应用研究
基于DSP的数字化继电保护测试仪的研制
孙辉
(湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430000)
费事机与或用
摘要：随着IEC61850标准在载国电力行业的大力非广和应用，数宇化智能变电站成为今后变电站建设的发展趋势，各大继电保护厂家电出了配套的数字化智能保护设备。本文详细介绍了基于DSP系统的数字化继电保护测试仪的实境原理和硬件结构,并对测试仪的上下位机软件设计做了简单介绍。该测试仪遵据1EC61850标准的相关现定，可作为数字化继电保护设备调试、校验、检修的有效工具。
关键词:IEC61850数字化缝电保护
中图分类号：TM774
文献标识码:A
数字化继电保护设备的出现和大规模的投人实际电力生产中，为继电保护测试装置提出了新要求。新型的数字化继电保护测试装置，成为继电保乎测试系统的发展趋势。基于此种需求，我们提出了
种新型的数字化继电保护测试仪的实现方式。 1总体构成
继电保护测试仪的主要功能是按照既定的测试实验条件，产生定的电压、电流信号来监测继电保护测试装置，从而达到监测继
电保护装置的逻辑功能和动作特性的目的，并根据实验数据生成相应的实验测试报告，为设备检修、运维提供可靠的数据分析依据。数字化继电保护测仪由上位机(PC机)、数字化继电保护测试仪主机组成。上位机主要工作是人机界面和实验参数配置和数据生成。下位机由通信接口、光以太网输出接口、申行光输出接口、对时接口、硬节点输人输出接口以及电源组成、整机采用型材铝合金机箱，具有
结构紧漆、功能完善、携带方便的特点， 2硬件设计
本文所提出的数字化继电保护测试仪整体硬件结构如图1所示。
2.1DSP控制器
数字化继电保护测试仪工作时，有大量的数据需要实时处理，
SDRAM
EEPROM
DSP
TMS320VC5502
RS232
FPGA CYCLONEI
2 Ports MAC+PHY
2 Ports MAC+PHY
图1测试仪硬件结构图
收稿日期：201507-28
Power Management
2 Ports MAC+PHY
文章编号：1007-9416(2015)08-0120-02
因此实时数据处理能力是主控制器选型的关键技术指标。本测试仪方案采用DSP+FPGA硬件架构，采用T1公司的TMS320VC5502作为硬件主控。TMS320VC5502是基于C55系列内核的高性能、低功耗 DSP芯片，该芯片具有高达300MHz的工作主频，同时片内包含6个独立的DMA通道，同时可外扩SDRAM用于大数据存储。本设计中利用DSP芯片强大的数据运算能力实现实验流程控制，上、下位机通信，网络报文编解码等功能。
2.2FPAG系统
测试仪在运行中对时序控制有较为严格的要求，尤其是在数字化测试系统中，对采样报文和GOOSE报文的发送间隔都有严格的时间间隔要求，因此本设计中时序控制采用FPGA实现，相对与DSP 系统，FPGA系统在时序控制上能实现更为精准的时序，本方案中 FPGA芯片主要作为以太网总线控制器，时间信号解码器，时序控制触发器。FPGA芯片通过16位HPI接口与DSP相连，同时外扩32位以太网控制总线与以太网接口芯片相连。实现网络报文从接口芯片到 DSP之间的数据链桥接。
2.3光以太网接口
数字化继电保护设备与传统设备的一个显著不同是，数字化继电保护设备用光纤接口取代了传统设备的电缆连接模式，因此，数字化继电保护测试仪的主要输出接口为光以太网输出。本方案中 MICREL公司的KSZ8862作为光接口驱动芯片，芯片内置两个100M 以太网MAC+PHY接口，一个32位通用数据总线接口，可方使与通用CPU总线相连。本设计中，采用3片KSZ8862芯片通过32位总线连
接到FPGA实现6个以太网输出接口的硬件设计。 3软件设计
+
SCD模型解析下送报文模版
全
实验参数配置
至
生成实验数据下送实验数据
是
修改参数
否
结束实验
是
实验结束
图2手动实验流程图
作者简介：孙辉(1984一)，男，湖北安陆人,颈士在读，工程师，研究方向：电力系统与自动化专业，继电保护测试技术研究。
香