專利名稱：數(shù)字式保護(hù)測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微機(jī)繼電保護(hù)裝置，通過電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)、參 數(shù)測試、用于電力系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)、測量、控制的數(shù)字式保護(hù)測控裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算 機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。電力系 統(tǒng)對微機(jī)繼電保護(hù)的要求除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長 期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng) 以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級語言編程等。傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)大多使 用51和96系列單片機(jī)，這種單片機(jī)對于常規(guī)的保護(hù)其性能基本能滿足要求，但是由于受 到其自身硬件結(jié)構(gòu)和速度的限制，這種單片機(jī)難以實(shí)現(xiàn)更新的復(fù)雜算法以及達(dá)到更高的 采樣速率，并且傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)，外圍芯片比較多，總線不能集成在CPU芯片內(nèi)部，致使保 護(hù)的穩(wěn)定性和抗干擾能力受到極大的限制。還有另外一類保護(hù)采用雙CPU結(jié)構(gòu)，如中國 專利200420082683. 1公開了一種“微機(jī)保護(hù)測控裝置”，由電源模件、交流采樣模件、CPU 模件、開入開出模件或操作模件組成，CPU為美國Microchip公司的數(shù)字信號處理器芯片 Microchip dsPic TMS320C32-40，CPU有兩個插件板，為DSP板和V40板，而且由于有兩個 CPU處理器，存在兩個CPU處理器數(shù)據(jù)交換問題，使得系統(tǒng)的抗干擾能力不夠強(qiáng)，并且很難 開發(fā)出較合理的硬件觸發(fā)的中斷服務(wù)程序來對緊急事件作出響應(yīng)。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高性能的數(shù)字式保護(hù)測控裝置，主 要解決兩個CPU處理器數(shù)據(jù)交換問題，使得系統(tǒng)的抗干擾能力不夠強(qiáng)的技術(shù)問題。本實(shí)用 新型具備計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是數(shù)字式保護(hù)測控裝置，由電源模件、交流采樣模件、CPU 模件、開入開出模件或操作模件組成，CPU模件與電源模件、交流采樣模件為單向聯(lián)接，CPU 模件與開入開出模件或操作模件雙向聯(lián)接，CPU模件由CPU集成模塊、開出驅(qū)動模件、開入 光隔驅(qū)動模件、通訊模件、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件、存儲控制模件、液晶顯示模件、低通濾波模件組 成，交流采樣模件采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過低通濾波后輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入 CPU集成模塊，經(jīng)CPU集成模塊處理后通過開出驅(qū)動模件傳輸給開入開出模件或操作模件， 完成開關(guān)量的光電隔離與繼電器出口控制，開入開出模件或操作模件將數(shù)據(jù)通過開入光隔 驅(qū)動模件再傳輸給CPU集成模塊，CPU集成模塊與通訊模件、液晶顯示模件、存儲控制模件 雙向聯(lián)接。CPU集成模塊為美國微芯科技公司(Microchip)的DSP(數(shù)字信號處理器)芯片 Microchip dsPic 30f6014，安裝在CPU模件上，該芯片具有很高的工作頻率和計算速度，很 大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU集成模塊的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地 址總線都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩 存(Cache)和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU集成模塊內(nèi)。本實(shí)用新型的有益效果是在同一片CPU集成模塊內(nèi)部完成幾乎所有的數(shù) 據(jù)操作，真正實(shí)現(xiàn)了總線不出芯片，大大提高了微機(jī)保護(hù)的可靠性和抗干擾能力，由于 Microchip dsPic外圍芯片比較少，所以整體硬件設(shè)計占用的電路板面積較小，價格也較低，算法編程也容易實(shí)現(xiàn)。同時Microchip dsPic支持SPI模式和I2C模式的數(shù)據(jù)傳輸，便 于芯片容量擴(kuò)充。這些特點(diǎn)使得本實(shí)用新型很適合需要高分辨率、高采樣率以及高速計算 的場合。本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)比較，外圍芯片更少、設(shè)計更加簡單，且不存在兩個CPU處 理器之間的數(shù)據(jù)交換的問題，數(shù)據(jù)操作可以在片內(nèi)完成，支持雙以太網(wǎng)、光纖、RS485、CAN等 多種通訊方式，具備計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的特點(diǎn)。

附圖為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-CPU模件，1-1-CPU集成模塊，1-2-開出驅(qū)動模件，1-3-開入光隔驅(qū)動模 件，1-4-通訊模件，1-5-模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件，1-6-存儲控制模件，1-7-液晶顯示模件，1-8-低 通濾波模件，2-電源模件，3-交流采樣模件，4-開入開出模件或操作模件。
具體實(shí)施方式
數(shù)字式保護(hù)測控裝置(SNP-3000)，由電源模件2 (采用國內(nèi)品牌北 京星源豐泰電子技術(shù)有限公司的XRA15/110D05-24HG型2路電源)、交流采樣模件3 (采用 湖北天瑞電子有限公司生產(chǎn)的TR1139-2B型電流互感器和TR1139-2C型電壓互感器)、CPU 集成模塊1、開入開出模件或操作模件4 (松下DKla-24V繼電器、洪都JHX-2F防跳繼電器) 組成，CPU模件1與電源模件2、交流采樣模件3為單向聯(lián)接，CPU模件1與開入開出模件或 操作模件4雙向聯(lián)接，CPU模件1由CPU集成模塊1-1 (美國微芯科技公司的數(shù)字信號處理 器芯片dsPic 30f6014)、開出驅(qū)動模件1-2 (采用日本東芝公司生產(chǎn)的TLP181型芯片)、開 入光隔驅(qū)動模件1-3 (采用日本東芝公司生產(chǎn)的TLP181型芯片)、通訊模件1-4 (采用美國 Micrel公司生產(chǎn)的KSZ8842高速以太網(wǎng)通訊芯片)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件1_5 (采用美國ADI公 司生產(chǎn)的AD7656芯片)、存儲控制模件1-6 (采用臺灣ICSI公司生產(chǎn)的IC622LV51216芯 片)、液晶顯示模件1-7 (采用深圳市拓普微科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的LM320240C液晶)、低 通濾波模件1-8 (采用北京中宇豪生產(chǎn)的EMI/EMC低通濾波器)組成，交流采樣模件3采集 到的數(shù)據(jù)經(jīng)過低通濾波后輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件1-5，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入CPU集成模塊1-1， 經(jīng)CPU集成模塊處理后通過開出驅(qū)動模件1-2傳輸給開入開出模件或操作模件4，完成開關(guān) 量的光電隔離與繼電器出口控制，開入開出模件或操作模件4將數(shù)據(jù)通過開入光隔驅(qū)動模 件1-3再傳輸給CPU集成模塊1-1，CPU集成模塊1-1與通訊模件1-4、液晶顯示模件1_7、 存儲控制模件1-6雙向聯(lián)接，電源模件2提供裝置各種工作電源，85V至265V輸入，經(jīng)抗干 擾濾波回路后，利用逆變原理輸出+5V，+24V，其中+5V為芯片工作提供電源，+24V為開入開 出模件或操作模件提供電源。
權(quán)利要求一種數(shù)字式保護(hù)測控裝置，由電源模件、交流采樣模件、CPU模件、開入開出模件或操作模件組成，CPU模件與電源模件、交流采樣模件為單向聯(lián)接，CPU模件與開入開出模件或操作模件雙向聯(lián)接，其特征是CPU模件由CPU集成模塊、開出驅(qū)動模件、開入光隔驅(qū)動模件、通訊模件、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件、存儲控制模件、液晶顯示模件、低通濾波模件組成，交流采樣模件采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過低通濾波后輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入CPU集成模塊，經(jīng)CPU集成模塊處理后通過開出驅(qū)動模件傳輸給開入開出模件或操作模件，完成開關(guān)量的光電隔離與繼電器出口控制，開入開出模件或操作模件將數(shù)據(jù)通過開入光隔驅(qū)動模件再傳輸給CPU集成模塊，CPU集成模塊與通訊模件、液晶顯示模件、存儲控制模件雙向聯(lián)接，所述CPU集成模塊為為美國微芯科技公司的數(shù)字信號處理器芯片dsPic 30f6014。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式保護(hù)測控裝置，主要解決兩個CPU處理器數(shù)據(jù)交換使系統(tǒng)抗干擾能力不夠強(qiáng)的技術(shù)問題。測控裝置由電源模件、交流采樣模件、CPU模件、開入開出模件或操作模件組成，CPU模件由CPU集成模塊、開出驅(qū)動模件、開入光隔驅(qū)動模件、通訊模件、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件、存儲控制模件、液晶顯示模件、低通濾波模件組成，交流采樣模件采集數(shù)據(jù)經(jīng)過低通濾波后輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換模件，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入CPU集成模塊，經(jīng)處理后通過開出驅(qū)動模件傳輸給開入開出模件或操作模件，完成開關(guān)量的光電隔離與繼電器出口控制，開入開出模件或操作模件將數(shù)據(jù)通過開入光隔驅(qū)動模件再傳輸給CPU集成模塊，其與通訊模件、液晶顯示模件、存儲控制模件雙向聯(lián)接。適用于110kv及以下電壓等級電網(wǎng)的保護(hù)、控制、測量和監(jiān)視。
文檔編號H02H7/00GK201726108SQ20102020641
公開日2011年1月26日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者張繼征, 徐順寶, 李斌 申請人:上海南自科技股份有限公司