專利名稱：微機型保護測控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力系統技術領域的微機保護裝置，具體是一種微機保 護測控裝置。
技術背景目前我國現階段主要的微機繼電保護裝置使用的是單CPU結構，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，系統結 構緊湊，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 針對電力系統具體應用環境來設計，因此通用性、可擴展性相對較差；且往往受 到速度和結構的限制，不擅長數字信號的處理，特別是在處理電力系統中復雜的 數據運算時，往往耗時過長，難以實現更新的復雜算法及達到更高的采樣速率。隨著電力系統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 展、硬件產品技術的進步，以及微機保護運行環境的更為復雜和嚴酷。DSP(數字信號處理器)是一種獨特的微處理器，有自己的完整指令系統，是以數字信號來處理大量信息的器件。一個數字信號處理器在一塊不大的芯片內包 括有控制單元、運算單元、各種寄存器以及一定數量的存儲單元等等，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，即數據總線和 地址總線分開，使程序和數據分別存儲在兩個分開的空間，允許取指令和執行指 令完全重疊。也就是說在執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據空間之間進 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，轉換為0或1 的數字信號，再對數字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統芯片中把數字 數據解譯回模擬數據或實際環境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速 度可達每秒數以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數據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。 實用新型內容本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種微機綜合保護裝置，實 現以雙32位為主CPU的系統構架。廣泛應用在電力系統和變電站中，構成了供 配電綜合自動化。供配電綜合自動化系統能夠大大地提高整個電網運行的安全性 和經濟效益。本實用新型是通過以下技術方案實現的，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)、A/D (模數轉換器)、CPLD (可編程邏輯器件)、ARM(微處理器)、DSP(數字信號處理器)、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。交流信號經低通濾波后由MUX多路選擇開關后送至采用通道經A/D轉換后送 至ARM和DSP， DSP將采集到的數據經數字處理后，構成各種保護繼電器，并計算各種遙測量。ARM將采集到的數據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據也不會混雜。
本實用新型的有益效果是由于采用了雙32位主CPU系統，實現了保護任 務和管理任務的分離，程序及數據在片內運行，運行速度快，可靠性高，系統冗 余大；智能插件板設計，開入開出插件實現實時完全自檢，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構圖。
圖中l一交流板，2—主CPU板，3—濾波器，4^MUX(多路選擇開關)，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送跳閘出口和向外部 發送信號。
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網絡，通過以太網控制器13接入以太網。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的輸出端把轉換好的數據送至CPLD 6的輸入端。CPLD 6 的輸出端分別把轉換好的數據送至ARM 7和DSP 8的輸入端。DSP 8把CPLD 6過來 的數據做保護算法和保護功能，ARM 7的輸出端把從CPLD 6過來的數據送至FLASH ll的輸入端做數據備份，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網絡、和以太 網控制器13連接接入以太網、經8pin端子進總線板23和液晶顯示板15連接顯 示數據和圖形，和主CPU板CAN控制器14連接經32pin端子進入總線板23和智能 插件板21的智能插件板CAN驅動器14連接，智能插件板CAN驅動器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給外圍回路發信號和出口。光 電隔離器19把開入量采集進來，經過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，協調整個裝置的運作。
權利要求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、模數轉換器、可編程邏輯器件、微處理器、數字信號處理器、時鐘、隨機存取存儲器、閃存、RS485控制器、以太網控制器、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的輸入端，可編程邏輯器件的輸出端接在多路選擇開關的控制端，多路選擇開關的輸入端接入模數轉換器的輸入端，模數轉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、以太網控制器、主CPU板CAN控制器的輸入端相連。
2、 根據權利要求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、 根據權利要求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網絡，通過以太 網控制器連接到以太網，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、模數轉換器、可編程邏輯器件、微處理器、數字信號處理器、時鐘、隨機存取存儲器、閃存、RS485控制器、以太網控制器、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，協調整個裝置的運作。
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 優先權日2008年3月20日
發明者鑫 吳, 周冠軍, 孔祥宗, 朱文仁, 王亦林, 偉 郭 申請人:上海久創電氣自動化設備有限公司