CN201392502Y - 数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路 - Google Patents

数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路 Download PDF

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曹团结
阙连元
俞拙非
于海波
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Abstract

数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路,由可编程逻辑器件、微控制器构成,可编程逻辑器件具有串行外围总线接口、地址总线接口、数据总线接口、以及电源接口,微控制器具有以太网接口、地址总线接口、数据总线接口、以及电源接口,可编程逻辑器件的串行外围总线接口与CPU板连接,可编程逻辑器件的地址总线接口、数据总线接口分别与微控制器的地址总线接口、数据总线接口连接,微控制器的以太网接口与电子式互感器的合并单元连接,可编程逻辑器件的电源接口、微控制器的电源接口与电源板连接。本信箱式传送接口电路可以实现信箱中转式采样数据传送机制,使得数字保护CPU程序的运行模式与传统保护程序基本相同,可以最大程度继承原有程序。

Description

数字化保护装置的采样数^f言箱式传送接口电路技术领域本实用新型涉及一种数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电 路,属于电力系统继电保护技术领域。 背景技术1. 传统保护装置的采样数据传送与获耳^几制传统保护装置的中央处理器(CPU)与模/数转换器(ADC)设计在同一 装置中,很多还安絲同一块电路板中。CPU的输入输出口可以直接控制 ADC,启动模/数转换并将其转换结果直接读到CPU内存中来。ADC的输入 端输入的是才對以量信号,持续存在,CPU在^f可时候启动ADC都有输入信 号存在可供采集。在采样数据的过程中,CPU是主动的,定时对才對以量输 入进行采样。控制的方向是从CPU向外部设备。CPU 4安固定的时间间隔(采 样间隔,Ts)去釆样数悟,然后进行保护原理与逻辑功能的计算、按计算 判断的结果决;t^否发出跳闸命令。如此周而复始。由于Ts固定,保护原 理与逻辑功能的计算、判断的耗时也可/A^安排,使其最长不超出Ts的值。2. 数字化保护装置的采样数据的数据源主动传送机制 数字化保护装置中只包含CPU,不包含ADC ,保护装置获耳^lt据通iiit信口传送,该通信口与电子式互感器的合并单元(MU)连接,从其中获得 数据,而合并单元也可能不包含模/数转换功能,其数据由电子式互感器的 变换器传来,模数转换在该变换器内完成。才^lt转换的启动^^令由MU控制, 采样频率也由MU控制。保护装置只是被动的接收MU发来的采样数据。在 现有的数字化保护装置的设计方案中,MU的数据经通信口送^f呆护装置的 CPU。通itJi每送来一帧it据,CPU;t^妄收一帧,随即i^f亍J呆护原理与iE寿尋 功能的计算。CPU是被动的,控制的方向是从MU向CPU,采样数据的传送3过程是由数据源驱动的。
该方法在从MU到CPU传送数据的环节不会增加额外的机制性的延时,延时最小,实时性最好。但该方法M在很大的缺点,^EJte:
(1)受MU向保护装置发送数据的通信方式与通信工况的影响,保护装置接4tJ'j采样数据的时间间隔可能不稳定,变化可能较大,导致接下来的保护原理与逻辑功能的计算判断的耗时不易安排,极易出错。
(2 ) MU采样频率快于传统保护的采样频率,CPU的原有节奏^皮打石皮。对保护CPU中程序#(^亍方式影响巨大,要由传统保护程序升船ij数字化装置保护程序,改动工作量巨大。
(3 )传统保护程序大量4吏用以定时采样中断(周期为Ts )的次数计数作时间标度的定时软件模块,现在将不得不调整。实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问舰,克服现有技术的缺点,提供一种数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路,实现了信箱中转式采样数据传送机制,使得数字保护CPU程序的运行模式与传统保护程序^^目
同,可以最大程度继承原有程序。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下:凄t字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路,其特征是由可编禾lii:辑器件、微控制器构成,所述的可编禾lii:辑器件具有串行外围总线接口、地址总线接口、数据总线接口、以及电源接口,所述微控制器具有以太网接口、地址总线接口、数据总线接口、以及电源接口,所述可编程逻辑器件的串行外围总线接口与CPU板连接,可编程逻辑器件的地址总线接口、数据总线接口分别与微控制器的地址总线接口、数据总线接口连接,所述樣t控制器的以太网接口与电子式互感器的合并单元连接,所述可编程逻辑器件的电源接口 、孩i控制器的电源4妄口与电源纟反连才矣。
本实用新型的有益效果如下:本接口电路完成了数据的接收、存储与转发,相当于"HM言箱,^f效控制器通过以太网接口接收电子式互感器的合并单元送来的采样数据,然后以内存映射的方式传递给可编程逻辑器件; 可编程逻辑器件与保护CPU之间通过串行夕卜围总线传送数据,可以方便的、 无延时的读取可编程逻辑器件的数据及其时标。电子式互感器的合并单元 向"信箱"不断发送数据,"信箱"收到数据后务賭,CPU仍^^j专统保护的 定时处理机制#^^呈序,在每个定时间隔开始时到"信箱"内取数据,每 次将最新的数据取走,颜'J除"信箱"内净皮耳又走的凄丈据,以维>^缓沖区不 溢出。采用这种机制可以维持传统保护的程序"^f亍方式不变,程序的改动 工作量最小,实现了信箱中转式采样数据传送机制。 附图说明图1为本实用新型信箱式传送接口电路的设备结构示意图。 图2为本实用新型信箱式传送4妄口电^lt据^iK过禾呈示意图。 图3为本实用新型信箱式传送接口电路电连接原理图。 M实施方式下面参照附图并结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。但是本 实用新型不限于所全会出的例子。如图3所示,本实用新型数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口 电路由可编禾lii:辑器件(本例中选用FPGA芯片,也可采用CPLD芯片)、微 控制器(本例中选用MCU芯片)构成,FPGA芯片具有串行外围总线接口 F2、 地址总线接口 Fl、数据总线接口 F3、以及电源^接口 F0, MCU芯片具有以太 网接口M1、地址总线接口M2、数据总线接口M3、以及电源接口MO, FPGA 芯片的串行外围总线接口 F2与CPU板连接,FPGA芯片的地址总线接口 Fl、 数据总线接口 F3分别与MCU芯片的地址总线接口 M2、数据总线接口 M3连 接,MCU芯片的以太网接口 Ml与电子式互感器的合并单元MJ连接,FPGA 芯片的电源4妄口 F0、 MCU芯片的电源4矣口 M0与电源板连接。如图3所示,FPGA芯片(可编程逻辑器件)与MCU芯片(孩i控制器) 设计在同一块电路板上,称为信箱电路板。本实施例中,FPGA芯片的型号为XILINS公司产XC3SD1800A; MCU芯片的型号为FREESCALE 乂〉司产MPC8247;信箱电鴻—反与CPU ^反、电源^反同在保护装置机箱内,机箱配有相应的端口才射封牛。FPGA芯片内部i殳计有一个16位的计时器,对每一帧从MCU送来的数据打时标。
如图l所示,MU向"信箱"不断发送数据,信箱41^it据的时间间隔可能是长时间稳定不变的,也可能是不稳定的。"信箱"4t^数据后务賭,等待保护CPU来取,并在数据被取走后删除,以维持緩冲区不溢出。
"信箱"另具有一个计时器,该计时器在[次信箱中婆:据净皮耳又走时置零。有了该计时器,"信箱"在每次^^j一帧新的数据时,就可以记下该帧数据》101」时的时标,CPU ^l数据时,同时取走^—帧数据的时标,这样CPU就可以知道每帧数据在"信箱"中等4寺的时间。如图2中tl时刻的数据在被取走之前在信箱中等待了 Ts-tl的时间。数据在"信箱"中等待的时间能够被CPU获耳組一点很重要,因为在^艮多情况下CPU的保护功能的实现^ll负于数据在传送过程中的延时。
CPU仍4妇专统保护的定时处理机制l似対呈序。在每个定时间隔开始时到"信箱"内取数据,每次将最新的数据取走。定时间隔Ts保持为原来的0. 417ftis, CPU从FPGA中取凄t据时,同时耳又走FPGA为该婆史据打上的时标。
按本实用新型说述的数据传送方法,在从MU到CPU传送数据的环节,由于机制的原因产生的延时最多为CPU两次取数据之间的间隔时间,即CPU的一个定时间隔时间Ts,如图2所示。采用这种机制可以维持传统保护的程序纟;^于方式不变,程序的改动工作量最小。

Claims (3)

1、数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路,其特征是由可编程逻辑器件、微控制器构成,所述的可编程逻辑器件具有串行外围总线接口、地址总线接口、数据总线接口、以及电源接口,所述微控制器具有以太网接口、地址总线接口、数据总线接口、以及电源接口,所述可编程逻辑器件的串行外围总线接口与CPU板连接,可编程逻辑器件的地址总线接口、数据总线接口分别与微控制器的地址总线接口、数据总线接口连接,所述微控制器的以太网接口与电子式互感器的合并单元连接,所述可编程逻辑器件的电源接口、微控制器的电源接口与电源板连接。
2、 根据权利要求1所述的数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路,其特征是所述的可编程逻辑器件为FPGA芯片或CPLD芯片中的一种。
3、 根据权利要求1所述的数字化保护装置的采样数据信箱式传送接口电路,其特征是所述的微控制器为MCU芯片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102122811A (zh) * 2011-03-17 2011-07-13 国电南京自动化股份有限公司 数字化变电站电子式互感器双a/d采样的保护装置启动元件

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