基于MotorolaM12GPS接收机实现继电保护同步检测

　　引言

　　美国东部时间2003年8月14日16时11分，其东北部和加拿大联合电网发生大面积停电事故。负荷损失总计6180万千瓦，停电范围为9300多平方英里，受影响的居民约5000万人。

　　这次事件造成了巨大的经济损失和社会影响，引起了世界各国的普遍关注。相关报告表明电网二次系统的配置及其协调存在明显缺陷，功能不完善是这次事故爆发的主要原因之一。众所周知，继电保护装置是电网二次系统重点建设的项目，为此开发了利用GPS定时模块来缩小继电保护检测装置在异地双端试验和双端故障定位等方面的时间误差，取得了预期目标。

　　硬件系统

　　该系统分为上位机和下位机两大部分，M12作为定时模块接入，其基本的框图如图1所示。

图1

　　上位机是具有一定配置的PC机，AT89C58作为下位机主控CPU与上位机相连接，完成控制数据与信号数据的交互。与AT89C58相连的可以划分为五个模块，它们分别是：DDS(直接频率合成)模块，采用AD9852来实现;电流电压输出模块，采用TMS320VC5402定点DSP来实现;同步定时模块，采用M12 GPS接收器来实现;开入动作变化量检测模块，采用AT89C2051来实现;开出动作变化量计时模块，采用8255定时器来实现。

　　本文主要介绍作为同步定时模块的M12是如何与主控设备完成软硬件连接，并且协调工作的。此处硬件的连接是通过标准异步串口来完成的，需要指出的是，M12的标准异步串行接口采用的是3V逻辑电平，而主控设备输出的逻辑电平却是5V，因此采用MAXIM公司生产的MAX3370作为逻辑电平转换模块，起到衔接的作用;主控设备与M12之间采用模拟串行通信。硬件连接简单，主要功能由软件来实现。M12的初始化编程以及定时数据的采集、比较、反馈的详细过程见软件实现。

　　模块特点

　　M12接入系统如图2所示。

图2

　　该系统使用Motorola 公司生产的M21 GPS接收器作为定时源。M12接收器的并行通道已经扩展到12个，提供码跟踪和载波辅助跟踪，可同时跟踪12颗卫星，可串行输出纬度、经度、高度、速度、航向和时间信息。M12接收器的核心硬件MRFIC1504是基于MMC2003的32位RISC控制器。M12接收器提供2.75～3.2V的电压，支持逆向差分，可以通过设置差分基站的方法来改良定位效果。支持RTCM SC-104(美国海用无线电技术委员会)格式的差分功能，NAEA 0183(美国国家海洋电子学会)格式输出，双通信串口，用户可控制的速度滤波器和一个天线检测回路。用户还可以选择使用垂直于电路板或者是平行于电路板的数据/电源连接器。基本的控制流程如图3所示。