中高壓斷路器在線(xiàn)監測裝置的設計與實(shí)現

摘要：為了對開(kāi)關(guān)設備的重要參數能進(jìn)行長(cháng)期連續的監測，設計出一種采用DSP處理器加CPLD結構的在線(xiàn)監測系統，詳細分析了行程信號采集、線(xiàn)圈電流信號采集、數據存儲、通信和實(shí)時(shí)RTC等主要硬件模塊的設計方案。系統實(shí)現了對高壓斷路器狀態(tài)的在線(xiàn)監測和機械故障的診斷，為開(kāi)關(guān)設備狀態(tài)監測提供了一種可行的解決方案。
關(guān)鍵詞：DSP；CPLD；在線(xiàn)監測；硬件設計

高壓斷路器是電力系統中的重要設備之一，在電站設備中數量多、投資大，在電網(wǎng)中起著(zhù)控制分配電能和保護設備的雙重任務(wù)，其性能的可靠性直接關(guān)系到電力系統的安全運行。當它發(fā)生故障時(shí)會(huì )引起電網(wǎng)事故或擴大事故，造成很大的經(jīng)濟損失及社會(huì )影響。高壓斷路器的在線(xiàn)監測和故障診斷可以及時(shí)發(fā)現故障，從而提高其運行可靠性。此外，當電力設備由定期維修轉變?yōu)闋顟B(tài)維修時(shí)，高壓斷路器的在線(xiàn)監測對開(kāi)關(guān)設備的重要參數能進(jìn)行長(cháng)期連續的監測，不僅可以提供設備現有的運行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數的變化趨勢，判斷有無(wú)存在故障的先兆，為設備的狀態(tài)維修提供依據，從而增大設備的維修保養周期，提高設備的利用率，減少維修保養費用。因此，研究高壓斷路器狀態(tài)的在線(xiàn)監測和機械故障的診斷，盡量提前發(fā)現潛在故障，將現有的定期檢修制度推向狀態(tài)檢修，對避免設備故障及事故的發(fā)生和發(fā)展，降低設備故障率，有效提高斷路器的可靠性，增強電力系統的安全性、可靠性、經(jīng)濟性都具有十分重要的意義。

1 總體方案設計
1．1 處理器介紹
本系統采用TMS320F28335型數字信號處理器，這是TI公司的一款TMS320C28X系列浮點(diǎn)DSP控制器。與以往的定點(diǎn)DSP相比，該器件的精度高，成本低，功耗小，性能高，外設集成度高，數據以及程序存儲量大，A／D轉換更精確快速等。TMS320F28335具有150 MHz的高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，6個(gè)DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多達18路的PWM輸出，其中有6路為T(mén)I特有的更高精度的PWM輸出(HRPWM)12位16通道ADC。得益于其浮點(diǎn)運算單元，用戶(hù)可快速編寫(xiě)控制算法而無(wú)需在處理小數操作上耗費過(guò)多的時(shí)間和精力，與前代DSC相比，平均性能提高50％，并與定點(diǎn)C28x控制器軟件兼容，從而簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本。
此外，本設計使用的MAX3128A系列是Altera公司推出的3．3 V低價(jià)格EEPROM工藝PLD，是滿(mǎn)足大批量，成本敏感應用的非易失性CPLD理想的解決方案，是Altera公司銷(xiāo)量最大的產(chǎn)品，屬于主流器件。MAX3128A器件支持在系統可編程能力，能夠輕松地實(shí)現現場(chǎng)配置。每個(gè)MAX312 8A宏單元都可以獨立的配置成順序或組合邏輯操作。
1．2 系統總體結構
系統的整體框圖如圖1所示。TMS320F28335上運行嵌入式UCOS II操作系統，實(shí)現整個(gè)監測系統的任務(wù)調度；MAX3128A配合以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS和A／D采樣芯片AD7864完成數據的采集和以太網(wǎng)通信功能。