CN209823400U

CN209823400U - 一种微机保护系统

Info

Publication number: CN209823400U
Application number: CN201920458267.3U
Authority: CN
Inventors: 赵德宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2019-12-20
Anticipated expiration: 2029-04-04

Abstract

本实用新型公开了一种微机保护系统，包括CPU处理器、FPGA、CPLD、单片机、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口、电源板和电源模块。本实用新型通过FPGA并行采集数据，极大地提高了系统的实时性，与此同时，通过CPU处理器负责对采集数据的处理，通过单片机负责对数据的通信，即采用双系统架构设计提高了系统的可靠性。

Description

一种微机保护系统

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种微机保护系统。

背景技术

随着继电保护技术的发展，微机继电保护装置已经在电力系统中得到了广泛的应用。由于微机保护具有优良的动作特性，它的发展非常迅速，应用也十分广泛。以输电线路微机保护为例，它的基本结构已经由20世纪80年代初期的单CPU结构，发展到目前的多CPU结构；其工作速度和可靠性大大提高，已在国内主要电网的高压输电线路上广泛推广使用。实际上，在高压输电线路保护上使用微机保护装置，已经成为目前的一种标准保护配置方案。微机保护不但能够实现传统保护无法实现的更为复杂和优良的保护性能，而且运行维护更为简单，更重要的是，其动作可靠性大大优于传统保护。但是，随着变电站自动化技术的发展，不仅要求微机保护装置完成保护功能，而且需要微机保护系统具有很强的实时性、可靠性以及更强的网络通信能力，但是现有的微机保护系统在实时性、可靠性方面存在不足。因此，有必要研发一种实时性强、可靠性高的微机保护系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服以上存在的技术问题，提供一种微机保护系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种微机保护系统，包括CPU处理器、FPGA、CPLD、单片机、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口、电源板和电源模块；所述电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路均通过所述FPGA与所述CPU处理器电性连接；所述CPU处理器通过所述CPLD与所述单片机电性连接；所述通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口均与所述单片机电性连接；所述电源板向所述电源模块输入电源，所述电源模块再向整个系统提供工作电源。

进一步地，所述电压信号采集电路包括滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器，外部电压信号依次通过所述滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器与所述FPGA电性连接。

进一步地，所述电流信号采集电路包括滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器，外部电流信号依次通过所述滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器与所述FPGA电性连接。

进一步地，所述开关量输入电路包括滤波器、限电流、光电耦合器，开关量输入信号依次通过所述滤波器、限电流、光电耦合器与所述FPGA电性连接。

进一步地，所述开关量输出电路包括光电耦合器、继电器，所述FPGA的信号依次通过光电耦合器、继电器来实现对开关的操作。

进一步地，所述电源板包括第一EMI滤波、第一整流、第一变换、第二整流、第二EMI滤波，第一EMI滤波外接输入电压后，依次通过所述第一整流、第一变换、第二整流、第二EMI滤波与电源模块电性连接。

进一步地，所述CPU处理器为S3C2410芯片。

进一步地，所述单片机为LPC2119芯片。

进一步地，所述FPGA为EP2C5F256C8N芯片。

进一步地，所述CPLD为EPM3032A芯片。

本实用新型通过FPGA并行采集数据，极大地提高了系统的实时性，与此同时，通过CPU处理器负责对采集数据的处理，通过单片机负责对数据的通信，即采用双系统架构设计提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一种微机保护系统的电路结构框图；

图2为本实用新型一种微机保护系统的电压信号采集电路的电路结构框图；

图3为本实用新型一种微机保护系统的电流信号采集电路的电路结构框图；

图4为本实用新型一种微机保护系统的开关量输入电路的电路结构框图；

图5为本实用新型一种微机保护系统的开关量输出电路的电路结构框图；

图6为本实用新型一种微机保护系统的电源板的电路结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种微机保护系统，包括CPU处理器、FPGA、CPLD、单片机、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口、电源板和电源模块；所述电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路均通过所述FPGA与所述CPU处理器电性连接；所述CPU处理器通过所述CPLD与所述单片机电性连接；所述通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口均与所述单片机电性连接；所述电源板向所述电源模块输入电源，所述电源模块再向整个系统提供工作电源。本实施例中FPGA采用EP2C5F256C8N芯片，主要负责并行采集所述电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路的数据，同时并行控制开关量输出电路，这样可以将数据实时发送给CPU处理器，从而提高系统的实时性。

本实施例中CPU处理器采用S3C2410芯片，主要对FPGA传输过来的数据进行分析和处理，根据分析结果通过FPGA操作开关量输出电路，与此同时，通过CPLD与单片机进行数据交互。

本实施例中单片机采用LPC2119芯片，主要负责与外部设备的数据通信，分担CPU处理器的通信工作，从而减轻CPU处理器的负担，这样采用双系统架构设计，有效提高了系统的可靠性和稳定性。

本实施例中CPLD采用EPM3032A芯片，主要负责CPU处理器与单片机之间的数据传输。

所述电压信号采集电路主要采集电压信号，并通过FPGA传输给CPU处理器。如图2所示，电压信号采集电路包括滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器，采集的外部电压信号依次通过所述滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器与所述FPGA电性连接。

所述电流信号采集电路主要采集电流信号，并通过FPGA传输给CPU处理器。如图3所示，所述电流信号采集电路包括滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器，外部电流信号依次通过所述滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器与所述FPGA电性连接。

所述开关量输入电路主要采集开关模拟量的信号，并通过FPGA传输给CPU处理器。如图4所示，所述开关量输入电路包括滤波器、限电流、光电耦合器，开关量输入信号依次通过所述滤波器、限电流、光电耦合器与所述FPGA电性连接。

所述开关量输出电路主要操作开关的开合。如图5所示，所述开关量输出电路包括光电耦合器、继电器，所述FPGA的信号依次通过光电耦合器、继电器来实现对开关的操作。

所述电源板用于通过电源模块从而向整个系统提供工作电源。如图6所示，所述电源板包括第一EMI滤波、第一整流、第一变换、第二整流、第二EMI滤波，第一EMI滤波外接输入电压后，依次通过所述第一整流、第一变换、第二整流、第二EMI滤波与电源模块电性连接。电源板采用这种设计提高了抗干扰能力及可靠性，通过双EMI滤波、双整流，确保了过电压保护功能，有效防止了因电压过高从而造成元器件被烧坏的问题。

本实用新型的CPU处理器、FPGA、CPLD、单片机、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口、电源板和电源模块等均为本领域技术人员知悉的部件，其相互之间的连接方式和原理都为本领域技术人员通过技术手册得知，本实用新型要解决的是现有微机保护系统在实时性、可靠性方面存在不足的技术问题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims

1.一种微机保护系统，其特征在于：包括CPU处理器、FPGA、CPLD、单片机、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口、电源板和电源模块；所述电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路均通过所述FPGA与所述CPU处理器电性连接；所述CPU处理器通过所述CPLD与所述单片机电性连接；所述通信模块、存储器、DB9维护口、CAN接口均与所述单片机电性连接；所述电源板向所述电源模块输入电源，所述电源模块再向整个系统提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述电压信号采集电路包括滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器，外部电压信号依次通过所述滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器与所述FPGA电性连接。

3.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述电流信号采集电路包括滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器，外部电流信号依次通过所述滤波器、信号放大器、A/D转换器和光电耦合器与所述FPGA电性连接。

4.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述开关量输入电路包括滤波器、限电流、光电耦合器，开关量输入信号依次通过所述滤波器、限电流、光电耦合器与所述FPGA电性连接。

5.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述开关量输出电路包括光电耦合器、继电器，所述FPGA的信号依次通过光电耦合器、继电器来实现对开关的操作。

6.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述电源板包括第一EMI滤波、第一整流、第一变换、第二整流、第二EMI滤波，第一EMI滤波外接输入电压后，依次通过所述第一整流、第一变换、第二整流、第二EMI滤波与电源模块电性连接。

7.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述CPU处理器为S3C2410芯片。

8.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述单片机为LPC2119芯片。

9.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述FPGA为EP2C5F256C8N芯片。

10.根据权利要求1所述的微机保护系统，其特征在于：所述CPLD为EPM3032A芯片。