[实用新型]电力系统微机保护装置的CPU插件

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统二次设备应用产品的核心模块设计，特别适合电厂及变电站自动化系统35kv以下线路保护、变压器保护、电容器保护、电动机保护、通用测控装置的电力系统微机保护装置的CPU插件。 

背景技术

随着国民经济的快速发展，作为先行兵的电力工业得到迅猛发展，并且仍将有着巨大的发展潜力。但是与之相不一致的是电力系统继电保护行业发展缓慢，现在仍有大量的8位/16位机产品在运行，不能满足电力系统的发展带来的越来越高的功能完善、高精度等要求，随着工业以太网在国外的成熟，已开始在国内电力变电站自动化系统等推广工业以太网的使用，并且32位单片机软硬件系统、DSP系统、16位A/D变换等已渐成熟，开发新一代继电保护系统已迫在眉睫。 

在电力工业快速发展的近十多年，积累了大量的电力一次、二次设备制造及成套企业，尤其是二次设备制造企业，主要是进行继电保护成套设备的研发、生产及销售，数量达数千家，这些企业大多面临产品落后、急需升级换代的紧迫问题，但是随着32位机平台、C/C++软件应用、工业以太网、多任务操作系统等新技术的应用，很多企业存在面临技术老化、人才短缺、资金紧张等开发困难，急需其它关联企业合作，帮助开发新产品。 

发明内容

本实用新型的目的是为电力系统微机保护装置提供一种结构简单、使用方便、成本低、精度高的主CPU插件，为BK-Z3000系列继电保护测控装置的主要部分，主要涉及双32位单片机、16位A/D采样、以太网及CANBUS总线等技术的集成应用。 

为了克服现有技术的不足，本实用新型的技术方案是这样解决的：本实用新型的特殊之处是该装置的CPU插件包含两片32位单片机，一片单片机保护芯片CPU为浮点的DSP，另一片单片机管理芯片CPU为ARM7构架LPC2000系列可兼容芯片，两片32位单片机之间通过SPI同步串口通信，保护芯片CPU与CPLD可编程芯片16位数据总线1D0～1D15连接，CPLD可编程芯片与A/D变换芯片通过16位数据总线DB0～DB15及三根信号线AD_/RD_L、AD_/START_L、AD_CLK_L连接，CPLD可编程芯片输出7根控制线与逻辑门电平转换芯片(4)连接，实现5V与9V电平接口以及9V的模拟量地址信号线输出，A/D变换芯片输出2.5V基准电平到运算放大器，所述运算放大器包括第一运算放大器和第二运算放大器，其中第一运算放大器最终输出2.5V基准参考电平，第二运算放大器将两路整形为方波的模拟量信号输出给CPLD可编程芯片，CPLD可编程芯片再输出给保护芯片CPU，实现两路硬件测频电路，管理芯片CPU通过16位数据总线与CPLD可编程芯片通信，完成模拟量的采集，管理芯片CPU(6)通过外部静态RAM、FLASH存储器(7)完成临时数据与掉电不丢失数据的存储，管理芯片CPU通过单片机内的CANBUS总线控制以及外部的电平驱动芯片与本插件外部的开入开出插件实现CANBUS总线通信，管理芯片CPU通过以太网驱动芯片实现了与装置外部的以太网通信，管理芯片CPU通过单片机内的异步串口UART1与系统内部液晶显示部分通信，管理芯片CPU通过单片机内的异步串口UART0以及RS485芯片及隔离光藕与外部实现标准通信协议串口通信， 管理芯片CPU通过I2C总线实现与板内时钟芯片(10)通信，当管理芯片CPU(6)在异常情况下不能发送喂狗信号时，外部硬件狗电路(11)输出异常复位信号给管理芯片CPU(6)，使电路重启。 

所述保护芯片CPU TMS320VC33无内、外部掉电保持的程序存储器。 

所述可编程芯片ISPMACH 4128通过时序控制，驱动无内部时序的A/D变换芯片ADS8322进行低成本的16位模拟量采集。 

所述通过可编程芯片、逻辑门电平转换芯片进行+3.3V、+5VD、+9V的电平转换。 

所述通过可编程芯片输出采样地址译码信号线，在装置其它插件上进行通道切换。 

所述管理芯片CPU通过两个SPI接口与保护芯片CPU的两个同步串口配合进行双向同步高速通信。 

所述管理芯片CPU通过外部静态RAM ISL61LV25616、FLASH存储器SST39VF1601完成临时数据与掉电不丢失数据的存储。 

所述管理芯片CPU通过16位数据总线及RTL8019AS进行以太网通信。 

所述管理芯片CPU通过I2C总线进行实时时钟芯片PCF8563的信息读取，以及完成铁电RAM的实时电度量值存取。