一種基于OMAP5910的低壓保護測控裝置設(shè)計

　　數(shù)字量輸出電路

　　數(shù)字量輸出電路采用啟動繼電器閉鎖形式，啟動繼電器的控制信號由OMAP5910的ARM內(nèi)核控制，出口繼電器的控制信號由OMAP5910的DSP內(nèi)核控制，只有啟動繼電器動作后，才能開放出口繼電器的正電源，從而實現(xiàn)數(shù)字量輸出控制的部分解耦，避免由于器件損壞而引起保護誤動作。數(shù)字量輸出接口電路如圖4所示，當需要輸出時，首先使啟動繼電器的DOENH置高電平，DOENL置低電平，光電耦合器EL852導通，啟動繼電器動作，其常開觸點閉合，使+24VE連接到+24V;然后將DOOUT置為低電平，光電耦合器EL852導通，出口繼電器動作，其常開觸點閉合，使跳閘或告警電路導通。

　　通信接口電路

　　OMAP5910的ARM內(nèi)核是實現(xiàn)信息交換的主要樞紐，本裝置配置有兩路10/100Mbit/s光纖以太網(wǎng)口和兩路RS485接口。兩路以太網(wǎng)口組成雙GOOSE網(wǎng)^[6]，負責接收和解析來自過程層智能操作單元的跳閘、開關(guān)等數(shù)字量信息，并向智能操作單元實時傳送數(shù)字量輸出信息，與過程層設(shè)備實現(xiàn)信息共享。RS485接口主要用于裝置的調(diào)試與維護，也可以用于與其它智能設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。

　　以太網(wǎng)接口電路采用以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS實現(xiàn)，RTL8019AS是REALTEK公司出品的10Mbit/s以太網(wǎng)控制器，支持8位或16位數(shù)據(jù)總線，實現(xiàn)了以太網(wǎng)媒介訪問層(MAC)和物理層(PHY)的所有功能，通過RJ45接口與以太網(wǎng)相連。RS485接口電路使用RSM485D芯片實現(xiàn)，RSM485D是集成雙路電源隔離、電氣隔離、RS485接口芯片和總線保護器于一身的雙路隔離收發(fā)器模塊，具有很好的隔離特性，隔離電壓高達2500VDC。

　　保護功能配置靈活

　　保護測控裝置設(shè)置有豐富的保護功能，包括三段式帶復壓閉鎖的定時限過流保護、三段式過負荷保護、反時限過流保護、零序電流保護、負序電流保護、低電壓保護、過電壓保護和PT斷線告警等。保護測控裝置按照模塊化的設(shè)計思想，將不同的保護功能給劃分為獨立的模塊，各個模塊具有獨立的入口條件和出口狀態(tài)，并且每個模塊設(shè)置有控制軟壓板，可以通過控制軟壓板的投入或退出來配置裝置的保護功能，各保護功能的整定值和出口方式(跳閘或告警)可以通過按鍵或通信網(wǎng)絡(luò)來配置。這種模塊化的設(shè)計使保護功能具有極強的可讀性和移植性，各模塊間的協(xié)作關(guān)系清晰明了，有利于提高保護的可靠性。

　　OMAP5910的DSP內(nèi)核根據(jù)配置的保護功能和保護整定值與出口方式，將采集到的保護用交流模擬量通過數(shù)字處理后，與保護整定值進行比較，當滿足保護動作條件時，按照配置的出口方式動作，并將出口信息傳遞給ARM核，供LCD顯示、狀態(tài)指示和數(shù)據(jù)通信使用。當裝置被配以某種或多種保護功能時，其它未被配置的保護功能的相關(guān)整定值和事件信息變?yōu)椴豢梢?，在系統(tǒng)程序中不執(zhí)行相關(guān)保護功能，因此只需配置所需保護功能的整定值，可以最大限度地減少整定值數(shù)量，簡化用戶的定值管理，減少出錯的可能。

　　軟件設(shè)計

　　OMAP5910是一個高度集成的硬件和軟件應(yīng)用平臺，它支持WinCE、EPOC、Nucleus、VxWorks和Linux等多種操作系統(tǒng)，由于VxWorks操作系統(tǒng)具有高效的任務(wù)管理功能、支持多任務(wù)多優(yōu)先級、支持優(yōu)先級搶占和輪轉(zhuǎn)調(diào)度機制、極高的實時性和可靠性等特點，使其非常適合在保護測控裝置中應(yīng)用，可以提高裝置的實時性、保護軟件的可靠性和軟件開發(fā)及維護效率。

　　由于VxWorks操作系統(tǒng)采用多任務(wù)、優(yōu)先級搶占機制，因此在編程中把重點放在對任務(wù)、中斷進行劃分和任務(wù)調(diào)度的實現(xiàn)等問題上。系統(tǒng)主要包括三個中斷、一個任務(wù)調(diào)度和多個任務(wù)，三個中斷包括A/D采樣中斷、定時器中斷和按鍵輸入中斷，任務(wù)包括模擬量計算任務(wù)、保護邏輯判斷任務(wù)、保護功能任務(wù)、數(shù)字量控制任務(wù)、故障錄波任務(wù)、通信處理任務(wù)、按鍵管理任務(wù)、報警功能(LCD顯示和指示燈指示)任務(wù)和GPS對時任務(wù)。實時多任務(wù)調(diào)度是整個系統(tǒng)的核心，是保證多個任務(wù)合理有序地執(zhí)行的關(guān)鍵，設(shè)計時將任務(wù)調(diào)度放在數(shù)據(jù)采樣中斷處理中執(zhí)行，其任務(wù)調(diào)度框圖如圖5所示。

　　結(jié)論

　　本文提出了以O(shè)MAP5910為核心處理器的低壓保護測控裝置設(shè)計方案，借助OMAP強大的硬件平臺和VxWorks操作系統(tǒng)的軟件環(huán)境，使整個裝置的硬件結(jié)構(gòu)更加簡潔和優(yōu)化，有效地降低了裝置的整體功耗，提高了裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)交換的效率和軟件開發(fā)的靈活性，提高了裝置的可靠性和可擴展性。同時，裝置具有靈活的保護功能配置和保護出口配置功能，簡化了保護整定值的管理和使用，便于使用和維護。

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