基于CAN总线的微机保护测控装置的设计-中国电气传动网欢VIP免费

基于CAN总线的微机保护测控装置的设计王小进赵喜军肖文华中国船舶重工集团公司第712研究所摘要：提出了一种基于CAN总线的微机保护测控装置的设计方法，结合现场总线和嵌入式技术给出了微机保护测控装置的软硬件设计，对提高变电站综合自动化水平具有重要的现实意义。关键词：CAN微机保护通信任务DesignofMicroprocessorProtectionandControlDeviceBasedonCANBusWangXiaojinZhaoXijunXiaoWenhuaAbstract:Thispapergivesadesignmethodofmicroprocessor-basedprotectionandcontroldevice.ItalsogivesthehardwareandsoftwareofthedeviceindetailbasedonCANbusandembeddedsystem.Toimprovetheautomationofelectricsystemoftransformersubstation,itisnecessaryanduseful.Keywords:CANmicroprocessor-basedprotectioncommunicationstask1引言分层分散式结构是变电站综合自动化系统今后发展的一个重要方向，而位于系统间隔层的微机保护测控装置是构成这种结构的最基本的单元。微机保护测控装置集状态监视、数据采集和实时保护功能于一体，是整个自动化系统工作的基础。因此对变电站测控保护单元通信的实时性、可靠性、灵活性提出了更高的要求。CAN（ControllerAreaNetwork）总线，又称控制器局域网，是一种有效支持分布控制或实时控制的串行通信网络。其具有以下的特性：1）CAN为多主方式工作，网络上的节点信息分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求；2）CAN采用非破坏总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动的退出发送，而最高优先级的节点可不受影响的继续传输数据；3）CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据；4）CAN直接通信距离最远可达10km（传输率5kb/s以下），通信速率最高可达1Mb/s（此时通信距离最长为40m）；5）CAN总线通信格式采用短帧格式，每帧字节最多为8个，可满足变电站控制命令、工作状态及测试数据的要求。同时，8B也不会占用过长的总线时间，从而保证了通信的实时性；6）CAN的每帧信息都有CRC检验及其他检错措施，每帧信息出错率极低，适合在变电站这种高电压、大电流、强电磁波的恶劣环境下工作；7）CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活；8）CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。鉴于CAN总线的优良性能，将CAN总线技术引入变电站综合自动化系统中，是势在必行的。因此，本文提出一种基于CAN总线的微机保护测控装置，给出了装置的硬件和软件设计。2微机保护测控装置的硬件平台硬件构成框图如图1所示。2.1模拟量/互感器模块微机保护测控装置的模拟量/互感器模块是交流采样插件，采用小型精密电流电压互感器，1图1微机保护测控装置硬件构成框图包括对电流、电压模拟量隔离核调整。2.2继电器板该装置由分、合继电器，保持继电器，信号继电器组成。本装置的继电器板分两种：一种具有防跳功能，装置内部有防跳继电器，可取代老式微机保护所用的外部防跳操作箱，并予留有外接分合闸及就地/遥控切换功能。一种不带有防跳继电器，以满足很多自带防跃功能的断路器使用。信号继电器之一用于装置故障告警，由该信号继电器的常闭触点控制整个跳合闸出口的正电源，一旦CPU发现有装置故障，闭锁所有跳合闸出口，即不允许装置带故障运行于跳闸。2.3主板主板由单片机（选用32位单片机，型号为AT91M40800）、现场可编程器件、高精度A/D采样器件合多路开关（选用MAX125CEAX）、光电隔离输入输出接口、定值存储器、跳合闸逻辑电路、一阶有源低通滤波器和高精度运算放大器（选用OP497）、电流限幅保护、模拟通道接口、硬件看门狗、光电隔离通信接口等组成。2.4键盘/显示模块装置前面板有以下四部分组成：1)240×128大屏幕图形液晶显示器LCD，用于显示操作菜单、各种运行数据、参数、波形及状态。2)7个LED工作状态指示灯，分别为：运行、通讯、分闸、合闸、告警、故障、及控制回路断线。3)8个操作控钮,分别为：合闸、分闸、方向键（←→↑↓）、确认、取消。4)一个3位锁，用于设置本装置以下3种工作模式：遥控、本地和设置。2.5通信接口模块硬...