一种基于omap5910低压保护测控装置设计

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1、一种基于OMAP5910低压保护测控装置设计　　摘要：介绍了多核处理器OMAP5910的软硬件结构和特点，提出了以OMAP5910为核心处理器的低压保护测控装置设计方案，简述了保护测控装置的硬件和软件设计方案，并给出了A/D转换电路、数字量输入电路和数字量输出电路的设计原理图，介绍了继电保护功能的特点。由于采用了高性能的硬件平台和嵌入式实时操作系统，该装置具有功能完善、保护配置灵活、运行可靠、维护方便、可扩充性好等特点，较好地满足了低压保护测控装置的性能要求。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/

2、203224.htm关键词：多核处理器；OMAP5910；保护测控装置；VxWorksDOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2014.1.009引言7随着电力系统自动化程度的不断提高，继电保护测控装置数字化、智能化的趋势日益明显，并具有功能多样化、通信接口丰富化、高可靠性和高性能指标等特点。目前，传统低压保护测控装置的硬件平台大多使用ARM+DSP+FPGA的多CPU结构[1]，该结构可以保证数据交换的实时性和保护功能的可靠性，但存在数据共享、设备间隔扩展、时钟信号同步、功耗高等方面的问题[2]，为了解决这些问题，本

3、文提出了一种以多核处理器OMAP5910（内部集成有DSP和ARM内核）为控制核心的低压保护测控装置设计方案，取得了较好的效果。保护测控装置的总体结构多核处理器OMAP5910是TI公司推出的开放式多媒体应用平台，片内集成了DSP处理器和ARM处理器，DSP处理器基于TMS320C55X核，提供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，由于DSP采用了双ALU结构，大部分指令可以并行运行，其工作频率达150MHz，并且功耗更低。ARM处理器是基于ARM9核的TI925T处理器，包括了1个16KByte

4、的指令cache和8KByte的数据cache，1个协处理器，指令长度可以是16位或者32位。OMAP5910具有集成度高、硬件可靠性和稳定性强、数据处理能力强、低功耗等优点。主要硬件电路设计A/D转换电路低压保护测控装置采集的交流模拟信号包括三相测量电流、三相保护电流、零序电流和三相电压[4]，三相测量电流使用5A/3.53V的线性电流互感器采样，三相保护电流信号使用100A/7.07V的电流互感器采样，零序电流使用20A/7.07V的电流互感器采样，三相电压使用220V/7.07V的电压互感器采样，共需要10路A/D转换通道。7A/

5、D转换芯片使用TI公司生产的TLC3578，它是8通道14位串行模数转换器，采用单5V模拟电源和3V～5V数字电源供电，模拟量输入范围为-10V～+10V，完全可以满足同时接多个互感器的设计要求[5]。TLC3578的接口电路如图2所示，TLC3578同OMAP5910的串行接口主要由片选信号、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端连接至OMAP5910的中断输入端，当TLC3578内部FIFO存储区满时产生相应的外部中断，触发相应中断程序将数据读走。数字量输入电路数字量输入电路不但可以采集

6、低压供电系统中的负荷开关位置信号、熔断器熔断信号、低压断路器位置信号等普通开关量信号，而且还可以采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。该装置设有20路强电数字量输入接口，并提供有4路可编程的备用非电量输入接口，便于非电量功能扩展。数字量输入接口电路如图3所示，DIIN是数字量输入端子，DICOM是数字量输入电路的公共端，DIOUT为数字量输入的输出端，DIIN端的输入交流信号经整流、滤波、光电耦合器后变成数字信号输出。数字量输出电路7数字量输出电路采用启动继电器闭锁形式，启动继电器的控制信号由OMAP

7、5910的ARM内核控制，出口继电器的控制信号由OMAP5910的DSP内核控制，只有启动继电器动作后，才能开放出口继电器的正电源，从而实现数字量输出控制的部分解耦，避免由于器件损坏而引起保护误动作。数字量输出接口电路如图4所示，当需要输出时，首先使启动继电器的DOENH置高电平，DOENL置低电平，光电耦合器EL852导通，启动继电器动作，其常开触点闭合，使+24VE连接到+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。通信接口电路保护功能配置灵活保护测控装置设置有

8、丰富的保护功能，包括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。保护测控装置按照模块化的设计思想，将不同的保护功能