嵌入式以太网的变电站间隔层保护系统研究

2　间隔层保护装置的硬件设计

2.1　硬件结构

　　考虑到以上映射方式，间隔层保护装置应由模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块、主控制器、液晶显示、电源模块等多块板卡组成。各个模块以插件的形式安装在主板上，可以根据用户的需求自由增减。其硬件结构示意图如图3所示。

　　根据硬件结构图，PowerPC平台分别和上位机、FPGA的双口RAM和ARM7彩色液晶等有通信连接以及数据交互。

2.2　硬件功能

　　主控板选用了PowerPC 8247处理器，利用其强大的运算处理能力，在VxWorks平台上实现了配置信息的解析、数据映射、平台保护、数据通信等功能。外接SST39VF040的BIOS芯片，用于存储Bootrom程序。32 MB的Flash/ROM用于存储Vxworks程序、驱动程序、配置文件信息、存储数据等。32 MB×4的RAM用于存储系统及应用运行程序，实时调用配置信息、实时数据等。100M全双工以太网口用于实时通信，RS232用于连接打印机，RS485用于连接液晶显示板。

3　保护装置执行平台软件设计


图3　间隔层保护装置硬件结构示意图

　　传统的继电保护一般采用单片机线性程序，即前后台系统开发方式。应用程序由后台运行，一般是一个无限循环，循环中调用相应的函数 (或子程序)完成相应的操作(称为后台行为或任务级[5])，用中断来处理随机事件 (称为前台行为或中断级)。在实际应用中，各种前台行为的执行频率是不一致的，如输入采样频率可能要求很高，而键盘扫描则要少得多，在系统复杂的情况下就可能导致某些任务得不到及时执行。另外，程序一旦建立，各种前台行为的执行即已固定。如需在运行时动态地改变执行结构，程序则需要另外添加很多条件判断或分支转移，增加了程序的复杂性、可读性以及维护难度。所以在设计符合IEC 61850的保护软件时，必须引入嵌入式实时操作系统(RTOS)。

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