基于DSP和单片机双CPU结构的电动机综合保护器

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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
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
TMS320LF2407A和W78E516B为核心的双CPU结构的电动机综合保护器。介绍了系
( W+ ^' N! j3 h2 |- L7 l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
) O# T$ m- M) ~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
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
& T, J( D0 E0 p. `强的通信能力。
3 [. d2 a# N6 p3 V关键词:电动机综合保护器;数字信号处理器;单片机
; }2 o! Z) P; P1 [8 ^% t9 H) I0引言
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
* z- t0 @) G: X- y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]
基于超大规模集成电路技术和计算机技术发
展起来的基于哈佛总线结构的数字信号处理器
, t  J/ B; f% g- Q8 ?* L* ~) C3 m(DSP)具有体积小、功能强、功耗低、性价比高等
) m; A2 {. z/ b0 U0 o优点[2,3]
,通过比较现有各种电动机保护器的功
: \+ e# x; _7 |# _: C能以及考虑市场需求，本文确定采用DSP
(TMS320LF2407A )和单片机( W78E516B )构成双
) l% `3 b6 L$ Z! C7 CCPU结构的电动机综合保护器。充分利用DSP
2 A" B- b; b+ P  \- P+ ^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
1 L1 F+ r0 T+ _. a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
整体性能和网络化、智能化水平。
7 i4 b; x3 p6 x: e  N1系统功能特点
9 l6 f5 R6 p+ @, L5 z本文所研制的电动机综合保护器以
$ {1 Q3 P! S1 h' x+ nTMS320LF2407A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
* p' {2 x5 K2 v) l液晶显示。两个CPU之间通过串行通信进行数
据交换,从而使两个处理器独立工作,互不影响,
4 Z: h# ^0 J3 f提高了装置的硬件可靠性。实现了全汉化液晶显
% E3 Y1 N6 }. K1 J" A3 g1 }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
0 N! i- g, a+ E: d户界面友好。采用模块化软件编程技术，提高了
: i+ i+ w5 G9 k! q6 V/ O2 l0 t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
基本的测量与控制。
" }; {: P, {7 Y+ Y1.1系统主要 功能
本装置实现的功能以保护为主,测量、控制为
+ ]' t; r$ e0 ]辅,其主要功能分为:
8 W! P, C: L$ V& C: Z(1)保护功能。电流速断保护、堵转保护、反
0 _! _3 R" m5 Q1 G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
护)、低压保护、过压保护、欠载保护。
(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
- @, t; a9 c, K3 ]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