本文介绍了多核处理器OMAP5910的软硬件结构和特色，提出了以OMAP5910为中心处理器的低压保护测控设备规划方案，简述了保护测控设备的硬件和软件规划方案，并给出了A/D转化电路、数字量输入电路和数字量输出电路的规划原理图，介绍了继电保护功用的特色。因为选用了高功用的硬件渠道和嵌入式实时操作体系，该设备具有功用完善、保护装备灵敏、运转牢靠、保护便利、可扩充性好等特色，较好地满意了低压保护测控设备的功用要求。
跟着电力体系自动化程度的不断进步，继电保护测控设备数字化、智能化的趋势日益显着，并具有功用多样化、通讯接口丰厚化、高牢靠性和高功用目标等特色。现在，传统低压保护测控设备的硬件渠道大多运用ARM+DSP+FPGA的多CPU结构，该结构能够确保数据沟通的实时性和保护功用的牢靠性，但存在数据同享、设备距离扩展、时钟信号同步、功耗高级方面的问题，为了处理这些问题，本文提出了一种以多核处理器OMAP5910(内部集成有DSP和ARM内核)为操控中心的低压保护测控设备规划方案，取得了较好的作用。
保护测控设备的全体结构
多核处理器OMAP5910是TI公司推出的敞开式多媒体运用渠道，片内集成了DSP处理器和ARM处理器，DSP处理器依据TMS320C55X核，供给2个乘累加(MAC)单元，1个40位的算术逻辑单元和1个16位的算术逻辑单元，因为DSP选用了双ALU结构，大部分指令能够并行运转，其作业频率达150MHz，而且功耗更低。ARM处理器是依据ARM9核的TI925T处理器，包含了1个16KByte的指令cache和8KByte的数据cache，1个协处理器，指令长度能够是16位或许32位。OMAP5910具有集成度高、硬件牢靠性和稳定性强、数据处理能力强、低功耗等长处。
图1保护测控设备的结构框图
为了检修便利，保护测控设备在规划时选用模块化结构，首要包含沟通模仿量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、按键和显现模块、通讯模块、微操控器模块等，其结构框图如图1所示。沟通模仿量输入模块包含电压互感器、电流互感器、信号调度电路和A/D转化电路，用于将沟通模仿信号转化为能被OMAP5910处理的数字信号;数字量输入模块用于收集负荷开关方位信号、低压断路器方位信号、熔断器熔断信号等一般开关量信号，还能够收集重瓦斯动作跳闸、轻瓦斯动作告警等非电量信号;数字量输出模块首要用于各种保护设备的出口跳闸、信号报警等功用;按键和显现模块首要用于人机交互;通讯模块用于与其它智能设备和监控中心进行通讯。
OMAP5910中的DSP处理器是完成保护测控功用的中心，首要担任沟通模仿量与数字量输入信号的收集、数字滤波、电气量计算、保护逻辑判别、毛病信息处理、保护动作出口等实时性使命。OMAP5910中的ARM处理器首要担任处理人机交互、GPS对时、网络通讯等非实时性使命。因为DSP处理器和ARM处理器集成在一个芯片内，所以其功耗相对于多CPU结构的硬件渠道要低许多，且不存在时钟信号同步问题;DSP处理器和ARM处理器能够经过192K字节的内部SRAM完成数据同享，不存在数据同享和问题，且整个硬件渠道具有较灵敏的可扩展性，较好地处理了多CPU硬件渠道中存在的问题。
首要硬件电路规划
A/D转化电路
低压保护测控设备收集的沟通模仿信号包含三相丈量电流、三相保护电流、零序电流和三相电压[4]，三相丈量电流运用5A/3.53V的线性电流互感器采样，三相保护电流信号运用100A/7.07V的电流互感器采样，零序电流运用20A/7.07V的电流互感器采样，三相电压运用220V/7.07V的电压互感器采样，共需求10路A/D转化通道。
图2TLC3578的接口电路
A/D转化芯片运用TI公司出产的TLC3578，它是8通道14位串行模数转化器，选用单5V模仿电源和3V~5V数字电源供电，模仿量输入规模为-10V~+10V，完全能够满意一起接多个互感器的规划要求。TLC3578的接口电路如图2所示，TLC3578同OMAP5910的串行接口首要由片选信号、时钟信号SCLK、串行数据输入SDI和三态串行数据输出SDO四个引脚组成，/EOC端衔接至OMAP5910的中止输入端，当TLC3578内部FIFO存储区满时发生相应的外部中止，触发相应中止程序将数据读走。
数字量输入电路
数字量输入电路不光能够收集低压供电体系中的负荷开关方位信号、熔断器熔断信号、低压断路器方位信号等一般开关量信号，而且还能够收集低压变压器的重瓦斯跳闸、轻瓦斯告警、超高温跳闸、高温告警等非电量信号。该设备设有20路强电数字量输入接口，并供给有4路可编程的备用非电量输入接口，便于非电量功用扩展。数字量输入接口电路如图3所示，DIIN是数字量输入端子，D%&&&&&%OM是数字量输入电路的公共端，DIOUT为数字量输入的输出端，DIIN端的输入沟通讯号经整流、滤波、光电耦合器后变成数字信号输出。
图3数字量输入电路
数字量输出电路选用发动继电器闭锁方法，发动继电器的操控信号由OMAP5910的ARM内核操控，出口继电器的操控信号由OMAP5910的DSP内核操控，只要发动继电器动作后，才干敞开出口继电器的正电源，然后完成数字量输出操控的部分化耦，防止因为器材损坏而引起保护误动作。数字量输出接口电路如图4所示，当需求输出时，首要使发动继电器的DOENH置高电平，DOENL置低电平，光电耦合器EL852导通，发动继电器动作，其常开触点闭合，使+24VE衔接到+24V;然后将DOOUT置为低电平，光电耦合器EL852导通，出口继电器动作，其常开触点闭合，使跳闸或告警电路导通。
图4数字量输出电路
通讯接口电路
OMAP5910的ARM内核是完成信息沟通的首要纽带，本设备装备有两路10/100Mbit/s光纤以太网口和两路RS485接口。两路以太网口组成双GOOSE网，担任接纳和解析来自进程层智能操作单元的跳闸、开关等数字量信息，并向智能操作单元实时传送数字量输出信息，与进程层设备完成信息同享。RS485接口首要用于设备的调试与保护，也能够用于与其它智能设备进行数据通讯。
以太网接口电路选用以太网操控芯片RTL8019AS完成，RTL8019AS是REALTEK公司出品的10Mbit/s以太网操控器，支撑8位或16位数据总线，完成了以太网前言拜访层(MAC)和物理层(PHY)的一切功用，经过RJ45接口与以太网相连。RS485接口电路运用RSM485D芯片完成，RSM485D是集成双路电源阻隔、电气阻隔、RS485接口芯片和总线保护器于一身的双路阻隔收发器模块，具有很好的阻隔特性，阻隔电压高达2500VDC。
保护功用装备灵敏
保护测控设备设置有丰厚的保护功用，包含三段式带复压闭锁的定时限过流保护、三段式过负荷保护、反时限过流保护、零序电流保护、负序电流保护、低电压保护、过电压保护和PT断线告警等。保护测控设备依照模块化的规划思维，将不同的保护功用给区分为独立的模块，各个模块具有独立的进口条件和出口状况，而且每个模块设置有操控软压板，能够经过操控软压板的投入或退出来装备设备的保护功用，各保护功用的整定值和出口方法(跳闸或告警)能够经过按键或通讯网络来装备。这种模块化的规划使保护功用具有极强的可读性和移植性，各模块间的协作关系明晰明晰，有利于进步保护的牢靠性。
OMAP5910的DSP内核依据装备的保护功用和保护整定值与出口方法，将收集到的保护用沟通模仿量经过数字处理后，与保护整定值进行比较，当满意保护动作条件时，依照装备的出口方法动作，并将出口信息传递给ARM核，供LCD显现、状况指示和数据通讯运用。当设备被配以某种或多种保护功用时，其它未被装备的保护功用的相关整定值和事情信息变为不行见，在体系程序中不履行相关保护功用，因而只需装备所需保护功用的整定值，能够最大极限地削减整定值数量，简化用户的定值办理，削减犯错的或许。
软件规划
OMAP5910是一个高度集成的硬件和软件运用渠道，它支撑WinCE、EPOC、Nucleus、VxWorks和Linux等多种操作体系，因为VxWorks操作体系具有高效的使命办理功用、支撑多使命多优先级、支撑优先级抢占和轮转调度机制、极高的实时性和牢靠性等特色，使其十分适合在保护测控设备中运用，能够进步设备的实时性、保护软件的牢靠性和软件开发及保护功率。
因为VxWorks操作体系选用多使命、优先级抢占机制，因而在编程中把要点放在对使命、中止进行区分和使命调度的完成等问题上。体系首要包含三个中止、一个使命调度和多个使命，三个中止包含A/D采样中止、定时器中止和按键输入中止，使命包含模仿量计算使命、保护逻辑判别使命、保护功用使命、数字量操控使命、毛病录波使命、通讯处理使命、按键办理使命、报警功用(LCD显现和指示灯指示)使命和GPS对时使命。实时多使命调度是整个体系的中心，是确保多个使命合理有序地履行的要害，规划时将使命调度放在数据采样中止处理中履行，其使命调度框图如图5所示。
图5使命调度流程图
定论
本文提出了以OMAP5910为中心处理器的低压保护测控设备规划方案，凭借OMAP强壮的硬件渠道和VxWorks操作体系的软件环境，使整个设备的硬件结构愈加简练和优化，有效地降低了设备的全体功耗，进步了设备内部数据沟通的功率和软件开发的灵敏性，进步了设备的牢靠性和可扩展性。一起，设备具有灵敏的保护功用装备和保护出口装备功用，简化了保护整定值的办理和运用，便于运用和保护。
