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以太网控制器CS8900A线路保护电路设计

2016-07-19 [责任编辑:wenwei]
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【导读】随着电力系统的迅速发展,我国电网规模越来越大,结构也日趋复杂,对于线路保护装置的性能提出了更高的要求。传统的基于单片机的微处理器结构和基于RS485、CAN 总线的通信方案已经无法满足系统的需要。数字信号处理(DSP)技术、复杂可编程序逻辑器件CPLD 技术和以太网通信技术的迅猛发展,为电力系统微机保护技术的进步提供了有利的条件。基于这种发展趋势,文中开发研制了一种基于TMS320F2812的针对于中低压线路的微机保护装置。
  
硬件设计
  
装置硬件按功能实现模块化设计,核心CPU 模块采用保护DSP+监控DSP 的双CPU 结构,它们之间通过CAN 口实现信息共享。DSP 采用的是TI 公司的32 位高性能定点处理器芯片TMS320F2812,该芯片处理能力好(150MIPS)、程序存储器大(128k 字的FLASH、片内外设丰富、事件管理能力强、具有在线仿真功能,使得接口、模块化设计以及调试都很方便。
  
模拟量数据采集电路
  
模拟量数据采集电路主要完成电压、电流等模拟量的采集、信号调理和A/D 转换工作。电网实际的高电压、大电流信号经过一次PT、CT 和数据采集板上二次小PT、CT 两次变换后,还需要通过信号调理电路才能变为A/D 转换器可以接受的电压范围。信号调理电路如图1 所示。
  
以太网控制器CS8900A线路保护电路设计 
图1 模拟量信号调理电路
  
模数转换器采用的是TI 公司的16 位、6 通道同步采样A/D 转换器ADS8364。ADS8364的三组启动转换端holdA、holdB 、holdC 由2812 的同一I/O口经过CPLD 控制,每隔T/N (T 为测得模拟信号周期,N 为周期采样点数)时间,启动A/D 转换。ADS8364转换结束时会产生一个中断信号,2812 检测到该中断后,通过中断服务程序读取转换结果。
  
CPLD 电路
  
CPLD 采用的是XILINIX 公司推出的复杂可编程逻辑芯片XC95108。该芯片具有支持IEEE 1149.1标准的JTAG 引脚,支持ISP 方式下载程序。能反复擦写内部逻辑,可以在外部I/O 引脚和接线不变的情况下实现CPLD 内部逻辑的改变。CPLD 在装置硬件设计中的作用主要是:地址译码、产生时延信号、扩展I/O 口以及解决外设芯片和2812 之间的速度匹配问题。其功能框图如图2 所示。
  
以太网控制器CS8900A线路保护电路设计  
图2 CPLD功能框图
  
通信电路
  
通信电路主要担负着监控CPU 与外部通信的功能。其与外部的通信方式主要是RS485/232 和以太网接口。RS485/232 通过2812 自带的SCIA/B 实现。以太网接口电路采用低功耗的以太网控制器
  
CS8900A,RJ45 接口,与IEEE802.3 标准完全兼容。CS8900A被设置为16 位工作模式,和2812 之间的数据传输采用的是默认的I/O 方式。其应用电路如图3 所示。
  
以太网控制器CS8900A线路保护电路设计
图3 以太网控制器CS8900A应用电路图
  
基于DSP、CPLD 和以太网通信技术,该文研制了一套针对于中低压线路的微机保护装置。该装置经过相关测试后已经投入现场运行,实际运行表明该装置结构简单,处理精度高,反应速度快,抗干扰能力强,很好的实现了设计的保护功能。而且在此基础上经过软硬件平台的升级,可以较方便的实现高压线路保护的功能。



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关键字:智能硬件 以太网 保护电路 
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