[实用新型]基于DSP与MCU复合结构的微型继电保护自动化测控装置

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及变电站设备监控与保护的综合自动化装置，特别是一种优化配置CPU，以提高综合自动化装置的可靠性和实时性的基于DSP与MCU复合结构的变电站监控与保护的综合自动化装置。

【背景技术】

微型继电保护测控装置，是一种适用于变电站间隔层的设备保护的综合自动化保护装置。目前，公知的微型继电保护测控装置，系统的核心芯片(即CPU)大多采用单一DSP结构，或采用DSP与单片机的双CPU结构，来实现对设备的保护、测量、监控、通讯以及人机交互等功能。由于单片机仅仅完成人机接口功能，而DSP既要完成保护功能又要完成监测功能，所以DSP任务繁重，增大了DSP运行故障的风险，降低了综合自动化装置的可靠性。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种基于DSP与MCU复合结构的微型继电保护自动化测控装置，该装置采用DSP与MCU复合结构，结合两者的优点，合理配置系统功能，达到提高综合自动化装置的可靠性的目的。

本实用新型为解决上述问题所采用的方案是设计一种基于DSP与MCU复合结构的微型继电保护自动化测控装置。该装置包括：壳体和控制电路，其特征在于所述电路是DSP和MCU通过RS232内部通讯组成的双CPU系统；所述DSP通过保护测量信号单元采集设备保护用电压电流，通过光电隔离模块采集保护用遥信信号，再对采集的数据进行处理和运算，然后经光电隔离模块输出遥控信号；与DSP相连的FRAM用于存储非易失性数据，且掉电不丢失；CAN总线用于和上级系统进行通讯；所述MCU通过测量信号单元对设备的测量用电压电流信号采集，通过光电隔离模块对测量用遥信信号采集，再对采集的数据进行处理和运算，完成测量功能，并控制MMI人机接口单元显示结果，再由系统软件完成系统管理和人机交互；系统时钟输出显示所需的时间；所述DSP和MCU采用内部通讯模式进行通讯，DSP将处理的保护结果在执行的同时也传送给MCU显示，MCU同时采集保护用电流信号，与DSP采集的进行对比，实现双CPU互检。

所述的DSP单元包括一个DSP数字信号处理器TMS320LF2407A，四个TA电流互感器，四个TV电压互感器和14个光电隔离模块；所述DSP单元采集的保护用的电压电流，由TA、TV隔离转换成小信号输入DSP芯片。DSP发出的遥控信号分为两路，一路控制报警继电器动作完成保护报警，一路控制操作机构动作完成保护跳闸。

所述MCU单元包括一个MCU单片机C8051F021，四个TA电流互感器，四个TV电压互感器，2个光电隔离模块，液晶显示器LCD和触摸屏；所述MCU单元采集的测量用的电压电流，经TA、TV模块隔离并转换成小信号输入MCU芯片，遥信信号经过光电隔离模块输入MCU芯片，MCU对电压电流计算后，由液晶显示器LCD显示测量结果。

本实用新型的有益效果是：

通过采用DSP与MCU复合的双CPU结构，DSP与MCU系统相互独立，两者仅通过串行通信方式进行联系，如果发生MCU单元失效不会影响综合自动化装置的保护功能。同时实现了合理的功能划分，保护程序与其它功能程序分开单列运行，DSP仅完成与保护功能相关的工作，其它的电量测量，系统管理和人机接口工作等由MCU来承担，减轻了DSP保护单元的负担和软件复杂程度，避免了其它非保护性工作对保护工作的干扰，提高了装置保护功能的可靠性和实时性，以及产品的可靠性。MCU采用数模混合器件，本身含有高精度A/D转换单元，简化了线路，提高了硬件的抗干扰能力和可靠性。DSP与MCU都对选定的保护信号进行检测，通过对比分析，可以判别DSP与MCU的正常工作状态，实现双CPU互检，及时发现故障并报警，提高了整个系统可靠性。

【附图说明】

图1为基于DSP与MCU复合结构的微型继电保护测控装置原理框图；

图2为装置的内部结构示意图；

图3-1至3-4为DSP单元的电路原理图；

图4-1至4-3为MCU单元的电路原理图。

以下结合本实用新型的实施例，并参照附图进行详细叙述。

【具体实施方式】

本装置是适用于变电站间隔层的设备保护的综合自动化保护装置，该装置的内部结构俯视图如附图2所示，其中1是触摸屏，2是液晶显示器，1和2属于人机接口单元。3是前面板，4是主板，主要用于连接各个功能板，5是接口插槽，6是出口单元，7是DSP保护控制单元，8是MCU测量控制单元，9是装置主壳体。