1 引 言 　　目前，國內(nèi)外的各種中低壓變電站綜合自動化系統(tǒng)產(chǎn)品，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都趨向于采用完全分布式，這種結(jié)構(gòu)基于面向?qū)ο蟮乃枷耄宰儔浩?、斷路器等一次設(shè)備間隔為對象，將各種保護(hù)測控功能綜合在一個測控裝置中，下放到現(xiàn)場測控對象(即一次設(shè)備)上安裝。因此整個系統(tǒng)中，最關(guān)鍵是要設(shè)計集保護(hù)、測量、控制、通信等功能于一體的微機(jī)保護(hù)測控裝置?！　”疚脑O(shè)計了一種基于ti公司的嵌入式數(shù)字信號處理器tms320f2407的分布式微機(jī)保護(hù)測控裝置，該裝置就地采集電壓、電流等信息量，實時完成保護(hù)、測量、控制等功能，具有抗干擾性強(qiáng)、精度高的特點。2 裝置整體設(shè)計　　一個變電站綜合自動化系統(tǒng)中，測控裝置的種類好多種，如線路、變壓器、電容器等的測控裝置。因此測控裝置采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，硬件結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，彼此間完全通用，實現(xiàn)硬件的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，不但有利于組織規(guī)?；魉€生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，同時又為調(diào)試、維護(hù)提供了很大的方便，還做到不同裝置間的同一種插件可以完全互換，減少備件。3 dsp系統(tǒng)3.1 dsp系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　dsp系統(tǒng)是整個裝置的核心部分，主要由模擬輸入電路、dsp及其外圍電路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路組成。3.2 dsp微處理選擇　　微機(jī)保護(hù)測控裝置是一個專用實時測量與控制系統(tǒng)，但他對微處理器速度的要求并不是越快越好。因為保護(hù)的動作必須要在故障后一段時間內(nèi)進(jìn)行一定采樣次數(shù)的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計算后，才能決定是否保護(hù)動作。由于保護(hù)算法本身的要求，這個采樣時間一般在幾個毫秒以上，也就是說這個時間是不能靠采用高速微處理器來縮短的。因此，在微處理器速度滿足需要的前提下，盡可能選擇功能全面的微處理器芯片?！　i公司的嵌入式工業(yè)級數(shù)字處理器tms320f2407，主頻40 mhz，集程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、can通信控制器于一體，非常適合于分散式裝置，使裝置的體積大大減小，抗干擾性能大大提高，可長期工作在-45～+80℃的環(huán)境。3.3 e2prom數(shù)據(jù)存儲器及時鐘電路　　微機(jī)保護(hù)測控裝置中，需要對保護(hù)定值、故障報告、刻度系數(shù)、裝置地址等數(shù)據(jù)長期存儲，這些數(shù)據(jù)一般容量不大而可靠性要求很高，掉電不能丟失，因此采用容量為8 kb的e2prom串行數(shù)據(jù)存儲器at24c64來保存。該芯片是i2c串行總線通信，而dsp片內(nèi)自帶的spi接口由于自身速度較高，雖然他的移位速率可編程，但仍然無法與較慢的外設(shè)匹配，配置起來不靈活。因此用dsp的i／o口線重建了i2c串行總線，使用軟件編程的方法模擬i2c串行總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序。　　時鐘電路為系統(tǒng)提供時間參考，對于裝置的事件記錄等功能的實現(xiàn)有重要意義。由于時鐘電路的運行是不間斷的，所以還需要電池為其在裝置電源失電期間供電。ds1302還需要有自己的振蕩源，按照芯片數(shù)據(jù)手冊的要求選擇了頻率為32 768 hz的晶體震蕩器。3.4 can現(xiàn)場總線驅(qū)動電路 　　變電站綜合自動化系統(tǒng)站內(nèi)通訊網(wǎng)采用can總線，是一種具有很高可靠性，支持分布式控制、實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有完全的開放性。選用philips公司的pca82c250總線接收器作為can控制器和物理總線的接口，提供對總線的差動發(fā)送和接收能力，增大通信距離，提高系統(tǒng)的瞬間抗干擾能力。3.5 其他電路　　電平轉(zhuǎn)換電路采用了tps7333電平轉(zhuǎn)換芯片，能夠?qū)㈤_關(guān)電源提供的5 v電壓變換成dsp芯片lf2407使用的3.3 v電壓。　　看門狗電路采用完全獨立于dsp芯片的專用的微處理器監(jiān)測芯片max706，實現(xiàn)看門狗和手動復(fù)位電路。4 交流輸入回路4.1 模擬信號處理 　　交流插件將高壓互感器二次側(cè)的電壓／電流信號變換成適合測控裝置輸入要求的小電壓信號。交流量變換回路的基本設(shè)計原則是：要保證各電壓／電流互感器的一次、二次側(cè)之間相位位移保持一致；互感器要在整個工作范圍內(nèi)保持線性傳輸，輸入小信號不失真，輸入大信號不飽和?！　∮捎陔娏ο到y(tǒng)發(fā)生故障時，電流互感器二次側(cè)的電流具有很大的動態(tài)范圍，因此，電流互感器的設(shè)計尤其需要考慮以下幾點：　　(1)優(yōu)先保證在輸出為最小工作電流時，對應(yīng)a／d變換的結(jié)果應(yīng)具有足夠的分辨能力；　　(2)應(yīng)適當(dāng)選擇電流變換器的二次側(cè)負(fù)載，使電流變換器在一次側(cè)出現(xiàn)最大短路電流時不至于出現(xiàn)飽和現(xiàn)象；　　(3)應(yīng)保證在出現(xiàn)最大短路電流時，電流變換器輸出的電壓不應(yīng)使a／d轉(zhuǎn)換出現(xiàn)溢出現(xiàn)象?！　⌒』ジ衅髟谄骷x型時，選擇電流互感器的規(guī)格為5 a／5 ma，精度0.2級，最大輸入電流100 a以上。一般互感器的線性范圍不能達(dá)到這么寬的要求，因此測量通道和保護(hù)通道要選取不同的電流互感器，測量互感器要求滿足正常電流時具有一定的精度，保護(hù)互感器要求在短路故障大電流情況下不飽和。　　對于輸入的模擬量需要采用低通濾波器將最高信號頻率限制在一定的帶寬以內(nèi)，以降低采樣頻率。