微机保护的软件阳台正常由以次多共性能模块构成：(1)CPU与存储器接口；(2)定计计数器；(3)中缀论理；(4)串并行通讯接口；(5)实常常钟；(6)看门狗电路；(7)显现掌握电路；(8)数据存储器；(9)固态盘或者存储器A(顺序)；(10)固态盘或者存储器B(演讲)；(11)固态盘或者存储器C(整定值)；(12)开关量光隔输出；(13)开关量光隔功放输入；(14)轻工业广域网接口三相继电保护测量仪 跟着集成电路和电脑技能的飞速发展，以及嵌入式使用的日益宽泛，很多机件厂家将性能模块1～7集成到一度芯片中，而工控机厂家在此根底上，将模块8～9以至14进一步集成到STD、PC/104、VME等总线工控机的主板或者单板工控机上，基本上完成了“总线不出板”，大宽度进步了系统的功能和抗干扰才能，为微机保护装置零件功能和妥当性的加强奠定了优良根底。白文就解决器、研发形式及存储空间、数据搜罗、通讯形式的异状及此后的发展趋向做冗长的赏析和比拟。 1. 解决器 眼前首要有3类解决器可供高功能微机保护装置选用，即DSP、RISC和X86 3类机件。 DSP机件的一般特征是打算才能强、****度高、总线进度快、I/O支吾量大，特别是采纳专用软件完成定点或者浮点的乘加(矩阵)演算，****地延长了数字滤波、滤序和傅氏算法的打算时间，无助于于保护举措进度的进步。眼前，对准于嵌入式使用的需要，DSP机件厂家在进步机件集成度、简化系统设想的同声大宽度升高了价钱，以期代替单片机(MCU)占据嵌入式使用市面，这为继电保护厂家进步保护装置功能，进行产品复旧换代需要了一度无比好的精神手腕。就上述2种计划而言，较为现实的DSP机件有TI公司的TMS 320C30/31/32和AD公司的ADSP 210C60/62 2类32位浮点机件，内中TMS320C30有系统和外设2条总线，使演算和I/O可同声进行、互不影响。 RISC机件正常存在较高的主频和很强的演算才能，因为其集成度和功能价钱比的进步，不只被使用于请求较高的打算条件，并且宽泛涌现在各类注资类和花费类电子产品中，阿曼的一些电气厂商如三菱、日立、迪斯尼等，也都应用RISC机件研发其继电保护产品。在这类机件中，日立公司SH?3系列中的7718(32位)和SH?4系列中的7750(64位)、IDT公司的79R3081(32位)和79640(64位)，以及IBM和Mrtorola的Power PC系微机继电保护测量仪列，DEC Alpha系列中的全体产品，因为兼有嵌入式设想和杰出的浮点打算才能，因此可以较好地满意微机保护的请求。但是RISC机件因为主频较高、系统设想和打造较单片机(MCU)简单、研发工存在国际不提高等缘由，眼前还不易为继电保护厂家所承受。跟着其在花费类电子产品和电信业中使用的日益提高，尤其是跟着国际电脑和家电厂商对于集体数字助理(PDA)的研发研发，RISC机件必定为更多的用户所承受和相熟，涌现在微机保护装置中将不外是时间问题。 X86机件得益于Wintel体系在集体机范畴的劣势，为了占据嵌入式使用市面，Intel、AMD、国家半超导体(NS)和ST等机件厂家均在386或者486内核的根底上，经过集成核心机件和接口推出了一系列与PC软软件兼容的嵌入式解决器，如Intel 386EX、AMD386/486E、ElanSC300、SC400系列，NS486SXF以及ST486等，国家半超导体公司更是提出了“PC on a chip”的标语。虽然这类机件在功能上较前两者出色(相反主频而言)，但是因为能够应用PC丰盛的研发条件、使用硬件和电路设想技能，因此未经推出就失去了泛滥工控机厂家的欢送，并纷繁在其根底上研发出ISA、STD、PC/104、VME、Compact PCI等总线工控主板(EPSON公司的主板仅为信誉卡巨细)，继电器厂家也推出了基于Intel 386EX的微机发电机组保护和录波装置。就微机保护对于打算****度和进度的请求而言，比拟适合的是集成了浮点协解决器的486DX及以次等级的微解决器及其对于应的嵌入式芯片。不值指出的是，英特尔多能奔流、高能奔流及奔流两代微解决器中除集成了浮点协解决器外，还增多了以整形数乘加演算为根底的多传媒训令(MMX)，而AMD公司近来推出的K6?2 3D Now!中进一步扩大和加强了以浮点数乘加演算为根底的图形操作训令，灵敏使用MMX和3D Now技能能够到达DSP机件异样的成效。 除上述3类机件外，因为可编程掌握器(PLC)容积小、妥当性高、扩大性强，前者可带电插拔等长处，在轻工业自动化范畴失去了宽泛使用，内中全体产品(如奥天时B&R公司的PCC)经过高速总线支撑多个高功能CPU插件，内嵌实时多使命操作系统和多种通讯协定并支撑C言语编程。因而，用户无需任何内部硬件支撑即可实现使用硬件的编程、调剂和固化。采纳这种PLC作为机组保护装置的软件阳台既可简化软软件研发任务，又进步了装置的全体妥当性。其有余是价钱较为高贵，从而影响了其使用范畴。 2. 研发形式 跟着高功能解决器在微机保护装置中的采纳，其研发形式与单片机时期比拟有了很大的相反，内中****一般的小半是在操作系统支撑下采纳初级言语进行编程。关于X86机件而言，受害于Wintel体系的范围效应和丰盛的硬件资本，用户常常直接在MS?DOS操作系统支撑下，采纳编程、意译、调剂集成条件进行研发。这种形式****大的长处是俭省了置办专用研发装置软软件的用度以及研发职员的培训时间，且在DOS支撑下可以天生汉化人机界面和演讲，但是因为是商用机的研发技能，因此必定具有着以次有余：(1)仅支撑X86机件且软件阳台需与PC兼容；(2)DOS不支撑多使命、多线程，对于外存的治理和安全机制均有范围性，要由研发职员本人思忖一切能够发生的问题并加以处理，增多了研发的难度和周期；(3)DOS条件中，用户顺序需调入外存能力运行，不只增多了软件开支，同声也推延了防御性能的输入；(4)集成条件无奈对于软件系统进行调剂。 跟着商用微机操作系统由DOS向32位的Windows 95和NT过渡，一些其三方厂家(如Phar Lap)以Windows NT的内核和Win 32API为根底推出了顺应于嵌入式使用的32位实时操作系统及研发机器，有用地需要了****式多使命和事情驱效果制并加强了外存治理和系统运行的稳固性。 跟着PDA的崛起，Windows 95/NT的小型版Windows CE在嵌入式使用范畴也有了更高的市面拥有率。比拟前端，其可以支撑更多的机件品种，软件阳台也不请求与PC兼容，因此存在更强的顺应才能。但是关于上述(3)、(4)2点，不只没有改良相反进一步增多了软件开支和指导时间。 与上述借用商用操作系统和集成条件的研发形式****于应，很多实时操作系统专业厂家为嵌入式使用推出了多种实时多使命操作系统(RTOS)，如QNX、PSOS、Nuleus、VRTX、VxWork等，不只代码松散、对于软件资本占用少，并且与用户顺序一起固化到EPROM或者闪存中当庭运行，无需加载至外存。于是，因为这类RTOS特地对准于了轻工业(军事)使用的需求，而不是从商用操作系统改进而来，因此存在更强的使命切换和线程通讯性能，实时性和稳固性很强且支撑多种微解决器及嵌入式掌握器(囊括DSP)，在研发或者仿真系统支撑下，可对于软件系统进行调剂(以至是多CPU或者DSP系统)和实时仿真。千万，这种研发形式也具有需特地置办RTOS和研发机器，以及需培训研发职员等有余。 对准于之上两者的有余，同声也是得益于解决器寻址空间的扩展，代码驻留或者当庭运行技能(XIP)失去了越来越多工控厂家的支撑。该技能依然基于ROM?DOS和X86阳台，但是与第1种研发形式比拟，电子盘坐落其寻址空间的****，并可在保护形式下直接寻址而不是经过I/O或者页面形式拜访。因而，用户顺序可用资料形式固化到闪存电子盘中，上电运行后，CPU进入保护形式并直接跳转到用户顺序处运行，不必再将其加载到外存空间，这种形式既应用了DOS条件丰盛的资本，又俭省了外存空间。于是，因为代码和数据辨别在寻址空间的****和低端，因此系统存在更好的安全性。不外，这种研发形式请求用户顺序在编译联接时进行代码、数据结合和代码从新定位并以bin资料方式进行固化。 在编程言语挑选方面，因为C/C++言语频率高、灵敏、可移栽性好，而失去了宽泛运用，但安全性较差是其****为殊逝世的缺欠；PL/M?86/386言语虽然频率、安全性好但缺少灵敏性，又仅对准于X86芯片，因此运用不及C/C++宽泛。而兼有上述长处的Ada 95言语在安全、****、灵敏、可移栽性好的根底上又增多了对于面临对于象顺序设想的彻底支撑，并需要了愈加有用的实时、散布式和并路程序的设想条件，已变化军事嵌入式使用的支流言语并正向轻工业范畴扩大。采纳Ada 95研发微机保护硬件将无助于于进一步进步代码品质、可维护性和可移栽性。 于是，应用OOP技能将各类保护算法和判据编酿成“规范部件”，并依据保护计划中各判据的论理关系将其“组态”(如SEL公司的SEL?321?5，ABB公司的REG 216中已采纳这种技能)，将****地进步微机保护装置的研发频率和品质。 3. 别的有关问题 3.1 存储空间 微机保护装置的存储空间正常由5全体构成： (1)操作系统和用户使用顺序的驻留(固化)空间。关于ROM?DOS支撑下的X86阳台而言，该全体空间多以电子盘的方式具有，而用户顺序亦以DOS资料形式固化在高速EPROM或者闪存中，但是逐步采纳XIP当庭运行形式代替了加载至外存运行。这全体存储空间****直接坐落CPU的寻址范畴内(对于低档X86芯片而言，是在保护形式下的****寻址空间)。 (2)暂存系统参数、运作数据和两头后果的外存空间。当采纳XIP技能后，这全体空间可大为减小。假如装置直接采纳PC外存条，那样****好支撑ECC性能以进一步进步系统的容错才能。 (3)整定值的存储空间。因为整定值在微机保护中拥有尤其首要的位置，因此对于这全体存储空间有着特别的请求：①因为整定值的首要性，因而必需保具有性质性的非易失性存储介质中，而共同的NVSRAM使不得满意上述请求；②因为每一整定项都请求可共同拜访，而眼前的闪存芯片****以页或者扇区形式拜访，因而E2PROM较闪存更适宜整定值的销毁；③因为E2PROM的写入进度很慢，因而不支撑DOS条件下数据资料中的浮点数分字节快捷陆续写入，因此整定值不该以DOS资料形式保具有E2PROM中。于是，SRAM与E2PROM结合型机件的涌现使整定值能够数据资料形式保具有电子盘中，但必需在对于盘进行写操作后将全部数据资料从机件的SRAM区写回E2PROM中销毁，对于闪存电子盘而言，也至多须将对于应扇区重写；④E2PROM有串行和并行两种，并行E2PROM拜访便当，但占用定然的地点空间且被误操作的能够性亦多些；串行E2PROM经过串行通讯总线或者I/O口线拜访，不占征地址空间且安全性亦较并行E2PROM要好，但拜访不及后者便捷；⑤为了进步E2PROM中数据的安全性，可安装写保护或者将其调度在X86机件保护形式寻址空间的中端，与****顺序代码和低真个数据空间有剩余的距离。 于是，还可在相反的地点空间或者统一E2PROM中的相反海域安装多个镜像的整定值块，并活期进行整定值自检。 (4)各种演讲的存储空间。为了便于恒久销毁和浏览，可将演讲酿成DOS文本资料体例，保具有基于NVSRAM机件的电子盘中，该盘以I/O形式拜访即可。 (5)别的用处的存储空间，如与数据搜罗系统替换数据的双口RAM等。这全体存储空间应调度在通例外存的****免得与低真个数据空间发生摩擦。 3.2 数据搜罗 微机保护装置中数据搜罗的进度、****度以及静态范畴对于其功能有着非常首要的影响。比年来，以ANN为专人的野生智能技能和小波赏析等实践，以及瞬态保护观点等逐渐引入继电保护范畴，这对于采样率提出了更高的请求。 因为采样率的进步招致了采样间隙的延长，为了给CPU留出更多的时间进行数据预解决、起动打算和主保护打算，有多余大宽度紧缩数据搜罗自身的时间开支。一种措施是添设特地的解决器，掌握数据搜罗进程齐头并进行预解决，而后将数据经过双口RAM、FIFO等形式传送给主CPU进行保护打算［2］。这种形式虽俭省了主CPU的数据搜罗时间，但因为添设了搜罗解决器和呼应的核心电路与机件，使系统的研发、调剂更为简单。另一种办法是，采纳高速转换机件并缩小CPU干涉，以缩小其数据搜罗时间［3］。该计划中，一轮数据搜罗的总时间可由下式来形容： 式交流耐压试验中N——总的模仿通道数；M——并行安装的A/D转换器数；t0——内部采样时间；t1——通道切换与信号构建时间；t2——模数转换时间；t3——搜罗数据读取时间。 由此可见，要延长ts，必需采纳高速S/H、MUX、BUF和ADC，以辨别延长t0～t1；经过进步解决器的I/O进度或者采纳DMA来延长t3；于是，增多ADC的单位也可减小ts(因为机组保护所需的模仿信号较多，因而经过增多M来减小ts是一度无比有用的办法)。 为了进一步简化电路设想和调剂，一些半超导体部件厂家将完好的数据搜罗系统集成到一块芯片中，其可以自动实现一切输出通道的数据搜罗任务而无需CPU干涉。这类机件以美国MAXIM公司的MAX125/6和AD公司的AD7874为专人，内中MAX125集成了两组各4路输出通道(4个采样维持器)，存在14位区分率和3 μs的模数转换时间；4×14位双口RAM以及与少数DSP及16/32 位微解决器兼容的并行接口，因而采纳多片MAX125或者AD7874并行任务，将会****地进步微机保护装置的数据搜罗才能，同声简化了电路设想与调剂。 3.3 通讯形式 为了减细微机保护装置中微解决器的累赘，正常不禁它共同承当人 机交互和文档治理使命，而是经过通讯接口与下层治理机或者调剂用微机替换，诸如整定值、采样值演讲、故障演讲、软件测试通知与后果，以及一些实时测量参数等消息。眼前常用的通讯接口有RS-232(需光隔)、RS-422/485以及Bitbus、Arcnet、Lonworks、CAN、GPIB等轻工业广域网。因为后几者应用软件自动完成检错、改错、重发等过失掌握性能，因此在存在较高传输速度的同声也有用地升高了误码率。于是、经过需要用户编程接口，****地简化了通讯硬件的研发任务。在几种轻工业广域网中，CAN的完成形式****为容易，利润****低且作为无主收集，增减结点也无比便当，因此无比适宜在机组保护装置中使用。 跟着电脑技能和虚构仪器技能的长足发展，USB和IEEE 1394高速总线已逐渐变化上述范畴的规范设置装备摆设并遭到越来越多的软软件厂家支撑，因此亦有能够在不久的未来作为X86软件阳台的一全体涌现在微机保护装置中，以一致现部分各类通讯形式直流电阻测量仪 于是，全体嵌入式机件或者工控主板上集成有显现器接口，保护装置能够应用其将调剂消息(如采样值、I/O形态等)和全体实时测量参数(如差流、绕组对于地阻抗、机端视在阻抗、劳苦功高和无功功率等)以及容易故障消息进行当庭显现，既加重了收集载荷，又需要了远比面板上的LED批示更为丰盛的消息，况且还便当了研发调剂进程。 本文章由接地电阻测试仪生产厂家-上海百试电气科技有限公司为您提供！ |
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