专利名称：微机型保护测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统技术领域的微机保护装置，具体是一种微机保 护测控装置。
技术背景目前我国现阶段主要的微机继电保护装置使用的是单CPU结构，这是第一阶 段微机保护装置的特点，使用单片机为主的微机保护具有较强的针对性，系统结 构紧凑，整体性能和可靠性高，性能价格比高，使用单片机的微机保护在电力系 统中得到了成功的应用。但以单片机为核心的微机保护装置，针对性较强，直接 针对电力系统具体应用环境来设计，因此通用性、可扩展性相对较差；且往往受 到速度和结构的限制，不擅长数字信号的处理，特别是在处理电力系统中复杂的 数据运算时，往往耗时过长，难以实现更新的复杂算法及达到更高的采样速率。随着电力系统对微机保护装置性能的要求不断提高、保护原理的研究和发 展、硬件产品技术的进步，以及微机保护运行环境的更为复杂和严酷。DSP(数字信号处理器)是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包 括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件 的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和 地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指 令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译 码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进 行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1 的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字 数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速 度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称 道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程 具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。 实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种微机综合保护装置，实 现以双32位为主CPU的系统构架。广泛应用在电力系统和变电站中，构成了供 配电综合自动化。供配电综合自动化系统能够大大地提高整个电网运行的安全性 和经济效益。本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括智能插件板、交 流板、主CPU板、电源板、液晶显示板和总线板，其中电源板、智能插件板、主CPU板、交流板是通过32pin连接端子和总线板连接，液晶显示板则是通过8pin连接端子与总线板连接。所述主CPU板上包括滤波器、MUX(多路选择开关)、A/D (模数转换器)、CPLD (可编程逻辑器件)、ARM(微处理器)、DSP(数字信号处理器)、时钟、RAM (随 机存取存储器)、FLASH (闪存)、RS485控制器、以太网控制器、主CPU板CAN 控制器。交流板通过总线板连接到滤波器的输入端，滤波器的输出端接到MUX的 输入端。CPLD的输出端接在MUX的控制端，MUX的输入端接入A/D的输入端， A/D的输出端连接CPLD的输入端。CPLD的输出端连接到ARM和DSP的输入端。 ARM的输出端连接到FLASH的输入端，时钟的输出端把时间和日期送至ARM的输 入端，ARM的输出端还和RAM、 RS485控制器、以太网控制器、主CPU板CAN控制器的输入端相连。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 (输入/ 输出口)、光电隔离器、操作回路，智能插件板CPU的输出端通过智能插件板CAN 控制器连接到总线板进入主CPU板上的主CPU板C認控制器的输入端；智能插件 板CPU的输出端连接到I/O的输入端，I/O的输出端接入光电隔离器的输入端， 光电隔离器的输入端用来采集外部的开关量，智能插件板CPU的输出端连接到操 作回路的输入端，操作回路的输出端连接外部设备。交流信号经低通滤波后由MUX多路选择开关后送至采用通道经A/D转换后送 至ARM和DSP， DSP将采集到的数据经数字处理后，构成各种保护继电器，并计算各种遥测量。ARM将采集到的数据存储起来用于显示波形，并通过CAN总线采 集各个智能板件的1/0 (输入/输出口)和操作出口继电器的跳合闸并输出信号， 由于各个智能板件有自己的地址，所以上行和下行的数据也不会混杂。
本实用新型的有益效果是由于采用了双32位主CPU系统，实现了保护任 务和管理任务的分离，程序及数据在片内运行，运行速度快，可靠性高，系统冗 余大；智能插件板设计，开入开出插件实现实时完全自检，可检测到每个继电器 线圈，插件间基于CANBUS总线联系，减少了插件间连线，接插不良实时检测。
图1为本实用新型刨面图
图2是本实用新型的详细结构图。
图中l一交流板，2—主CPU板，3—滤波器，4^MUX(多路选择开关)，5 一A/D， 6—CPLD， 7—ARM， 8—DSP， 9—时钟，10—RAM, ll—FLASH, 12—RS485 控制器，13—以太网控制器，14—主CPU板件上CAN控制器，15—液晶显示板， 16—智能板件上CAN控制器，17—智能插件CPU， 18—1/0 (输入/输出口)， 19 一光电隔离器，20—操作回路，21—智能插件板，22—电源板，23—总线板
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明本实施例在以本实用新型 技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实 用新型的保护范围不限于下述的实施例。
参照图1、图2，本实用新型是对电压等级为35KV - 6KV电压等级的保护 测控装置，包括交流板l、主CPU板2、液晶显示板15、智能插件板21、电源板 22、总线板23。电源板22、智能插件板21、主CPU板2、交流板1是通过32pin 连接端子和总线板23连接，液晶显示板15则是通过8pin连接端子与总线板23 连接。
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、光电隔离器19、操作回路20。智能插件板CPU17的输出端通过智能插件板 CAN控制器16连接到总线板进入主CPU板2上的主CPU板CAN控制器14的输入端； CPU 17的输出端连接到I/0 18的输入端，I/O 18的输出端接入光电隔离器19的 输入端，光电隔离器19的输入端用来采集外部的开关量；CPU 17的输出端连接到操作回路20的输入端，操作回路20的输出端用来向外部发送跳闸出口和向外部 发送信号。
所述主CPU板2上包括滤波器3、 MUX4、 A/D5、 CPLD6、 ARM7、 DSP8、时钟9、 RAMIO、 FLASHll、 RS485控制器12、以太网控制器13、主CPU板CAN控制器14。交 流板l通过总线板连接到滤波器3的输入端，滤波器3的输出端接到MUX 4的输 入端。CPLD6的输出端接在朗X4的控制端，MUX4的输入端接入A/D 5的输入端， A/D 5的输出端连接CPLD 6的输入端。CPLD 6的输出端连接到ARM 7和DSP 8的输 入端。ARM 7的输出端连接到FLASH ll的输入端，时钟9的输出端把时间和日期 送至ARM 7的输入端，ARM 7的输出端还和RAM 10、 RS485控制器12、以太网控制 器13、主CPU板CAN控制器14的输入端相连。
所述主CPU板2上的主CPU板CAN控制器14的输出端通过主CPU板CAN控制器连 接到总线板进入智能插件板21上的智能插件板CAN控制器16，通过RS485控制器12 接入RS 485网络，通过以太网控制器13接入以太网。面板15的输入端连接到总 线板进入ARM 7的输入端。
所述液晶显示板15上设有指示灯以及键盘等常用部件。
交流板l将采集到的模拟量(电流、电压)经32pin端子连接到总线板23进入 主CPU板2上的滤波器3，滤波器3把输入的模拟量滤波后交给多路选择开关MUX4， CPLD 6的输出端接在MUX 4的控制端，由CPLD 6来控制哪一路模拟量由MUX 4进入 A/D 5的输入端，A/D 5的输出端把转换好的数据送至CPLD 6的输入端。CPLD 6 的输出端分别把转换好的数据送至ARM 7和DSP 8的输入端。DSP 8把CPLD 6过来 的数据做保护算法和保护功能，ARM 7的输出端把从CPLD 6过来的数据送至FLASH ll的输入端做数据备份，时钟9的输出端把时间和日期送至ARM7的输入端，ARM 7的输出端还分别和RAM IO连接、和RS485控制器12连接接入RS585网络、和以太 网控制器13连接接入以太网、经8pin端子进总线板23和液晶显示板15连接显 示数据和图形，和主CPU板CAN控制器14连接经32pin端子进入总线板23和智能 插件板21的智能插件板CAN驱动器14连接，智能插件板CAN驱动器14输出端 和智能插件板CPU 17输入端连接后，把主CPU板2上ARM 7的操作指令传送给智能 插件板CPU17，智能插件板CPU 17通过操作回路20给外围回路发信号和出口。光 电隔离器19把开入量采集进来，经过1/0 18把开入量传送给智能插件板CPU 17，智能插件板CPU 17通过智能插件板CAN控制器14经总线板23和主CPU板CAN控 制器14连接进入ARM 7。
本实用新型主CPU由双32位机(DSP+ARM)组合构架，智能插件板由l片 ST89C54RD系列单片机来管理，主CPU和智能插件板上的CPU由CAN总线来连接通 讯，协调整个装置的运作。
权利要求1、一种微机型保护测控装置，其特征在于，包括智能插件板、交流板、主CPU板、电源板、液晶显示板和总线板，电源板、智能插件板、主CPU板、交流板是通过32pin连接端子和总线板连接，液晶显示板则是通过8pin连接端子与总线板连接，其中所述主CPU板上包括滤波器、多路选择开关、模数转换器、可编程逻辑器件、微处理器、数字信号处理器、时钟、随机存取存储器、闪存、RS485控制器、以太网控制器、主CPU板CAN控制器，交流板通过总线板连接到滤波器的输入端，滤波器的输出端接到多路选择开关的输入端，可编程逻辑器件的输出端接在多路选择开关的控制端，多路选择开关的输入端接入模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接可编程逻辑器件的输入端，可编程逻辑器件的输出端连接到微处理器和数字信号处理器的输入端，微处理器的输出端连接到闪存的输入端，时钟的输出端把时间和日期送至微处理器的输入端，微处理器的输出端还和微处理器、RS485控制器、以太网控制器、主CPU板CAN控制器的输入端相连。
2、 根据权利要求1所述的微机型保护测控装置，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、输入/输出口、光电隔离器、 操作回路，智能插件板CPU的输出端通过智能插件板CAN控制器连接到总线板进 入主CPU板上的主CPU板CAN控制器的输入端；智能插件板CPU的输出端连接到 输入/输出口的输入端，输入/输出口的输出端接入光电隔离器的输入端，光电 隔离器的输入端用来采集外部的开关量，智能插件板CPU的输出端连接到操作回 路的输入端，操作回路的输出端连接外部设备。
3、 根据权利要求l所述的微机型保护测控装置，其特征是所述主CPU板上 的主CPU板CAN控制器的输出端通过主CPU板CAN控制器连接到总线板进入智能插 件板上的智能插件板CAN控制器，通过RS485控制器连接到RS 485网络，通过以太 网控制器连接到以太网，面板的输入端连接到总线板进入微处理器的输入端。
专利摘要一种微机型保护测控装置，包括智能插件板、交流板、主CPU板、电源板、液晶显示板和总线板，所述主CPU板上包括滤波器、多路选择开关、模数转换器、可编程逻辑器件、微处理器、数字信号处理器、时钟、随机存取存储器、闪存、RS485控制器、以太网控制器、主CPU板CAN控制器。本实用新型主CPU由双32位机(DSP+ARM)组合构架，智能插件板由1片ST89C54RD系列单片机来管理，主CPU和智能插件板上的CPU由CAN总线来连接通讯，协调整个装置的运作。
文档编号H02H7/26GK201174622SQ200820056390
公开日2008年12月31日 申请日期2008年3月20日 优先权日2008年3月20日
发明者鑫 吴, 周冠军, 孔祥宗, 朱文仁, 王亦林, 伟 郭 申请人:上海久创电气自动化设备有限公司