一種基于OMAP5910的低壓保護測控裝置設計

　　數字量輸出電路

　　數字量輸出電路采用啟動繼電器閉鎖形式，啟動繼電器的控制信號由OMAP5910的ARM內核控制，出口繼電器的控制信號由OMAP5910的DSP內核控制，只有啟動繼電器動作后，才能開放出口繼電器的正電源，從而實現數字量輸出控制的部分解耦，避免由于器件損壞而引起保護誤動作。數字量輸出接口電路如圖4所示，當需要輸出時，首先使啟動繼電器的DOENH置高電平，DOENL置低電平，光電耦合器EL852導通，啟動繼電器動作，其常開觸點閉合，使+24VE連接到+24V;然后將DOOUT置為低電平，光電耦合器EL852導通，出口繼電器動作，其常開觸點閉合，使跳閘或告警電路導通。

　　通信接口電路

　　OMAP5910的ARM內核是實現信息交換的主要樞紐，本裝置配置有兩路10/100Mbit/s光纖以太網口和兩路RS485接口。兩路以太網口組成雙GOOSE網^[6]，負責接收和解析來自過程層智能操作單元的跳閘、開關等數字量信息，并向智能操作單元實時傳送數字量輸出信息，與過程層設備實現信息共享。RS485接口主要用于裝置的調試與維護，也可以用于與其它智能設備進行數據通信。

　　以太網接口電路采用以太網控制芯片RTL8019AS實現，RTL8019AS是REALTEK公司出品的10Mbit/s以太網控制器，支持8位或16位數據總線，實現了以太網媒介訪問層(MAC)和物理層(PHY)的所有功能，通過RJ45接口與以太網相連。RS485接口電路使用RSM485D芯片實現，RSM485D是集成雙路電源隔離、電氣隔離、RS485接口芯片和總線保護器于一身的雙路隔離收發器模塊，具有很好的隔離特性，隔離電壓高達2500VDC。

　　保護功能配置靈活

　　保護測控裝置設置有豐富的保護功能，包括三段式帶復壓閉鎖的定時限過流保護、三段式過負荷保護、反時限過流保護、零序電流保護、負序電流保護、低電壓保護、過電壓保護和PT斷線告警等。保護測控裝置按照模塊化的設計思想，將不同的保護功能給劃分為獨立的模塊，各個模塊具有獨立的入口條件和出口狀態，并且每個模塊設置有控制軟壓板，可以通過控制軟壓板的投入或退出來配置裝置的保護功能，各保護功能的整定值和出口方式(跳閘或告警)可以通過按鍵或通信網絡來配置。這種模塊化的設計使保護功能具有極強的可讀性和移植性，各模塊間的協作關系清晰明了，有利于提高保護的可靠性。

　　OMAP5910的DSP內核根據配置的保護功能和保護整定值與出口方式，將采集到的保護用交流模擬量通過數字處理后，與保護整定值進行比較，當滿足保護動作條件時，按照配置的出口方式動作，并將出口信息傳遞給ARM核，供LCD顯示、狀態指示和數據通信使用。當裝置被配以某種或多種保護功能時，其它未被配置的保護功能的相關整定值和事件信息變為不可見，在系統程序中不執行相關保護功能，因此只需配置所需保護功能的整定值，可以最大限度地減少整定值數量，簡化用戶的定值管理，減少出錯的可能。

　　軟件設計

　　OMAP5910是一個高度集成的硬件和軟件應用平臺，它支持WinCE、EPOC、Nucleus、VxWorks和Linux等多種操作系統，由于VxWorks操作系統具有高效的任務管理功能、支持多任務多優先級、支持優先級搶占和輪轉調度機制、極高的實時性和可靠性等特點，使其非常適合在保護測控裝置中應用，可以提高裝置的實時性、保護軟件的可靠性和軟件開發及維護效率。

　　由于VxWorks操作系統采用多任務、優先級搶占機制，因此在編程中把重點放在對任務、中斷進行劃分和任務調度的實現等問題上。系統主要包括三個中斷、一個任務調度和多個任務，三個中斷包括A/D采樣中斷、定時器中斷和按鍵輸入中斷，任務包括模擬量計算任務、保護邏輯判斷任務、保護功能任務、數字量控制任務、故障錄波任務、通信處理任務、按鍵管理任務、報警功能(LCD顯示和指示燈指示)任務和GPS對時任務。實時多任務調度是整個系統的核心，是保證多個任務合理有序地執行的關鍵，設計時將任務調度放在數據采樣中斷處理中執行，其任務調度框圖如圖5所示。

　　結論

　　本文提出了以OMAP5910為核心處理器的低壓保護測控裝置設計方案，借助OMAP強大的硬件平臺和VxWorks操作系統的軟件環境，使整個裝置的硬件結構更加簡潔和優化，有效地降低了裝置的整體功耗，提高了裝置內部數據交換的效率和軟件開發的靈活性，提高了裝置的可靠性和可擴展性。同時，裝置具有靈活的保護功能配置和保護出口配置功能，簡化了保護整定值的管理和使用，便于使用和維護。

　　參考文獻：
　　[1] 華健衛.基于DSP2812平臺的數字式測控保護綜合裝置設計[J].電力自動化設備,2008,28(12):114-116
　　[2] 張吉,宋斌,唐成虹.保護測控裝置嵌入式采樣新平臺的研制[J].電力系統自動化,2011,35(2):89-92
　　[3] 王海燕,徐云燕,王世云,等.一種基于DSP+MPC的數字化保護測控裝置[J].電力系統自動化,2010,34(9):112-114
　　[4] 翟亞芳,張天鵬,夏路甲,等.基于CAN總線的智能低壓斷路器控制器設計[J].鄭州大學學報:理學版,2013,45(1):105-109
　　[5] 王芳.基于智能控制的火災報警系統設計[J].湖南農機,2010,37(2):44-45
　　[6] 周曉龍.智能變電站保護測控裝置[J].電力自動化設備,2010,30(8):128-132