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断路器智能终端模块化设计方案 徐显明，张振兴，彭攀，秦海晶，王天祥 （西安西电高压开关有限责任公司，陕西 西安 710018） 摘要：提出了一种智能化变电站断路器智能终端的硬件模块化设计思路和实现方案。本方案符合智能化变电站对开关的智能化要求，支持IEC61850协议，装置硬件采用模块化设计方案，板卡更容易维护和更换，任何一个模块故障或检修时，不影响其它模块的正常工作。 关键词：断路器；智能终端；模块化；IEC61850 Design of Intelligent Controlling for Circuit Breaker Based on IEC61850 ZHANG Zhen-xing, WU Jiang-bo, REN qiang, WANG Tian-xiang XIAN XD HIGH VOLTAGE APPAPATUS CO.,LTD, Xian 710018,China Abstract: The design and realization of a new intelligent controller for circuit breaker based on μs/OS2II embedded operate system and S3C2440ARM was presented. It has 10/100M adapted Optical Ethernet, which support IEC61850.The design of hardware and software of embedded system were introduced. The results of industrial tests show that this intelligent controller has high reliability, the results of experiment has achieved to anticipation request. Key words: circuit breaker; μC/OS-Ⅱ; IEC61850; intelligent controller 1 引言 在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，变电站自动化技术即将进入数字化新阶段。而断路器智能终端是实现高压开关智能化，适应基于IEC61850数字化变电站的关键部分[1]。本文从硬件方面采用模块化设计为核心思想设计断路器智能终端，可实现变电站对电网中高压开关设备的电力参数进行采集和监视，并通过光纤将各种参数传入保护和测控，以便对系统进行及时调度。该控制器支持IEC61850协议，具有多个10/100M自适应光纤以太网口，硬件采用模块化设计方案，板卡更容易维护和更换，且允许带电插拔，任何一个模块故障或检修时，不影响其它模块的正常工作。 2 硬件设计 对断路器进行控制是变电站继电保护的核心内容之一，继电保护装置通过对采集到的系统模拟量进行分析，确定系统是否发生了故障，是否应该跳开断路器，能不能让断路器重新合上等，智能终端作为断路器的控制装置，其可靠性对断路器的正常工作起着至关重要的作用。为了保证较高的可靠性，在硬件设计上，采用模块化设计方案将各功能部件分开设计，各模块插件间通过母线背板连接，相互之间通过内部总线通信，使得各插件位置可互换，装置的功能可灵活配置；而且在硬件设计上将强电部分和弱电部分分开，弱电部分采用背板总线方式，强电回路直接从插件上出线，进一步提高了硬件的可靠性和抗干扰性。整个智能终端硬件分为电源模块，主管理板模块，GOOSE模块，DI开关量输入模块，DO开关量输出模块，操作箱模块，扩展模块，其硬件模块结构如图1所示。 图1 智能终端硬件模块图 2.1 电源模块设计 此模块为直流逆变电源插件。直流220V或110V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出智能控制器装置需要的直流电压即5V，24V。两组电压均不共地，采用浮地方式，同外壳不相连。5V为各模块处理器系统提供工作电源；24V为开出板模块和操作板模块提供继电器的驱动电源，装置内部使用。 2.2 管理板模块设计 此模块插件是装置的必备插件，采用了处理速度快、功能强大的32位CPU之ARM9系列S3C2440芯片,其硬件主要配置有数据记录功能的大容量的 RAM 及 FLASH芯片；1个串口UART供调试接PC机使用，通过超级终端可以显示硬件的运行状态；1个USB口供下载程序使用；2 个 100M 光以太网外部接口（SC接口，波长1300nm的多模光纤）、1个 10/100M 电以太网（RJ45 接口），其中光以太网为运行接口，电以太网为测