基于DSP56F807的发变组掩护装置的实现

 　　发电机变压器组（简称发变组）是电力体系最紧张的电力配置之一，尤其是大型机组，运行工况巨大，配套配置多，相对变乱频率高，使妨碍的阐发、果断很困难，请求发变组掩护装置具有精良的及时性、快速性和稳固性。 微机继电掩护技能日月牙异，硬件平台也从原来的8、16位单片机生长到如今的16位乃至32位浮点DSP。

　　1 小序

　　如今市场上的继电掩护装置大多采取TI的TMS320系列DSP。比年来Motorola推出的新一代的高性能、低价位的16位定点DSP56800系列，除具有通用DSP的特点外，还兼具单片机的全部成果，片内集成了相称容量的Flash，RAM以及丰富的I/O模块，单芯片便可运行。基于Motorola的DSP56F807的特点，本装置初次将其应用在继电掩护装置中，并获取了精良的运行结果，可实现以下掩护成果：过电流掩护；低压闭锁过电流掩护；复合电压闭锁过电流掩护；低压影象过电流掩护；定子过负荷告警；负序过负荷告警；过电压掩护；失磁掩护；欠电压掩护；低压过流切换励磁掩护；TA断线告警；TV断线告警。

　　2 装置特点

　　本装置是成套的发变组掩护，或独立的发电机掩护和变压器掩护，掩护种类根据机组容量及配置请求而定。具有以下几个方面的特点：

　　● 装置具有独立性、完备性、成套性。被掩护配置包括发电机变压器组、发电机、主变压器、厂用变压器、备用变压器、励磁变及同步调相机等。
　　● 掩护装置模块配置公道，局部出现妨碍退出运行时，其他掩护仍可运行。
　　● 装置中差别范例的掩护设有方便的投退成果。
　　● 装置具有须要的参数监控成果。
　　● 装置具有主动检测成果。当装置自检出元器件破坏时，发出装置非常信号，装置不回由于自身妨碍缘故起因误动。
　　● 装置设有自复位电路，在因滋扰而导致步伐走去世时能通过自复位电路主动规复正常事变。
　　● 装置各掩护软件在任意环境下都不相互影响。
　　● 为了进步掩护装置的可靠性，设有专门的启动CPU。
　　● 装置具有独立的内部时钟，其偏差每24h不高出5s，提供外部时钟同步接口。

　　3 硬件方案
　　
　　整个装置重要由中间处理惩罚单位（DSP）、人机接口单位和数据征求单位构成，中间处理惩罚单位采取DSP56F807，重要完成数据的处理惩罚、判据的实现和掩护出口等；数据征求单位采取MAX125，实现对18路模仿量的及时同步征求；人机接口单位重要完成键盘相应、菜单操纵、液晶表现、信号指示，并与DSP及背景谋略机举行通讯等成果。硬件布局如图1所示。

　　体系内核采取3块CPU方案，1号CPU认真主掩护、2号CPU认真后备掩护、3号CPU为启动CPU，重要认真主掩护和部分后备掩护的启动果断。正常环境下，启动CPU认真启动果断，2、3号认真出口果断，但在启动CPU产生妨碍时，2、3号CPU本身完成启动与出口果断成果。别的启动CPU与其他两块CPU采取差别的算法和判据，以包管整个装置的精确举措，低落误动、拒动产生的大概，各CPU还提供自检和互检成果。

　　3.1 DSP56F807的特点

　　DSP56F807是Motorola推出的高性能、低代价16位定点DSP56800系列中的一种，它兼具高服从数字信号处理惩罚本领和MCU的及时控制本领。此系列DSP采取56800 Hawk V1内核，该内核的特点如下：

　　● 双哈佛布局，支持并行处理惩罚；
　　● 在80MHz的时钟频率可到达40兆条指令/s(MIPS)的指令实行速率；
　　● 单指令周期可以完成16×16位的并行乘－加运算；
　　● 支持15种差别的寻址方法；
　　● 支持位操纵；
　　● 支持硬件DO和REP循环指令；
　　● 支持可由用户定义的多级停止优先级；
　　● 支持软件子步伐，停止堆栈空间仅范围于存储器的空间大小；
　　● 具有两个带有扩展位的36位累加器；
　　● 支持DSP和MCU两种魄力魄力的指令体系；
　　● 具有3条内部地点总线和1条外部地点总线；
　　● 具有4条内部数据总线和1条外部数据总线；
　　● JTAG调试接口。

　　计划中选用DSP56F807数字信号处理惩罚器，最重要的缘故起因是它与其他的通用DSP相比具有更丰富的I/O口和多种外围配置以及丰富的存储单位，它在单一的DSP芯片上集成了通用的I/O模块GPIO(最大可用GPIO引脚32根)、2个异步通讯模块SCI、1个同步串行外设模块SPI、1个控制器局域网CAN2.0B、4×4路A/D更改模块、用于种种电机控制的多路脉冲宽度调制6通道PWM模块、4个定时器模块Timer等外设模块，实现了完全的单片化。应用中采取机动的计划要领，根据实际控制的请求，某些模块被当作大略的I/O利用。别的，它的片内步伐Flash 60K、步伐RAM 2K、数据Flash 8K、数据RAM 4K，引导Flash 2K，在本装置应用中完全实现了总线不出芯片的计划思路。片外除了两片MAX125，没有其他任意成果模块，使得装置团体运行具有极高的可靠性和稳固性。

　　3.2 A/D单位简介

　　该体系采取Maxim的单片4通道14bit A/D转换器MAX125来实现对18路模仿信号的征求。它是内部带用同步采样保持器的高速多通道14位数据征求芯片，芯片内部包括一个14位、转换时间为3us的逐次逼近型模仿数字转换器，一个+2.5V的内部电压基准，一个颠末缓冲的内部基准输入端，一个内部16MHz的时钟，一组可以同时对4路输入信号同步采样/保持电路。MAX125每一个征求/保持电路(T/H)前面有一个2选1的转换开关，共可有8个输入信号。并且MAX125的总线电温和DSP56F807的完全同等，故不需加任意总线电平转换芯片。 别的征求模块还计划了自检电路，可实现对MAX125的及时监控，一旦芯片产生妨碍，便开出告警信号。

　　4 软件方案

　　该掩护装置是成套的发变组掩护，或独立的发电机掩护和变压器掩护，掩护种类根据机组容量及配置请求而定，散布在三个CPU体系中。各CPU体系软件采取模块化计划要领，它重要采取三大模块：体系主步伐、初始化步伐和采样停止处理惩罚步伐。采取C语言和汇编语言殽杂编程方法，数据格局采取自定义的浮点格局，在定点DSP中模仿浮点运算，具有很高的运算精度。体系主步伐流程图如图2所示。

　　⑴ 体系主步伐重要完成各判据的实现及出口信号的输出；各电流、电压、频率、有功和无功等电量的谋略。它重要包括正常处理惩罚循环和妨碍处理惩罚循环两大部分。

　　● 正常处理惩罚循环：告警果断、妨碍启动果断；
　　● 妨碍处理惩罚循环：告警果断、妨碍出口果断。

　　⑵ 初始化步伐完成须要的初始化，并对装置举行全面的查抄、测试、整定等；初始化内容包括CPU内部特别成果寄存器、口线成果初始化；A/D初始化；报告区、各标记位、计数器初始化；开出初始化等。

　　⑶ 采样停止处理惩罚步伐重要完成采样数据及滤波、采样指针更新；外观复归信号处理惩罚；软件时钟及掩护用计时器计时。