基于DSP和单片机双CPU结构的电动机综合保护器

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! R0 x" _: K4 _9 U! n摘要:为适应继电保护装置保护、 测量、控制与通信功能- -体化的需要,结合
! t; j3 g: D+ x9 L* J, O1 N: }DSP精度高、运算能力强、硬件资源丰富和单片机控制能力强等特点,开发了一款以
  M, h: [, {, D& w. u& [& N) KTMS320LF2407A和W78E516B为核心的双CPU结构的电动机综合保护器。介绍了系
, y6 k8 M% w" y6 R- C6 e统的主要功能并重点介绍了保护功能和测量算法，给出了系统的硬件结构软件框图和
运放升压的零点偏置电路,实现了模拟信号由双极性向单极性的转换。提供了Devi-
ceNet通信接口。联网测试、动态模拟试验表明，该保护器能对35 kV及以下电压等级
0 o, s2 |/ R5 `; x  M: Z的中压电动机提供有效的保护及基本的测量与控制,且具有良好的可靠性、重复性及较
: K' m' w7 O9 Q& X强的通信能力。
关键词:电动机综合保护器;数字信号处理器;单片机
0引言
现已广泛应用的基于单片机的电动机保护器
. u; c2 H" |& a- `存在功能简单、处理能力差、计算速度慢、保护原
& b1 D5 p1 J# X+ C理不够完善和网络性能差等缺点,因而限制了其
应用与发展[1]
) Y$ T3 N& }5 \9 f( v, N基于超大规模集成电路技术和计算机技术发
% n) S9 ~/ F- O展起来的基于哈佛总线结构的数字信号处理器
(DSP)具有体积小、功能强、功耗低、性价比高等
优点[2,3]
,通过比较现有各种电动机保护器的功
能以及考虑市场需求，本文确定采用DSP
4 ^% y0 E6 o. r% M7 B(TMS320LF2407A )和单片机( W78E516B )构成双
2 X0 a" D: q# m; }CPU结构的电动机综合保护器。充分利用DSP
: J# S6 n. d; t9 j, _' c& ]; b强大的运算能力和丰富的外围接口电路以及单片
机较强的控制能力,并成功将DeviceNet总线应用
9 C( k2 H* C, _& S- i于现场数据通信,从而使本装置集保护、测量、控
制、通信和故障记忆等功能于一体，提高了装置的
. s) c5 g% N5 l6 O4 ^整体性能和网络化、智能化水平。
$ z8 A8 F* S7 ?; T1 a5 d$ g9 S, _1系统功能特点
7 o! x) X: {% W3 e本文所研制的电动机综合保护器以
. L6 Q: m- O1 ?0 e" ]TMS320LF2407A和W78E516B为主体配置,其中
DSP主要负贵数据采集、计算、故障判断、通信及
故障记忆等;单片机主要负责人机接口,即键盘和
# U* x; h5 n' h3 ?* ?/ r% a$ V液晶显示。两个CPU之间通过串行通信进行数
* z& C% M% ^; k, Z) I据交换,从而使两个处理器独立工作,互不影响,
提高了装置的硬件可靠性。实现了全汉化液晶显
示和菜单式操作,其系统参数、保护参数和时钟参
数等各信息的查询和设置清晰直观简单明了,用
9 ^0 ]) J& F* l7 s- F4 {% D+ y户界面友好。采用模块化软件编程技术，提高了
# o4 N# W/ s9 q+ O2 R$ E系统软件的可靠性和可移植性。可为3、6、10、35
kV等电压等级的中压电动机提供有效的保护及
4 K: X* O+ m. {2 I, z8 J" }基本的测量与控制。
' N7 x( S) ^7 K, U4 Y' f& b; K1.1系统主要 功能
; l4 K1 Y2 R8 @' g0 l6 B本装置实现的功能以保护为主,测量、控制为
  n7 c0 W* X, ?7 z辅,其主要功能分为:
! t; S  s4 A" p(1)保护功能。电流速断保护、堵转保护、反
& P' `* k' w& w- L0 }时限热过载保护、两段式负序电流保护、启动时间
过长保护、频繁启动保护接地保护(零序电流保
: b/ w( Q- h7 C护)、低压保护、过压保护、欠载保护。
8 O, L* R: F- ~(2)报警功能。CT断线报警、PT断线报警、
控制回路断线报警、热过载报警、接地报警、欠载
  w5 I( V* G& p) n/ H% O报警。
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Monika

现已广泛应用的基于单片机的电动机保护器存在功能简单、处理能力差、计算速度慢、保护原理不够完善和网络性能差等缺点