介绍了多核处理器的软硬件结构和特点OMAP5910是核心处理器的低压保护测控装置设计方案，简要介绍了保护测控装置的硬件和软件设计方案A/D转换电路、数字量输入电路和数字量输出电路的设计原理图，介绍了继电保护功能的特点。由于采用了高性能硬件平台和嵌入式实时操作系统，该装置功能完善，保护配置灵活，操作可靠，维护方便，可扩展性好，更好地满足了低压保护测控装置的性能要求。

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随着电力系统自动化程度的不断提高，继电保护测控装置数字化、智能化的趋势日益明显，具有功能多样化、通信接口丰富、可靠性高、性能指标高的特点。目前，传统低压保护测控装置的硬件平台大多使用ARM DSP FPGA的多CPU为了解决这些问题，结构可以保证数据交换的实时性和保护功能的可靠性，但存在数据共享、设备间隔扩展、时钟信号同步、功耗高等问题，本文提出了多核处理器OMAP5910(内部集成)DSP和ARM内核)为控制核心的低压保护测控装置设计方案，取得了良好的效果。

保护测控装置整体结构

多核处理器OMAP5910是TI公司推出的开放式多媒体应用平台集成在电影中DSP处理器和ARM处理器，DSP基于X核的处理器提供两个乘累加(MAC)由于单元，40位算术逻辑单元和16位算术逻辑单元，DSP采用了双ALU大多数指令可以并行运行，其工作频率为150MHz，而且功耗更低。ARM基于处理器ARM9核的TI925T包括16个处理器的处理器KByte的指令cache和8KByte的数据cache，指令长度可为16位或32位的协处理器。OMAP5910具有集成度高、硬件可靠性强、稳定性强、数据处理能力强、功耗低等优点。

图1 保护测控装置的结构框图

为便于维护，测控装置采用模块化结构，主要包括交流模拟输入模块、数字输入模块、数字输出模块、按钮和显示模块、通信模块、微控制器模块等。电压互感器、电流互感器、信号调、电流互感器、信号调节电路和A/D转换电路，用于将交流模拟信号转换为能被OMAP5910处理的数字信号；数字输入模块用于收集普通开关量信号，如负载开关位置信号、低压断路器位置信号、熔断器熔断信号等，还可采集重气动跳闸、轻气动作报警等非电源信号；数字输出模块主要用于各种保护装置的出口跳闸、信号报警等功能；按钮和显示模块主要用于人机交互；通信模块用于与其他智能设备和监控中心通信。

OMAP5910中的DSP处理器是实现保护测控功能的核心，主要负责实时任务，如采集数字滤波器、电气量计算、保护逻辑判断、故障信息处理、保护动作出口等。OMAP5910中的ARM处理器主要负责人机交互的处理GPS对时、网络通信等非实时任务。由于DSP处理器和ARM处理器集成在芯片中，因此其功耗相对较大CPU硬件平台的结构要低得多，没有时钟信号同步问题；DSP处理器和ARM处理器可以通过192K字节的内部SRAM实现数据共享，没有数据共享和问题，整个硬件平台具有灵活的可扩展性，解决方案更好CPU硬件平台存在的问题。

主硬件电路设计

A/D转换电路

低压保护测控装置采集的交流模拟信号包括三相测量电流、三相保护电流、零序电流和三相电压[4]A/3.53V线性电流互感器采样，三相保护电流信号采用100A/7.07V电流互感器采样，零序电流20A/7.07V采样电流互感器，三相电压220V/7.07V电压互感器采样需要10路A/D转换通道。

图2 TLC3578的接口电路

A/D使用转换芯片TI公司生产的TLC3578是8通道14位串行模数转换器V模拟电源和3V~5V模拟量输入范围为-10V~ 10V，同时连接多个互感器的设计要求求。TLC接口电路3578，TLC3578同OMAP5910串行接口主要由片选信号组成 、时钟信号SCLK、串行数据输入SDI数据输出与三态串行SDO由四个引脚组成， /EOC端连接至OMAP当5910中断输入端时TLC3578内部FIFO存储区满时产生相应的外部中断，触发相应的中断程序读取数据。

数字量输入电路

数字输入电路不仅可以收集低压供电系统中的负载开关位置信号、熔断器熔断信号、低压断路器位置信号等普通开关量信号，还可以收集重瓦斯跳闸、轻瓦斯报警、超高温跳闸、高温报警等非功率信号。该装置配有20个强电数字输入接口，并提供4个备用的非电输入接口，可编程，便于非电功能扩展。接口电路的数字输入，DIIN是数字输入端子，DICOM是数字输入电路的公共端，DIOUT输出端为数字输入，DIIN端的输入交流信号通过整流、滤波和光电耦合器输出成数字信号。

图3 数字输入电路

数字输出电路采用启动继电器闭锁的形式，启动继电器的控制信号由OMAP5910的ARM出口继电器的控制信号由内核控制OMAP5910的DSP内核控制，只有在启动继电器动作后，才能打开出口继电器的正电源，实现数字输出控制的部分解耦，避免因设备损坏而造成的保护误操作。当需要输出数字输出接口电路时，首先启动继电器DOENH置高电平，DOENL光电耦合器放置低电平EL852导通，启动继电器动作，常开触点闭合 24VE连接到 24V;然后将DOOUT光电耦合器置于低电平EL852导通，出口继电器动作，常开触点闭合、跳闸或报警电路导通。

图4 数字输出电路

通信接口电路

的ARM核心是实现信息交换的主要枢纽。该装置配有两条路，10/100Mbit/s光纤以太网口和两路RS485接口。两个以太网口组成GOOSE网络负责接收和分析过程层智能操作单元的跳闸、开关等数字信息，实时将数字输出信息传输到智能操作单元，与过程层设备共享信息。RS485接口主要用于设备的调试和维护，也可用于与其他智能设备进行数据通信。

以太网接口电路采用以太网控制芯片RTL8019AS实现，RTL8019AS是REALTEK公司出品的10Mbit/s支持8位或16位数据总线的以太网控制器实现了以太网媒体访问层(MAC)和物理层(PHY)所有功能，通过RJ接口与以太网相连。RS485接口电路使用RSM485D芯片实现，RSM485D集成双路电源隔离、电气隔离、RS双路隔离收发器模块集485接口芯片和总线保护器于一体，隔离特性好，隔离电压高达2500VDC。

灵活配置保护功能

保护和控制装置具有丰富的保护功能，包括定期过流保护、三段过载保护、反过流保护、零序电流保护、负序电流保护、低压保护、过压保护和PT断线报警等。根据模块化的设计理念，保护测控装置将不同的保护功能划分为独立的模块。每个模块都有独立的入口条件和出口状态，每个模块都有控制软压板，可以通过控制软压板的投入或退出来配置装置的保护功能。每个保护功能的整定值和出口方式(跳闸或报警)可以通过按钮或通信网络配置。该模块化设计使保护功能具有很强的可读性和移植性，各模块之间的合作关系清晰，有利于提高保护的可靠性。

OMAP5910的DSP核心根据配置的保护功能、保护整定值和出口方法，通过数字处理采集的保护交流模拟量，与保护整定值进行比较。当满足保护动作条件时，根据配置的出口方法移动，并将出口信息传递给ARM核，供LCD使用显示、状态指示和数据通信。当装置配备某种或多种保护功能时，其他未配置保护功能的相关整定值和事件信息变为TI是什么品牌不可见，相关保护功能不在系统程序中执行，只需配置所需保护功能的整定值，就可以最大限度地减少整定值的数量，简化用户的定值管理，减少出错的可能性。

软件设计

OMAP5910是一个高度集成的硬件和软件应用平台，它支持WinCE、EPOC、Nucleus、VxWorks和Linux由于各种操作系统，如VxWorks操作系统具有高效的任务管理功能，支持多任务优先级，支持优先级抢占和轮换调度机制，实时性和可靠性高，非常适合保护测控装置，它可以提高设备的实时性，保护软件的可靠性和软件的开发和维护效率。

由于VxWorks操作系统采用多任务、优先抓取机制，因此在编程中注重任务、中断划分和任务调度的实现。系统主要包括三个中断、一个任务调度和多个任务A/D采样中断、定时器中断和按键输入中断包括模拟计算任务、保护逻辑判断任务、保护功能任务、数字控制任务、故障录波任务、通信处理任务、按键管理任务、报警功能(LCD任务和指示灯的显示和指示GPS对时任务。实时多任务调度是整个系统的核心，是确保多个任务合理有序执行的关键。在设计中，任务调度在数据采样中断处理中执行，其任务调度框图。

图5 任务调度流程图

结论

本文提出了以OMAP5910是核心处理器低压保护测控装置的设计方案OMAP强大的硬件平台和VxWorks操作系统的软件环境使整个设备的硬件结构更加简单和优化，有效地降低了设备的整体功耗，提高了设备内部数据交换的效率和软件开发的灵活性，提高了设备的可靠性和可扩展性。同时，该装置具有灵活的保护功能配置和出口配置功能，简化了整个保护值的管理和使用，便于使用和维护。