DSP在变电站综合自动化系统中的应用

　　引言

　　变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备经过功能组合和优化设计，综合利用先进的多种学科技术，集成于一体的自动化系统[2][4]。从系统的结构看，全分散式的设计思想越来越显现出优越性。由于变电站的数据量和信息量大，实时性要求高，则将高性能DSP应用于变电站综合自动化的设计方案中。其内部哈佛结构使数据空间和程序空间分离，独立的总线和程序总线允许程序数据同时操作;具有独特的逆寻址方式，能高效的进行快速傅立叶变换运算降低了软件的编写困难;采用内存映射方式管理I/O，能灵活方便的扩充外围电路。

　　1 系统的整体结构设计

　　采用TI 2000系列的TMS320F2812芯片为核心处理器，整体采用全分散式结构，集监测、保护、控制、远动等为一体的综合系统。系统整体结构如图1所示：

　　主要保护和测控单元有：(1)线路保护和测控单元;(2)主变差动和测控单元;(3)主变后备保护和测控单元;(4)电容保护和测控单元;(5)备用电源自投和测控单元;(6)电动机保护和测控单元;(7)PT保护和测控单元;(8)中央信号单元;各个保护和测控单元分散安装在监控室或一次设备附近，便于安装，维护管理。监控主机发命令给各个单元和远方调度集控中心，进行实时数据传输和信息交换。

　　2 各单元硬件电路设计

　　本系统各个保护和测控单元的硬件结构相似，分模拟量输入，核心处理器，开关量输入、输出，人机接口，通讯和电源模块六大部分。系统的硬件结构如图2所示：

　　2.1模拟量输入

　　模拟量有线路电压、电流，及其频率，变压器油温、变电站室温等等。电力系统的电压电流信号不能直接送到A/D器件的输入端转换，而要先经PT，C T(密互感器CT05)将电压电流降低，再经精密互感器(TV)和信号调理电路(OP07，C1，R3，R4，R5)，电位提升(R6，R7)，限幅作用(D3，D4)，限制进入DSP的电压范围在0～3V。线路电流采集电路如图3所示：

图3 模数转换前置电路

　　2.2 核心处理器[3]和电源模块

　　CPU选用TI公司TMS320F2812 DSP芯片，最高频率可达150MHz。通过软件?

　　编程可对实时采集的数字信号在短时间内进行快速傅立叶变换，即可直接提取出所需要的各次谐波进行计算和继电保护，软件和硬件的设计难度大大降低;在结构上，内部集成了丰富的外设，自带两组8选1 的12位A/D输入端口，可实现并发和级联采样两种模式，已很好的满足实用需要，可实现真正的同步采样，提高了采样点的实时同步性;可支持eCAN(enhance Controller Area Network)，RS232，RS485，LONWORKS，以太网，光缆，无线等等多种形式的通信。指令系统采用流水线操作，减小了指令周期到6.67ns，大大提高了计算速度和实时性;采用内存映射方式管理I/O，能灵活方便的扩充外围电路。在性能上，具有八级流水线，完全可以避免从同一地址进行读写而造成的秩序混乱。