嵌入式系统在微机继电保护中的应用|华意电力

  华意电力是一家专业研发生产微机继电保护测试仪的厂家，本公司生产的微机继电保护测试仪设备在行业内都广受好评，以打造最具权威的“微机继电保护测试仪“高压设备供应商而努力。

  随着电力系统的日趋复杂，继电保护装置对 软、硬件提出了更高的要求。目前，微机保护系统 的处理器一般采用高性能单片机、数字信号处理器 DSP和可编程逻辑器件PLD等来提高处理器性能。 但是，随着继电保护系统向多功能、智能化、可视 化及网络化方向的发展，这些芯片已经不能完全满 足需求。因此，在设计新的微机保护装置时，有必 要选用高性能、低成本的新型处理器。近年来，ARM 处理器凭借高性价比、低功耗等特点，在嵌入式领 域获得了广泛应用。而此／0S—II作为一种免费的、 性能卓越的嵌入式操作系统，为微机保护软件提供 了统一的开发平台。本文结合工程实践，对上述二 者在微机继电保护中的应用作些讨论。

保护装置的硬件系统设计

  微机保护装置将待保护系统送来的电流、电压 信号，经电流、电压互感器变换后产生低电压信号 送入主模板比1。主模板内的AT91RM9200运行片内的 保护软件，进行信号采样，完成各种数值运算、分 析及处理，从而确定待保护系统的运行状态。如有 故障，则由处理器经模板发出跳闸动作信号，以保 护系统。同时通过各种通信方式将保护动作信息送 入管理模板和上位机，记录和保存数据并报警。硬 件系统采用模块化设计，可分为电流互感器／电压互 感器模块、A／D转换单元、开入／开出单元、人机交 互单元、存储器单元、对外通信单元及电源模块等， 硬件主体结构如图l所示。

  2．1 A／D转换单元 A／D转换是微机保护的关键功能，采样芯片选 用AD7329。该芯片是一款真正双极性、8通道、低 功耗、带符号位的12 bit、1 MSPS转换速率ADC， 输入电压范围达±10 V，因此可以将输入噪声的影 响降到最低，同时提供很高的直流和交流阻抗。

  2．2存储器单元 由于移植实时操作系统的需要，本系统采用两 片容量较大的SDRAM(IS42S16160B)，每片32船， 构成32位的高速数据总线，用于存放程序代码和各 种数据。采用一片32肥的NOR FLASH(TE28F256J 3C)，用于固化操作系统、应用程序代码、操作过程 中的事件信息和录波数据。另外，采用一片32 KB 的E2PROM用于存放需要经常读写的保护定值。

  2．3通信单元 考虑到电力系统中大数据量和实时数据传输 的需要，根据AT91RM9200微处理器的特点，本系统 设计了CAN、以太网、RS232／485、光纤、USB。CAN 控制器采用完全支持CAN总线V2．0A和V2．0B技术规 范，通信速率为1 Mb／s、SPI接口的MCP2510。考虑 到光纤传输距离远、频带宽、发射天线小、保密性 好及抗电磁干扰等优点，将光纤和以太网通信结合 起来，充分发挥二者的优越性，可大大提高系统的 应用范围和可靠性∞。系统采用IPll3A作为以太网 至光纤收发器，IPll3A是二端口(包括TP端口和FX 端口)10／100Mbps以太网集成交换器，由一个二端 口控制器和一个以太网快速收发器组成；遵守 I EEE802．3x规贝0。

  随着ARM处理器技术的不断发展和应用的不 断推广，A刚处理器在电力系统中必将得到更广 泛的应用。而嵌入式实时操作系统R：I’oS在微机保 护的应用，为实现复杂的保护功能提供了可能。文 中讨论的基于嵌入式AT9lRM9200微处理器的微 机保护装置已完成现场调试，初步试运行效果表明， 该设计是成功的，受到用户方的认可，有望得到大 力推广。

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