有效值，及將所述有效值與操作者根據(jù)應用場景預先設置的 電壓標準值進行比較，如果所述有效值超出所述電壓標準值，則產(chǎn)生控制信 號及將超出電壓標準值的有效值即控制信息寫入所述鐵電存儲器中；
所述第二單片機讀取所述鐵電存儲器中的控制信息，并根據(jù)所述控制信 息控制所述顯示通訊模塊實現(xiàn)遠程通訊和將所述控制信息進行顯示。 所述顯示通訊模塊包括顯示模塊和通訊模塊，其中 在所述第二單片機的控制下將所述控制信息進行顯示的顯示模塊； 在所述第二單片機的控制下實現(xiàn)遠程通訊的通訊模塊。 所述顯示模塊顯示分辨率為128X64并且內(nèi)嵌二級漢字庫。 本實用新型具有以下有益效果使用高轉換精度的電量采樣芯片，提高 了電量數(shù)據(jù)的采樣精度；使用第一單片機和第二單片機的雙CPU方式，提高 了電量數(shù)據(jù)處理的及時性，并且由于所述第一單片機和第二單片機之間通訊 鏈接采用鐵電存儲器保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸并比具有相同功能的雙端口 RAM的成本低；128X64顯示分辨率并且內(nèi)嵌二級漢字庫的顯示模塊，能節(jié)
省第二單片機的處理時間。

圖1為本實用新型實施例的基于雙CPU的繼電保護裝置的結構示意框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
本實用新型提供一種基于雙CPU的繼電保護裝置，采用高精度的電量采 樣芯片做數(shù)據(jù)采集模塊，提高了數(shù)據(jù)采樣精度，并使用雙CPU結構的處理模
塊，提高數(shù)據(jù)的處理速度，更好的實現(xiàn)繼電保護和控制。
圖1為本實用新型實施例的基于雙CPU的繼電保護裝置的結構示意框
圖。如圖l所示，包括
將感應的差流信號和電壓信號轉換成小電壓信號，并對所述小電壓信號
進行采樣轉換成數(shù)字信號及將所述數(shù)字信號進行存儲的采集模塊；
與所述采集模塊連接，用于對存儲在所述采集模塊中的數(shù)字信號進行處
理，并根據(jù)處理結果產(chǎn)生控制信號及控制信息的處理模塊；
與所述處理模塊連接，用于根據(jù)所述處理模塊產(chǎn)生的控制信號控制繼電
器的開關狀態(tài)的繼電器控制模塊；
與所述處理模塊連接，用于接收所述處理模塊輸出的控制信息實現(xiàn)遠程
通訊和將所述控制信息進行顯示的顯示通訊模塊。
本實施例中，提供了一種與現(xiàn)有技術不同的技術方案，使用高轉換精度
電量采樣芯片，提高了數(shù)據(jù)的采樣精度；及采用雙CPU方式的處理模塊提高
了數(shù)據(jù)處理的及時性及通訊的時效性。
本實施例中，如圖1所示，所述采集模塊具體包括
將感應的差流信號轉換成小電流信號的小電流互感器；
將感應的電壓信號轉換成小電流信號的小電壓互感器；
與所述小電流互感器連接，用于將所述小電流互感器轉換的小電流信號
進行濾波，并轉換成相應的小電壓信號的第一濾波電路；
與所述小電壓互感器連接，用于將所述小電壓互感器轉換的小電流信號
進行濾波，并轉換成相應的小電壓信號的第二濾波電路；
將所述第一濾波電路和第二濾波電路輸出的小電壓信號進行采樣轉換成
數(shù)字信號，及將所述數(shù)字信號進行存儲的電量采樣芯片。
所述電量采樣芯片具有24bit高轉換精度和0.1°/。的線性度。如圖1所示，所述處理模塊可包括第一單片機和第二單片機，所述第 一單片機與所述第二單片機之間采用鐵電存儲器進行通訊鏈接，其中
所述第一單片機讀取所述采集模塊中數(shù)字信號的瞬時值并根據(jù)瞬時值計 算出數(shù)字信號的有效值，及將所述有效值與操作者根據(jù)應用場景預先設置的 電壓標準值進行比較，如果所述有效值超出所述電壓標準值，則產(chǎn)生控制信 號及將超出電壓標準值的有效值即控制信息寫入所述鐵電存儲器中；
所述第二單片機讀取所述鐵電存儲器中的控制信息，并根據(jù)所述控制信 息控制所述顯示通訊模塊實現(xiàn)遠程通訊和將所述控制信息進行顯示。
本實施例中，所述第一單片機芯片與所述第二單片機芯片之間通訊鏈接 采用鐵電存儲器作為通訊緩沖器，由于鐵電存儲器具有讀寫次數(shù)接近為無限， 掉電數(shù)據(jù)不丟失，讀寫速度快等特點，可提高該裝置中數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
所述顯示通訊模塊可包括
在所述第二單片機的控制下將所述控制信息進行顯示的顯示模塊； 在所述第二單片機的控制下實現(xiàn)遠程通訊的通訊模塊。 所述顯示模塊顯示分辨率為128X64并且內(nèi)嵌二級漢字庫。 本實施例中，所述通訊模塊可提供多種通訊方式如RS232、 RS485或者 以太網(wǎng)通訊接口。
本實施例中，以所述電量采樣芯片采用Cirrus Logic公司生產(chǎn)的CS5460A 型號，所述第 一 單片機和第二單片機可均采用深圳宏晶生產(chǎn)的 STC89C58RD+型號的單片機，所述鐵電存儲器采用FM24C16型號，所述通 訊模塊采用以太網(wǎng)通訊方式以選用SPI接口的ENC28J60型號的芯片為例， 對本實用新型的基于雙CPU的繼電保護裝置的工作原理進行如下詳細說明
現(xiàn)有技術中，電網(wǎng)中的三相電壓，首先每相電壓分別經(jīng)過電壓互感器一 次側的感應，在每回路電壓互感器二次側的開口三角處輸出電壓信號，此時 輸出的電壓信號大小在50V左右；兩個電流互感器的一次側分別感應電網(wǎng)中 的兩相電流(一般不包括對地電流)，在每回路每個電流互感器的二次側的電 流信號進行運算后以差流信號形式輸出，此差流信號的大小在IOA左右；
然后該差流信號和開口三角處輸出電壓信號分別經(jīng)過本實用新型提供的 小電流互感器和小電壓互感器，其中小電流互感器將感應的差流信號轉換成 小電流信號后傳輸給第一濾波電路，第一濾波電路將小電流信號進行濾波并 轉換成相應的小電壓信號，小電壓互感器將感應的電壓信號轉換成小電流信號后傳輸給第二濾波電路，第二濾波電路將小電流信號進行濾波并轉換成相 應的小電壓信號，在現(xiàn)場應用時小電壓信號的大小具體可由所采用的電量采 樣芯片的型號決定，本實施例中第一濾波電路和第二濾波電路輸出的小電壓
信號大小在200mV左右；
第一濾波電路和第二濾波電路輸出的小電壓信號輸出給型號為 CS5460A的電量采樣芯片，由CS5460A對小電壓信號進行采樣轉換成數(shù)字 信號，及將數(shù)字信號進行存儲；
第一單片機讀取存儲在CS5460A中的數(shù)字信號的瞬時值，并根據(jù)瞬時值 的大小計算出數(shù)字信號的有效值(根據(jù)電壓瞬吋值計算有效值本領域技術人 員PH吏用現(xiàn)有技術提供的方法來實現(xiàn)，本實施例屮不再贅述)，然后將所述有 效值與操作者根據(jù)應用場景預先設置的電壓標準值進行比較判斷，如果所述 有效值超出所述電壓標準值，則產(chǎn)生控制信號及將超出電壓標準值的有效值 即控制信息寫入型號為FM24C16的鐵電存儲器中；
由于第一單片機與第二單片機之間采用鐵屯存儲器進行通訊鏈接，第二 單片機可定時讀取FM24C16中的控制信息，并根據(jù)控制信息控制通訊模塊 選用SPI接口型號為ENC28J60通過以太網(wǎng)通訊方式實現(xiàn)遠程通訊和將控制 信息通過顯示分辨率為128X64并且內(nèi)嵌二級漢字庫的顯示模塊進行顯示， 由于顯示模塊自帶二級漢字庫從而節(jié)省了第二單片機處理控制信息顯示的時 間，使得第二單片機能更快的響應其他事件，如看門狗檢測任務、校表處理 任務、通訊任務等；
本實施例中，第一單片機和第二單片機的協(xié)調(diào)是由聯(lián)絡線MS-LINK來 完成，從而保證第一單片機和第二單片機不會發(fā)生讀寫沖突。同時第二單片 機還可根據(jù)操作者的按鍵輸入情況進行相應的操作，其具體如何實現(xiàn)，本領 域技術人員完全可以使用現(xiàn)有技術來完成，故在此不再贅述。
本實施例中，第一單片機和第二單片機均可采用時間觸發(fā)多任務方式， 操作者根據(jù)現(xiàn)場需要將響應多任務事件的時間達到ms級，從而可提高整個 裝置的時效性。
以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通 技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若千改進和 潤飾，這些改進和潤飾也屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1、一種基于雙CPU的繼電保護裝置，其特征在于，包括將感應的差流信號和電壓信號轉換成小電壓信號，并對所述小電壓信號進行采樣轉換成數(shù)字信號及將所述數(shù)字信號進行存儲的采集模塊；與所述采集模塊連接，對存儲在所述采集模塊中的數(shù)字信號進行處理，并根據(jù)處理結果產(chǎn)生控制信號及控制信息的處理模塊；與所述處理模塊連接，根據(jù)所述處理模塊產(chǎn)生的控制信號控制繼電器的開關狀態(tài)的繼電器控制模塊；及與所述處理模塊連接，接收所述處理模塊輸出的控制信息實現(xiàn)遠程通訊和將所述控制信息進行顯示的顯示通訊模塊。
2、 根據(jù)權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述采集模塊包括將感應的差流信號轉換成小電流信號的小電流互感器；將感應的電壓信號轉換成小電流信號的小電壓互感器；與所述小電流互感器連接，用于將所述小電流互感器轉換的小電流信號 進行濾波，并轉換成相應的小電壓信號的第一濾波電路；與所述小電壓互感器連接，用于將所述小電壓互感器轉換的小電流信號 進行濾波，并轉換成相應的小電壓信號的第二濾波電路；將所述第一濾波電路和第二濾波電路輸出的小電壓信號進行采樣轉換 成數(shù)字信號，及將所述數(shù)字信號進行存儲電量采樣芯片。
3、 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述電量采樣芯片具有 24bit高轉換精度和0.1%的線性度。
4、 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊包括第 一單片機和第二單片機，所述第一單片機與所述第二單片機之間采用鐵電存 儲器進行通訊鏈接，其中所述第一單片機讀取所述采集模塊中數(shù)字信號的瞬時值并根據(jù)瞬時值 計算出數(shù)字信號的有效值，及將所述有效值與操作者根據(jù)應用場景預先設置 的電壓標準值進行比較，如果所述有效值超出所述電壓標準值，則產(chǎn)生控制 信號及將超出電壓標準值的有效值即控制信息寫入所述鐵電存儲器中；所述第二單片機讀取所述鐵電存儲器中的控制信息，并根據(jù)所述控制信 息控制所述顯示通訊模塊實現(xiàn)遠程通訊和將所述控制信息進行顯示。
5、 根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述顯示通訊模塊包括:與第二單片機連接并在所述第二單片機的控制下將所述控制信息進行 顯示的顯示模塊；與第二單片機連接并在所述第二單片機的控制下實現(xiàn)遠程通訊的通訊 模塊。
6、 根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述顯示模塊顯示分辨 率為128X64并且內(nèi)嵌二級漢字庫。
專利摘要本實用新型公開了一種基于雙CPU的繼電保護裝置，采用高轉換精度的電量采樣芯片進行電量采樣，提高了電量采樣的精度，并使用雙CPU結構的處理模塊，提高電量采樣數(shù)據(jù)的處理速度及通訊的時效性，更好的實現(xiàn)繼電保護和控制。
文檔編號H02H3/02GK201365109SQ200920003868
公開日2009年12月16日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權日2009年2月16日
發(fā)明者金永生, 高洪江 申請人:三河中譽電氣有限公司