基于DSP平台的中低压微机保护系统设计
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作者: 孙晶 凌云峰
摘要：DSP平台在通信、电子等领域有极为广泛的应用，具有运算结果精度高、可靠性高、可升级等优点，在微机保护系统中起到重要的作用。本文就DSP的发展进行论述，并再次基础上就基于DPS平台的中低压微机保护系统的设计进行分析和阐述。
关键词：DSP平台 中低压微机保护系统
数字信号处理(Digital Signal Processing，即DSP)为与多个学科有着诸多联系，在很多领域也有着许多应用，是一科新兴的学科。子上世纪六十年代迄今，因为计算机与信息科学高速发展，数字信号处理技术也由此产生，并有了高速的发展。数字信号处理为一科利用数学技术进行转换与提取信息，以达到处理实际信号的目的，此类信号用数字序列来表示。在以往的二十多年时间中，DSP平台已经广泛应用在在通信、电子等领域。
DSP平台在大概四十年的实践中主要分三个阶段：第一阶段，DSP仅仅表示数字信号处理，被认为是新理论体系而广为传播。当这个阶段慢慢成熟，DSP也慢慢进入第二阶段，第二阶段中，DSP表示数字信号处理器，这是DSP器件给我们生活的各个方面带来了许多方便。接下来又催生了第三阶段，第三阶段属于赋能(enablement)阶段，趋势是DSP理论与DSP架构两者被有机结合在SoC类产品里。”
第一阶段，DSP平台是数字信号处理的概念。始于八十年代的第二个阶段，DSP从概念转化为产品。在九十年代，许多企业在DSP领域跟TI开始竞争市场。比如，TI第一次有了可定制DSP――cDSP，以为cDSP为例，它是在内核DSP设计的基础上，能够让DSP具备较强的系统集成度，也大大缩减了产品的上市间隔。在九十年代中期时，此类能够编程的DSP器已大量使用在数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等，其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。
笔者根据自身的学习经历，就基于DPS平台的中低压微机保护系统的设计进行分析和阐述。DSP平台是微机保护系统的主体部分，中低压微机保护装置系统应用了数字信号处理器(DSP)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)和高精度模数转换芯片MAX125作为核心芯片，有着采样速率快、计算精确、可靠性高、可升级等优良特性。在此，笔者就硬件结构与核心的芯片进行详细阐述：
硬件结构
图1所示为该系统硬件结构。在该系统中，DSP片外扩展了2片FLASH―AM29LV160D作为系统的程序存储器，2片IS61LV51216作为程序运行时的数据存储器，1片NANDFLASH―K9K4G16QOM作为大量重要数据的存储器。采用2片MAX125可同时进行16路采样，也可进行2次8路同时采样，并且可以2路频率跟踪采样，微机保护装置应用该系统可以很方便地完成系统电压、电流、频率、功率及相位的测量和计算。
图1.
该系统已做成了一个通用模块，软件作适当改动、采用不同算法后，可应用于不同的系统。同时，该系统与控制CPU板通过双口随机存储器(RAM)进行数据交换，可很方便的进行采样数据实时显示。
DSP核心控制芯片
从结构上．DSP可分为定点DSP和浮点DSP，定点DSP和浮点DSP在硬件结构上最大区别在数据存储结构方面，因此使用的场合也不相同。浮点DSP适用于采样频率较高算法相对较复杂的场合，而定点DSP则适用于采样频率比较低及算法相对简单的场合。用户在选择DSP时可从芯片的性能、运行速度、价格、功耗等方面综合考虑。笔者所分析阐述的系统选用了TI公司32位浮点芯片TMS320VC33一l50，运算速度达75MI／s，硬件资源丰富，内部包含了2块2kx32位和2块16kx32位的快速RAM块，64x32位的Cache可用来存储需要经常使用的代码块，2个定时器、1个串行口，独立的程序总线，数据总线和直接数据存储(DMA)总线使得取指、读写数据和DMA操作可以并行进行，24位的地址线使得用户可以访问多达l6MB的存储空间，程序、数据、I／O空间都包含在这个l6MB的空间中。丰富的指令系统，使得TMS320VC33―150适合于数字信号处理．因而在微机保护装置研制中得到广泛应用
结语：
DPS平台在中低压微机保护系统中具有基础地位和核心作用，其运营时的故障，往往是由于设计上的人为失误，这对整个微机保护系统的运行状态有较大的影响。在中低压微机保护系统中，双主双后备保护之间也存在着较复杂的整定计算配合问题。因而，提高设计工作人员的责任心和专业技能。减少设计上的人为失误，会成为加强保护系统可靠性、维护系统稳定的重要内容。
参考文献：
[1].丁茂生，王钢．电力系统数字式保护控制及自动化系统可靠性研究[J]．广东：华南理工大学，2005．
[2].贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2004.
[3].韩帧祥,曹一家.电力系统的安全性及防治措施[J].电网技术,2004,28(9):1-5.
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