基于TMS320F2812的變電站綜合自動化系統

　　引言

　　變電站綜合自動化系統從系統的結構看，全分散式的設計思想越來越顯現出優越性。由于變電站的數據量和信息量大，實時性要求高，則將高性能DSP應用于變電站綜合自動化的設計方案中。其內部哈佛結構使數據空間和程序空間分離，獨立的總線和程序總線允許程序數據同時操作;具有獨特的逆尋址方式，能高效的進行快速傅立葉變換運算降低了軟件的編寫困難;采用內存映射方式管理I/O，能靈活方便的擴充外圍電路。

??????? 本文的創新點是將32位定點DSP芯片TMS320F2812應用在變電站綜合自動化系統中，并引入了電能質量分析理論，對電壓、電流信號的奇次諧波進行了全面分析，提高了控制部件動作準確度的同時縮短了故障恢復時間，相應就提高了變電站綜合自動化系統的性能。

　　1 系統的整體結構設計

　　采用TI 2000系列的TMS320F2812芯片為核心處理器，整體采用全分散式結構，集監測、保護、控制、遠動等為一體的綜合系統。系統整體結構如圖1所示：

　　主要保護和測控單元有：(1)線路保護和測控單元;(2)主變差動和測控單元;(3)主變后備保護和測控單元;(4)電容保護和測控單元;(5)備用電源自投和測控單元;(6)電動機保護和測控單元;(7)PT保護和測控單元;(8)中央信號單元;各個保護和測控單元分散安裝在監控室或一次設備附近，便于安

　　裝，維護管理。監控主機發命令給各個單元和遠方調度集控中心，進行實時數據傳輸和信息交換。

　　2 各單元硬件電路設計

　　本系統各個保護和測控單元的硬件結構相似，分模擬量輸入，核心處理器，開關量輸入、輸出，人機接口，通訊和電源模塊六大部分。系統的硬件結構如圖2所示：

　　2.1模擬量輸入

　　模擬量有線路電壓、電流，及其頻率，變壓器油溫、變電站室溫等等。電力系統的電壓電流信號不能直接送到A/D器件的輸入端轉換，而要先經PT，C T(密互感器CT05)將電壓電流降低，再經精密互感器(TV)和信號調理電路(OP07，C1，R3，R4，R5)，電位提升(R6，R7)，限幅作用(D3，D4)，限制進入DSP的電壓范圍在0～3V。線路電流采集電路如圖3所示：

　　圖3 模數轉換前置電路

　　2.2 核心處理器[3]和電源模塊

　　CPU選用TI公司TMS320F2812 DSP芯片，最高頻率可達150MHz。通過軟件?

　　編程可對實時采集的數字信號在短時間內進行快速傅立葉變換，即可直接提取出所需要的各次諧波進行計算和繼電保護，軟件和硬件的設計難度大大降低;在結構上，內部集成了豐富的外設，自帶兩組8選1 的12位A/D輸入端口，可實現并發和級聯采樣兩種模式，已很好的滿足實用需要，可實現真正的同步采樣，提高了采樣點的實時同步性;可支持eCAN(enhance Controller Area Network)，RS232，RS485，LONWORKS，以太網，光纜，無線等等多種形式的通信。指令系統采用流水線操作，減小了指令周期到6.67ns，大大提高了計算速度和實時性;采用內存映射方式管理I/O，能靈活方便的擴充外圍電路。在性能上，具有八級流水線，完全可以避免從同一地址進行讀寫而造成的秩序混亂。