电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛

标题: 中高压断路器在线监测装置的设计与实现（下） [打印本页]

作者: forsuccess 时间: 2012-11-24 23:04 标题: 中高压断路器在线监测装置的设计与实现（下）

2．2 存储器模块
TMS320F28335内部的程序存储器和数据存储器是无法满足系统运行要求的，为了满足设计目标的需要，本系统扩展了Flash，EEPROM和SRAM 3种存储器。
NOR Flash是Flash的一种，它的写入和擦除速度较慢，但随机读取速度快。NOR Flash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NORFlash最大的特点是芯片内执行，这样应用程序可以直接在Flash内运行，不必再把代码读到系统RAM中。本系统所用的NOR Flash型号为SST39VF800Q，用来存放应用程序。
和Flash不同，SRAM不具有掉电保持数据的特性，但可读可写，且存取数据的速度很快，因此SDRAM在系统中主要用作核心程序的运行空间、数据及堆栈区。本系统所用的SRAM型号为IS61LV51216。
此外，系统中还外扩了基于IIC通信协议的EEPROM芯片，EEPROM和FLASH的最主要的区别是EEPROM可以按“位”擦写，而FLASH只能按块擦除。EEPROM一般容量都不大，一般都是在64 kBIT以下。系统在上电的时候需要从EEPROM中读取一些配置参数，运行的时候需要保存一些用
户在线设置的参数和对断路器状态进行诊断得到的一些关键数据。本系统所用的EEPROM型号为AT24C256。

2．3 A／D转换电路
AD7864是美国模拟器件公司生产的一款高精度、高采样频率、低功耗的信号采集芯片，分辨率为12位，可实现4通道同时采样。AD7864的转换时间为1．65μs／CH，采样保持时间为0．35μs，单通道最高采样频率为500 kSPS。若四通道同时采样，每通道最高采样频率可达130 kSPS。信号输出采用12位高速并行数据输出接口，不需要电平转换等处理，可直接连接MCU。通道选择可以通过硬件或软件实现。数据转换和读取可以选用内部时钟模式或外部时钟模式。由+5 V单电源供电，功耗低达90 mW，省电模式下可低达20μW。
本系统使用AD7864-2来进行模拟信号的采集。位移传感器信号，电流信号等经过信号调理电路后送到A／D芯片中进行处理。DSP与AD7864具体逻辑控制关系由CPLD来完成。
2．4 电流检测电路
任意波形的直流信号通过霍尔传感器变为4～20 mA小电流信号，经变换后送A／D数据采集处理。霍尔传感器送过来的4～20 mA的直流信号，经取样电阻R18变换为电压后经射极跟随输出，经R19后转换为线性光隔线性范围的前端电流I。线性光隔选用CNY17-2，其在前端电流为1～10 mA范围内有很好的线性。光隔输出后经取样电阻R100转换为A／D可采样的电压信号。

2．5 开关量输入输出

系统设计输入输出各4路。当输入为高电平，读入数据为“1”，输入为低电平时读人数据为“0”。每路输入输出信号均设置有状态指示灯，便于直观了解当前开关量工作状态，当输入为低电平时灯亮，高电平或悬空灯灭。开关量要经RC滤波后，送入光耦，进入光耦前，并联TVS防止雷击。此电路具有抗振动、抗腐蚀能力强、可靠性高等优点，可较好满足电力系统运行环境要求。
2．6 信号调理电路
模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、光强等。但传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字信号之前必须进行放大，缓冲，滤波或定标等，使其适合于模／数转换器(ADC)的输入。然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到MCU或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。
电压信号的调理电路设计有很多方法，本设计中的信号调理电路如图4，可以根据信号信噪比和调制比的要求改变电阻阻值。

2．7 外围接口设计
TMS320F28335的另一大特点就是提供了丰富的可复用引脚，在本系统中主要外扩了以太网通信电路、RTC电路、蜂鸣器电路和UART串口等。
TMS320F28335通过以太网控制芯片RTL8019AS扩展了通信电路，其中控制逻辑部分由CPLD配合完成。另外由于处理器只有一个IIC协议接口，设计中利用两个GPIO模拟IIC总线通讯协议扩展了RTC实时时钟电路。
TMS320F28335处理器片上还集成了3个串口，其波特率可通过编程设置，另外也支持奇偶校验。本设计使用了其中两个串口，串口a用于处理器与液晶显示模块的通信，串口b用于485通信。

3 结论
在供、配电系统中，高压断路器所导致的非计划停电事故占停电事故总量的60％以上，断路器的可靠性将直接影响电力系统的可靠性。为了提高断路器的可靠性，有必要对断路器的工作状态进行实时监测。同时，断路器状态监测也是实现状态检修的重要基础，是故障诊断技术发展的前提，因此高压断路器在线监测技术意义重大。
本设计选用计算能力强，处理速度快的DSP作为CPU，采用当前流行的DSP+CPLD模式构成系统的基本框架，做到了分散数据采集处理和集中数据管理相结合。硬件设计上保证了多CPU并行工作的同步和数据共享。系统配置了非易失性的EEPROM，保证了数据的安全性。采用基于Modbus协议的485总线和以太网传输数据，保证了数据的快速传输和通讯的可靠性。此硬件平台还兼容保护、滤波的硬件系统。该系统能实现对断路器机械特性、电寿命、操作回路完好性等的在线监测。

欢迎光临电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/)