单片机与DSP中的基于DSP的分布式微机保护测控装置的硬件设计

1 引 言 　　目前，国内外的各种中低压变电站综合自动化系统产品，其系统结构都趋向于采用完全分布式，这种结构基于面向对象的思想，以变压器、断路器等一次设备间隔为对象，将各种保护测控功能综合在一个测控装置中，下放到现场测控对象(即一次设备)上安装。因此整个系统中，最关键是要设计集保护、测量、控制、通信等功能于一体的微机保护测控装置。 　　本文设计了一种基于TI公司的嵌入式数字信号处理器TMS320F2407的分布式微机保护测控装置，该装置就地采集电压、电流等信息量，实时完成保护、测量、控制等功能，具有抗干扰性强、精度高的特点。 2 装置整体设计 　　一个变电站综合自动化系统中，测控装置 【单片机与DSP中的基于DSP的分布式微机保护测控装置的硬件设计】 随着变电站综合自动化系统的发展，分布式微机保护测控装置成为关键组件。这些装置通常基于面向对象的设计理念，集成保护、测量、控制和通信功能，部署在一次设备（如变压器和断路器）附近。本文关注的是一款利用TI公司的TMS320F2407 DSP（数字信号处理器）设计的分布式微机保护测控装置。 **1. 引言** 当前，国内外的中低压变电站倾向于采用完全分布式系统架构，它将保护和控制功能整合到单个测控设备中，并直接安装在现场设备上。这种设计提高了系统的实时性和抗干扰性。本文提出的应用TMS320F2407的装置，能实时处理电压、电流等信息，确保高精度和强稳定性。 **2. 装置整体设计** 测控装置需适应不同类型的设备，如线路、变压器、电容器等。为了实现标准化和模块化，装置采用统一的硬件结构，便于批量生产和维护。同时，同类型插件的互换性降低了备件需求。 **3. DSP系统** **3.1 DSP系统结构** DSP系统是装置的核心，包括模拟输入电路、DSP及其外围电路、开关量输入/输出回路。TMS320F2407作为核心处理器，具备40 MHz主频，集成了程序和数据存储器以及CAN通信控制器，适用于紧凑型、高抗干扰性的应用。 **3.2 DSP微处理选择** 微机保护测控装置对处理器速度有特定要求，不追求过快，而是应满足保护算法的需求。TMS320F2407的速度适中，且功能全面，能在恶劣环境中稳定工作。 **3.3 E2PROM数据存储器及时钟电路** E2PROM用于存储保护定值、故障报告等关键数据，采用8 kB的AT24C64，通过I2C串行总线与DSP通信。时钟电路采用DS1302，配备32 768 Hz晶体振荡器，保证不间断时间参考。 **3.4 CAN现场总线驱动电路** CAN总线作为通讯网络，具有高可靠性，支持分布式和实时控制。PCA82C250总线接收器增强通信距离和抗干扰能力。 **3.5 其他电路** 电平转换使用TPS7333芯片，将5 V电压转换为3.3 V。看门狗电路则采用MAX706，确保系统监控独立并能手动复位。 **4. 交流输入回路** **4.1 模拟信号处理** 交流插件处理电压/电流信号，将其转换为适合装置输入的小电压信号。设计考虑了互感器的相位一致性、线性传输和信号不失真的问题。电流互感器二次侧的大动态范围需要特别处理，以防止在故障情况下信号饱和。 该分布式微机保护测控装置利用DSP的强大处理能力，结合优化的硬件设计，实现了高效、可靠的变电站自动化功能。这种设计思路和硬件选型对于提高电力系统的自动化水平和稳定性具有重要意义。