輸電線路局部氣象監(jiān)測的設(shè)計實現(xiàn)方法

1 概 述

　　輸電線路的狀態(tài)直接決定著整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，輸電線路微氣象參數(shù)的實時監(jiān)測能夠為電網(wǎng)正常調(diào)度、以及自然災(zāi)害預(yù)測和控制提供必要的現(xiàn)場信息。輸電線路是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵元件之一。為了安全、穩(wěn)定地運行，調(diào)度系統(tǒng)往往會收集輸電線路的電氣參數(shù)和運行工況參數(shù)(如輸電線的型號、排列方式，以及其上的潮流分布信息等)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤榱藢崿F(xiàn)輸電線路的局部氣象參數(shù)采集，必須設(shè)計局部氣象參數(shù)在線監(jiān)測裝置，以便為更高層次的應(yīng)用決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文設(shè)計了一種能夠?qū)崿F(xiàn)輸電線路局部氣象監(jiān)測、基于“DSP+CPLD”的實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測裝置，可以實現(xiàn)環(huán)境溫度、濕度、大氣壓力、風(fēng)速和風(fēng)向等參數(shù)的測量。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　該裝置包括數(shù)據(jù)采集裝置以及外圍的測量傳感器和變送器。數(shù)據(jù)采集裝置選用TI公司的DSP芯片TMS320VC33(簡稱VC33)。它具有豐富的指令系統(tǒng)、哈佛總線結(jié)構(gòu)、高速數(shù)據(jù)處理能力。

　　地址譯碼和時序控制電路由CPLD實現(xiàn)，用于協(xié)調(diào)硬件各部分之間的工作。Lattice公司的CPLD芯片ispLSI2032A具有在系統(tǒng)可編程能力和在系統(tǒng)診斷能力，可以實現(xiàn)硬件功能的軟件在線修改，簡化硬件設(shè)計，提高硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由它實現(xiàn)所有擴(kuò)展設(shè)備的地址譯碼功能、外部存儲器訪問等待狀態(tài)信號，以及其他DSP與外設(shè)的訪問定時信號的產(chǎn)生，并擴(kuò)展出幾個數(shù)字I/O口。采用CPLD實現(xiàn)VC33與外設(shè)之間的控制信號，具有時序嚴(yán)格、穩(wěn)定可靠的特點。在本設(shè)計中，ispLS12032A的仿真掃描接口為JTAG接口;其軟件采用ABEL語言編寫，在Synario開發(fā)環(huán)境下完成設(shè)計輸入、設(shè)計文件處理、布線前仿真、設(shè)計適配、布線后仿真、程序下載等過程。

　　2.1 外部存儲器

　　存儲器的選取原則是：存取速度和總線電平必須和VC33相匹配。設(shè)定VC33的工作模式為Microcomputer/Bootloader，存儲器空間分配如下：

　?、俪绦騍RAM。起始地址810000h，長度64K字，運行時存放VC33的程序代碼，由2片Cypress公司的64K×16位高速CY7C1021V33-12VI組成。

　?、跀?shù)據(jù)SRAM。起始地址820000h，長度64K字，VC33的運行變量空間同樣由2片CY7C1021V33-12Ⅵ組成。

　?、跢lash ROM。起始地址400000h，長度3FFFFh字節(jié)，存放VC33的BOOT TABLE，采用1片ISSI公司的快速Flash芯片IS28F020。

　?、躈VRAM。起始地址C00000h，長度3FFh字節(jié)，存放重要的運行參數(shù)，可在線修改且掉電后數(shù)據(jù)不丟失，采用1片Dallas公司的非易失性RAM。

　　2.2 DSP與外部通信接口電路和人機(jī)界面

　　通信功能包括兩部分：與PC機(jī)的通信，實現(xiàn)水源熱泵運行數(shù)據(jù)的上傳，這些數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步的分析;與LCD(液晶顯示器)的通信，并與鍵盤接口電路構(gòu)成人機(jī)界面。VC33與LCD芯片SC16C750B的串口通信接口電路如圖1所示。