一种基于OMAP5910的低压保护测控装置设计.pdf

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本文介绍了多核处理器OMAP5910的软硬件结构和特点,提出了以OMAP5910为核心处理器的低压保护测控装置设计方案,简述了保护测控装
OFweek 中国高科技行业门户 四个引脚组成,/EOC端连接至OMAP5910的中断输入端,当TLC3578内部FFO存储区 满时产生相应的外部中断,触发相应中断程序将数据读走。 数字量输入电路 数字量输入电路不但可以采集低压供电系统屮的负荷开关位置信号、熔断器熔断信号 低仄断路器位置信号等普通丌关量信号,而且还可以采集低压变压器的重瓦斯跳闸、轻瓦斯 告警、超髙温垗闸、髙温告警等非电量信号。该装置设有20路强电数字量输入接口,并提 供有4路可编稈的备用非电量输入接口,便于非电量功能扩展。数字量输入接口电路如图3 所示,DIN是数字量输入端子,DCOM是数字量输入电路的公共端,DOUT为数字量输 入的输岀端,DN端的输入交流信号经整流、滤波、光电耦合器后变成数字信号输出。 R84.7k ZLI D Ro7 100k OP10 AC V+k4 DoUr C4门Ra D ICOM AC V 10uFLJI.2k aluF c C IOF ·GND MB 4S EL357 图3数字量输入电路 数字量输出电路采用启动绊电器闭锁形式,启动继电器的控制信号由OMAP5910的 ARM内核控制,出口继电器的控制信号由OMAP5910的DSP内核控制,只有启动继电器 动作后,才能开放出∏继电器的正电源,从而实现数字量输出控制的部分解耦,避免由于器 件损坏而引起侏护误动作。数字量输出接口电路如图4所小,当需婁输出时,首先使启动 继电器的 DOENH置高电平, DOENL置低电平,光电耦合器EL852导通,启动继电器动 作,其常开触点闭合,使+24VE连接到+24V;然后将 DOQUT置为低电平,光电耦合器EL852 导通,出口继电器动作,其常开触点闭合,使跳闸或告警电路导通。 OP36 24V+ DuL IN4007 DOETH R501k RELAY IA ENI 6 24v EL852 RELAYIB 2 RELAY2B VCO 1,2TK1 RsI lk OP37 +2AE3 RELAYIC 4 124V+RELAY2C 4 D OUT RELAY2A TK2 EL852 24V M1N4007 图4数字量输出电路 OFweek 中国高科技行业门户 通信接口电路 OMAP5910的ARM内核是实现信息交换的主要枢纽,本装冒配置有两路10/100Mbit 光纤以太网口和两路RS485接口。两路以太网口组成双 GOOSE网,负责接收和解炘来自 过程层智能操作单元的珧闸、开关等数字量信息,并向智能操作单元实时传送数字量输出信 息,与过程层设备实现信息共享。RS485接∏主要用于装置的调试与维护,也可以用于与 其它智能设备进行数据通信。 以太网接口电路采用以人网控制芯片RTL8019As实现,RTL8019AS是 REALTEK公 司出品的10Mbis以太网控制器,支持8位或16位数据总线,实现了以太网媒介访问层 (MAC)和物理层PHY)的所有功能,通过R45接口与以太网相连。RS485接口电路使用 RSM485D芯片实现,RSM485D是集成双路电源隔离、电气隔离、RS485接口芯片和总线 保护器于一身的双路隔离收发器模块,具有很好的隔离特性,隔离电压高达2500VDC 保护功能配置灵活 保护测控裝置设置冇丰富的保护功能,包括三段式带复压闭锁的定时限过流保护、三段 式过负荷保护、反时限过沇保护、零序电流保护、负序电流保护、低电压保护、过电歴保护 和PT断线告警等。保护测控装置按照模块化的设计思想,将不冋的保护功能给划分为独立 的模块,各个模块具有独立的入口条件和岀口状态,并且每个模块设置有控制软压板,可以 通过控制软压板的投入或退出来配置装置的保护功能,各保护功能的整定值和出口方式(珧 闸或告警)可以通过按键或通信网络来配置。这种模块化的设计使保扩功能具有极强的可读 性和移植性,各模块冋的协作关系清晰明了,有利于提髙保护的叮靠性。 MAP5910的DSP内核根据配置的保护功能和保护整定值与出口方式,将采集到的保 护用交流模拟量通过数字处理后,与保护整定值进行比较,当满足保护动作条件时,按照配 置的出口方式动作,并将岀口信息传递给ARM核,供LCD显示、状态指示和数据通信使 用。当装置被配以某种或多种保护功能时,其它未被配置的保护功能的相关整定值和事件信 息变为不可,在系统程序中执行相关保护功能,因此只需配置所需保护功能的整定值, 可以最大限度地减少整定值数量,简化用户的定值管理,减少出错的可能。 软件设计 OMAP5910是一个高度集成的硬件和软件应用平台,它支持WnCE、EPOC、 Nucleus、 VXWorks和 Linux等多种操作系统,由」ⅤxWσrks操作系统具有高效的仼务管理功能、文 持多任务多优先级、支持优先级抢占和轮转调度机制、极高的实时性和可靠性等特点,使其 非常适合在保护测控裝置中应用,可以提高裝置的实时性、保护软件的可靠性和软件开发及 维护效率。 由于 XWorks操作系统采用多任务、优先级抡占机制,因此在编程中把重点放在对仼 务、中断进行划分和任务调度的实现等问题上。系统主要包括三个中断、一个任务调度和多 个任务,三个中断包括AD采样中断、定时器中断和按键输入中断,任务包括模拟量计算 任务、保护逻辑判断任务、保护功能任务、数字量控制任务、故障录波任务、通信处理任务、 按键管理仁务、报警功能(LCD显示和指示灯指示)任务和GPS对时任务。实时多任务词度 OFweek 中国高科技行业门户 是整个系统的核心,是保证多个任务合理有序地执行的关键,设计时将任务调度放在数据采 样中断处理中执行,其任务调度框图如图5所示, A/D采样中断 采样中断处理 任务调度 量逻护/字故通按报G 核|护保数 计辑功/障信键警/P /算判能/录处管动/S 断 制波理‖理|能//对 时 图5任务调度流程图 结论 本文提出」以○MAP5910为核心处理尜的低压侏护测控装置改计方案,借助OMAP 强人的硬件平台和νκ Works操作系统的软件环境,使整个裝置的硬作结构更加简洁和优化, 有效地降低了装置的整体功耗,提高了装置内部数据交换的效率和软件开发的灵活性,提高 了装置的可靠性和可扩展性。同时,装置具有灵活的保护功能配置和保护出口配置功能,简 化了保护整定值的管理和使用,便」使用和维护

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