【導讀】隨著(zhù)電力系統的迅速發(fā)展，我國電網(wǎng)規模越來(lái)越大，結構也日趨復雜，對于線(xiàn)路保護裝置的性能提出了更高的要求。傳統的基于單片機的微處理器結構和基于RS485、CAN 總線(xiàn)的通信方案已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足系統的需要。數字信號處理（DSP）技術(shù)、復雜可編程序邏輯器件CPLD 技術(shù)和以太網(wǎng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，為電力系統微機保護技術(shù)的進(jìn)步提供了有利的條件?；谶@種發(fā)展趨勢，文中開(kāi)發(fā)研制了一種基于TMS320F2812的針對于中低壓線(xiàn)路的微機保護裝置。
硬件設計
裝置硬件按功能實(shí)現模塊化設計，核心CPU 模塊采用保護DSP+監控DSP 的雙CPU 結構，它們之間通過(guò)CAN 口實(shí)現信息共享。DSP 采用的是TI 公司的32 位高性能定點(diǎn)處理器芯片TMS320F2812，該芯片處理能力好（150MIPS）、程序存儲器大（128k 字的FLASH、片內外設豐富、事件管理能力強、具有在線(xiàn)仿真功能，使得接口、模塊化設計以及調試都很方便。
模擬量數據采集電路
模擬量數據采集電路主要完成電壓、電流等模擬量的采集、信號調理和A/D 轉換工作。電網(wǎng)實(shí)際的高電壓、大電流信號經(jīng)過(guò)一次PT、CT 和數據采集板上二次小PT、CT 兩次變換后，還需要通過(guò)信號調理電路才能變?yōu)锳/D 轉換器可以接受的電壓范圍。信號調理電路如圖1 所示。
圖1 模擬量信號調理電路
模數轉換器采用的是TI 公司的16 位、6 通道同步采樣A/D 轉換器ADS8364。ADS8364的三組啟動(dòng)轉換端holdA、holdB 、holdC 由2812 的同一I/O口經(jīng)過(guò)CPLD 控制，每隔T/N （T 為測得模擬信號周期，N 為周期采樣點(diǎn)數）時(shí)間，啟動(dòng)A/D 轉換。ADS8364轉換結束時(shí)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)中斷信號，2812 檢測到該中斷后，通過(guò)中斷服務(wù)程序讀取轉換結果。
CPLD 電路
CPLD 采用的是XILINIX 公司推出的復雜可編程邏輯芯片XC95108。該芯片具有支持IEEE 1149.1標準的JTAG 引腳，支持ISP 方式下載程序。能反復擦寫(xiě)內部邏輯，可以在外部I/O 引腳和接線(xiàn)不變的情況下實(shí)現CPLD 內部邏輯的改變。CPLD 在裝置硬件設計中的作用主要是：地址譯碼、產(chǎn)生時(shí)延信號、擴展I/O 口以及解決外設芯片和2812 之間的速度匹配問(wèn)題。其功能框圖如圖2 所示。
圖2 CPLD功能框圖
通信電路
通信電路主要擔負著(zhù)監控CPU 與外部通信的功能。其與外部的通信方式主要是RS485/232 和以太網(wǎng)接口。RS485/232 通過(guò)2812 自帶的SCIA/B 實(shí)現。以太網(wǎng)接口電路采用低功耗的以太網(wǎng)控制器
CS8900A，RJ45 接口，與IEEE802.3 標準完全兼容。CS8900A被設置為16 位工作模式，和2812 之間的數據傳輸采用的是默認的I/O 方式。其應用電路如圖3 所示。
圖3 以太網(wǎng)控制器CS8900A應用電路圖
基于DSP、CPLD 和以太網(wǎng)通信技術(shù)，該文研制了一套針對于中低壓線(xiàn)路的微機保護裝置。該裝置經(jīng)過(guò)相關(guān)測試后已經(jīng)投入現場(chǎng)運行，實(shí)際運行表明該裝置結構簡(jiǎn)單，處理精度高，反應速度快，抗干擾能力強，很好的實(shí)現了設計的保護功能。而且在此基礎上經(jīng)過(guò)軟硬件平臺的升級，可以較方便的實(shí)現高壓線(xiàn)路保護的功能。
