[发明专利]一种电力测控装置通用平台及控制方法

说明书

技术领域

一种电力测控装置通用平台及控制方法，属电力监控设备领域。适用于电力、交通、能源等行业的电气量自动化监测和控制。

背景技术

随着计算机技术、微电子技术以及网络通信技术的发展，许多新技术、新器件在电力系统中开始应用，特别是智慧电网的发展，对电力监控设备提出了更高的要求。在现有技术的实际应用中，由于电力监控设备种类繁多、要求各异，为了适用各种需求和出于成本考虑，各厂家往往针对不同需求单独设计产品，这种开发方式虽然可以降低单台装置的硬件成本，但增加了开发周期和后期维护费用，工程师需要对硬件底层深入了解才能开发应用，增加了开发的难度；而且这种方式很难适应开发过程中的需求更改以及产品的后期维护，势必会造成社会资源的浪费。还有些厂家采用工控机的方式实现类似的应用，但工控机在成本和可靠性以及结构设计方面存在先天不足，特别是在外围扩展、实时性能等方面很难满足电力系统要求。

中国专利申请号200810243659.4，发明名称：一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台，公开的方法是利用Serial Rapid IO高速数据总线实现模块间的互联，但要求各个模块都是智能模块，都需要核心控制板通过通信协议实现模块互联，势必会带来通信速度慢(需校验)、抗干扰差、时钟不统一和成本偏高等一系列问题。

中国专利申请号200920234350.9，实用新型名称：基于FGPA的测控装置，公开的装置包括ARM处理器、以太网接口和人机接口以及FPGA现场可编程门阵列，FPGA与ARM相连；每条电力线路所需测量的模拟信号均与一片16位差分AD芯片相连，多片AD转换芯片通过一条地址线和数据线与FPGA连接。测控部分使用FPGA代替传统的DSP，负责启动AD采样、数据计算处理、开入采集、开出控制等任务，采集的数据单一，没有扩展埠，专用于变电站的测控，移植性不强。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种电力测控装置通用平台及控制方法，能够根据实际需求配置、扩展软硬件功能，且只需一个中央处理模块，支持各种电力测控系统，适用于开发故障录波器、微机保护装置、配电自动化监控装置和配电变压器监控装置等各种电力系统智能设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种电力测控装置通用平台，其特征在于：包括硬件部分和控制软件，所述的硬件部分包括中央处理模块、数据采集模块、通信模块以及控制输出模块，中央处理模块分别与数据采集模块、通信模块、控制输出模块相连，所述的控制软件包括操作系统以及作用在该操作系统的各种应用软件。

所述的中央处理模块采用具有数字信号处理DSP能力和丰富的外围接口的高速集成中央处理器CPU。

所述的数据采集模块选用具有闪存flash模式的现场可编程门阵列FPGA芯片、多路开关MUX、高速16位模数转换器ADC以及并入串出移位寄存器。

所述数据采集模块FPGA自行配置包括多路选择引脚ACMUXA、数据信号引脚SDATA、时钟信号引脚SCLK、启动模数转换引脚AD_START、数字锁存、数字时钟和数字数据引脚、采样触发引脚的多组引脚，多路选择引脚ACMUXA与多路开关MUX的选择输入端相连；启动模数转换引脚AD_START与高速16位模数转换器ADC相连；数字锁存、数字时钟和数字数据引脚分别与移位寄存器相连；数据信号引脚SDATA、时钟信号引脚SCLK及现场可编程门阵列FRAME引脚连接CPU的高速串行口SPORT0；高速串行引脚SPORT_YX连接CPU的高速串行口SPORT1；采样触发引脚与CPU的一个TIMER输出引脚相连；复位引脚与CPU的一个通用接口GPIO管脚相连；多路开关MUX的数据输出端与ADC的数据输入端相连；CPU与控制输出模块之间采用I²C总线相连；也可同时扩展输出通道的数量；与通信模块采用UART、CAN总线和以太网连接方式；硬件部分通过SPI、GPIO接口连接指示灯、人机界面，并保留其扩展接口。

所述的CPU选用32位的Blackfin微处理器。

所述的控制软件操作系统采用定制的硬件嵌入式uClinux操作系统，所述的应用程序包括分布式智能控制、继电保护、故障隔离与供电、SCADA测量及短路故障检测。

一种实现电力测控装置通用平台的控制方法，其特征在于：所述控制软件的启动流程如下：

CPU上电时，自动运行引导程序(Boot Loader)，初始化硬件设备；

加载RTOS内核，初始化系统以及开放、调度其它任务；

初始化进程；