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1、10申请公布号CN104064070A43申请公布日20140924CN104064070A21申请号201410324458222申请日20140709G09B9/00200601G09B23/1820060171申请人国家电网公司地址100031北京市西城区西长安街86号申请人江苏省电力公司江苏省电力公司生产技能培训中心北京殷图仿真技术有限公司72发明人陈剑李世倩傅洪全陶红鑫74专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103代理人孙仿卫项丽54发明名称智能化模拟断路器57摘要本发明涉及一种智能化模拟断路器，设置于在电力系统的继电保护与综合自动化实训系统中用于进行仿真，其分别与仿真主机。
2、和智能终端相连接，其包括模拟断路器和智能插件；智能插件包括具有ARM和DSP双CPU架构的处理芯片、与处理芯片相连接的开入开出电路；处理芯片包括写有ARM程序的ARM核和写有DSP程序的DSP核，DPS核通过光纤与仿真主机相信号连接，ARM核通过光纤与智能终端相信号连接；开入开出电路通过接口电路与模拟断路器相连接。采用本发明的智能化模拟断路器，仿真主机通过光纤知晓模拟断路器开关状态，也可以下发多种控制模拟断路器的命令，从而满足实训仿真的需要；通过光纤的连接，解决了电缆连线的弊端，节约电缆，而且保证通讯的可靠性。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发。
3、明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104064070ACN104064070A1/1页21一种智能化模拟断路器，设置于在电力系统的继电保护与综合自动化实训系统中用于进行仿真，其分别与仿真主机和智能终端相连接，其特征在于其包括模拟断路器和智能插件；所述的智能插件包括具有ARM和DSP双CPU架构的处理芯片、与所述的处理芯片相连接的开入开出电路；所述的处理芯片包括写有ARM程序的ARM核和写有DSP程序的DSP核，所述的DPS核通过光纤与所述的仿真主机相信号连接，所述的ARM核通过光纤与所述的智能终端相信号连接；所述的开入开出电路通过接口电路与所述的模拟断路器相连接。2根。
4、据权利要求1所述的智能化模拟断路器，其特征在于所述的处理芯片还包括写有是否正在仿真的仿真状态标识的共享RAM，所述的共享RAM分别与所述的ARM核和DSP核相连接。3根据权利要求1所述的智能化模拟断路器，其特征在于所述的开入开出电路包括连接于所述的处理芯片和所述的接口电路之间的可编程芯片。4根据权利要求1所述的智能化模拟断路器，其特征在于所述的DSP核连接有千兆以太网接口，所述的千兆以太网接口与所述的仿真主机的光纤口通过所述的光纤相连接；所述的ARM核连接有百兆以太网接口，所述的百兆以太网接口与所述的智能终端的光纤口通过所述的光纤相连接。权利要求书CN104064070A1/4页3智能化模拟断。
5、路器技术领域0001本发明涉及一种用于进行电力系统实训仿真的智能化模拟断路器。背景技术0002模拟断路器是电力系统继电保护与综合自动化实训系统中不可缺少的一个重要组成部分。如附图1所示，现有的模拟断路器通过电缆分别和仿真主机和智能终端相连，其主要功能如下1、仿真主机仅仅通过采集模拟断路器的辅助触点，知晓模拟断路器的开关状态；2、智能终端将跳合闸命令发到模拟断路器，由模拟断路器来模拟断路器的工作情况。0003上述现有的模拟断路器主要存在下列问题1、仿真主机和模拟断路器通讯信号过于简单，仅限于模拟断路器的开关状态信号，不能满足实训仿真的需要，如进行“断路器拒动”等功能的模拟；2、如果加强仿真模拟功。
6、能，则通过电缆连接的触点类型大量增加，电缆连线众多，接线非常复杂；3、仿真主机和模拟断路器经常分开放置，相距很远，大量电缆将给现场布线带来不便，可靠性受影响；4、智能终端与模拟断路器也是分开放置，电缆连线众多，接线复杂，如果距离很远，大量电缆将给现场布线带来不便，可靠性受影响。发明内容0004本发明的目的是提供一种能够模拟多种功能且接线简单、通讯可靠的智能化模拟断路器。0005为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种智能化模拟断路器，设置于在电力系统的继电保护与综合自动化实训系统中用于进行仿真，其分别与仿真主机和智能终端相连接，其包括模拟断路器和智能插件；所述的智能插件包括具有ARM和DSP。
7、双CPU架构的处理芯片、与所述的处理芯片相连接的开入开出电路；所述的处理芯片包括写有ARM程序的ARM核和写有DSP程序的DSP核，所述的DPS核通过光纤与所述的仿真主机相信号连接，所述的ARM核通过光纤与所述的智能终端相信号连接；所述的开入开出电路通过接口电路与所述的模拟断路器相连接。0006所述的处理芯片还包括写有是否正在仿真的仿真状态标识的共享RAM，所述的共享RAM分别与所述的ARM核和DSP核相连接。0007所述的开入开出电路包括连接于所述的处理芯片和所述的接口电路之间的可编程芯片。0008所述的DSP核连接有千兆以太网接口，所述的千兆以太网接口与所述的仿真主机的光纤口通过所述的光纤。
8、相连接；所述的ARM核连接有百兆以太网接口，所述的百兆以太网接口与所述的智能终端的光纤口通过所述的光纤相连接。说明书CN104064070A2/4页40009由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点1、采用本发明的智能化模拟断路器，仿真主机可以通过光纤知晓模拟断路器开关状态，也可以下发多种控制模拟断路器的命令，从而对模拟断路器进行智能化管理，使其能够模拟多种功能，满足实训仿真的需要2、本发明的智能化模拟断路器与仿真主机通过光纤连接，解决了长距离电缆连线的各种弊端，不仅节约了大量电缆，而且两设备相距1公理以内都能保证通讯的可靠性；3、智能终端可以通过光纤对智能化模拟断路器发送指令，。
9、用一对光纤能传输所有的开入、开出量信息，不仅节约了大量电缆，而且两设备相距1公理以内都能保证通讯的可靠性。附图说明0010附图1为现有的模拟断路器的示意图。0011附图2为本发明的智能化模拟断路器的示意图。0012附图3为本发明的智能化模拟断路器的智能插件的结构框图。0013附图4为本发明的智能化模拟断路器的工作流程图。具体实施方式0014下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。0015实施例一参见附图2所示。电力系统的继电保护与综合自动化实训系统是用于对智能变电站运行维护人员进行培训所使用的系统，一种设置于在该系统中用于进行仿真的智能化模拟断路器，包括模拟断路器和智能插件，其分别通过光。
10、纤与仿真主机和智能终端相连接。0016参见附图3所示，智能插件包括处理芯片、与处理芯片相连接的开入开出电路。0017处理芯片为具有ARM和DSP双CPU架构的芯片，本实施例中选用OMAPL138芯片，其包括写有ARM程序的ARM核、写有DSP程序的DSP核、仅供ARM核访问的ARMRBL、仅供DSP核访问的DSPRBL、分别与ARM核和DSP核相连接以供访问的共享RAM。ARM核及其所连接的模块和接口构成ARM子系统，而DSP核及其所连接的模块和接口构成DSP子系统。共享RAM中写有是否正在仿真的仿真状态标识。0018开入开出电路通过接口电路与模拟断路器相连接，开入开出电路包括连接于处理芯片和。
11、接口电路之间的可编程芯片。0019由于处理芯片包括ARM子系统和DSP子系统，因而软件设计分为ARM子系统的软件设计和DSP子系统的软件设计，对应ARM和DSP分别是不同的指令集和编译器。ARM子系统主要用于实现与智能终端的通信，其采用GOOSE协议，并采用嵌入式LINUX操作系统。LINUX操作系统具有强大可定制，体系结构灵活且易于裁剪。嵌入式LINUX的软件部分需要完成UBL移植，UBOOT移植，LINUX内核移植和文件系统的移植。DSP子系统用于实现与仿真主机、与模拟断路器信号交换数据，DSP子系统的软件设计采用无操作系统，用TI公司提供的CCS软件进行设计。OMAPL138芯片为ARM。
12、DSP双CPU架构的处理芯片，其内部有128KB的共享内存可作为双方缓存数据，增加了两个核之间的中断，共计7个中断，其中ARM子系统有5个DSP中断事件，DSP子系统有2个ARM中断，ARM和DSP使用系统控制模块中说明书CN104064070A3/4页5的INTGEN寄存器相互中断，实现通信。该OMAPL138处理芯片的启动过程如下1、开机上电，在BOOT管脚上配置的启动方式被锁定采样到SYSCFG模块的BOOTCFG寄存器，从而确定处理芯片的启动方式；2、该处理芯片的启动默认值是ARM核休眠，DSP核使能。所以这时候DSP核启动，DSP核从片内DSPL2ROM处读取指令执行，这里有已经固化。
13、的仅DSP核可以访问的ROMBLOADER，简称DSPRBL；3、DSP核的RBL做一些简单的初始化后，就通过PSC模块使能ARM核，休眠自己。然后ARM核从片内的RAMLOCALROM处读取指令并执行，这里面有已经固化好的ARMROMBOOTLOADER，简称ARMRBL；4、ARM核的RBL做一些初始化后，根据BOOTCFG寄存器的设定，从指定的地方读取用于启动UBOOT的BOOTLOADER，即UBOOTBOOTLOADER，简称UBL；5、当ARMRBL读取到UBL后就根据其AIS格式中的命令初始化、加载并运行UBL。然后UBL加载运行UBOOT，UBOOT根据启动参数启动LINUX，。
14、LINUX根据启动参数加载根文件系统；6、这时ARM核上的LINUX就运行起来了，但DSP核还处于休眠状态。在LINUX经过一系列初始化后会执行跟文件系统中/ETC/PROLE的指令。在这里添加插入DSPLINK内核模块的命令，就会在/DEV目录下产生一个叫DSPLINK的设备文件。这个DSPLINK内核模块就是通过前面所说的中断和PSC设定就可以完成与DSP核的通信与控制。00207、然后再执行ARM核的程序，在ARM核程序中使用DSPLINK的库函数来访问DSPLINK设备，从而在用户空间实现对DSP核的控制与通信。ARM核程序中使用DSPLINK库函数加载DSP端的应用程序到内存，使用D。
15、SPLINK的PROC函数启动DSP核，然后ARM核和DSP核就都各自独立运行起来了，通过DSPLINK来进行通信。0021系统启动后，可以进行所需的模拟断路器的仿真，此时仿真主机可以通过光纤向该智能化模拟断路器发送仿真控制命令来进行仿真，也可以采集智能化模拟断路器的开关状态。智能终端则可以通过光纤向该智能化模拟断路器发送变位命令。0022参见附图4所示，智能插件的ARM子系统的工作过程为ARM核的程序启动DSP核的程序后，开启中断，开如下步骤步骤1查询共享RAM中的仿真状态标识，一直要等到仿真状态标识为正在仿真标识后，进行步骤2；步骤2查询智能终端的光纤口，查询是否收到包含变位信号的GOOS。
16、E数据包，如果收到GOOSE数据包，则根据GOOSE数据包中的配置信息或默认设置解GOOSE数据包，将解完后的变位信号写入共享RAM中，并通过DSPLINK中断DSP，DSP响应中断，将变位开出信号通过连接模拟断路器的接口电路送给模拟断路器。然后ARM程序再重复以上过程，又从步骤1开始。0023其中ARM子系统使用了3个DSP中断事件，分别是1、GOOSE数据包配置中断，该中断让ARM核从共享RAM中的相应位置读入GOOSE配置数据及正在仿真标识等等信息；2、仿真GOOSE数据包中断，该中断让ARM核从共享RAM中相应位置读入仿真主机要发送的GOOSE数据包，或者根据GOOSE数据包的配置数据。
17、，通过光纤口发送出去；3、停止仿真中断，该中断让ARM核知道，仿真已停止，仿真状态标识由正在仿真标识变为停止仿真标识，ARM核的说明书CN104064070A4/4页6程序进入等待仿真开始的状态。0024DSP子系统工作过程为DSP核端程序运行后，先做一些初如化工作，如初如化仿真主机光纤口等等，然后不停读仿真主机光纤口，等待仿真主机发送过来的配置数据，配置数据包括对智能化模拟断路器的配置以及GOOSE数据包的配置信息，当配置数据交换完后，仿真主机马上开始启动仿真，仿真开始。DSP核程序在收到GOOSE数据包的配置后，会将GOOSE数据包的配置数据和正在仿真标识写入共享RAM中，并通过DSPLI。
18、NK中断通知ARM核。仿真开始后，每个仿真步长中，仿真主机都会同步地向每个仿真主机光纤口发送包含命令的数据，DSP核端程序循环读取仿真主机光纤口，收到新的数据包后，根据数据包类型进行分别处理。这里接收的数据包主要分为3类1、开出量数据包收到开出量数据包后，智能插件通过连接模拟断路器的接口电路将开出量信号对应地送给模拟断路器；2、仿真GOOSE数据包收到仿真GOOSE数据包后，DSP核端程序写入共享RAM中，并通过DSPLINK中断通知ARM核；3、停止仿真数据包收到停止仿真数据包后，本次仿真结束，仿真主机停止仿真，DSP核端程序通过DSPLINK中断通知ARM核仿真结束后，重新初如化自己，然后。
19、不停读仿真主机的光纤口，等待仿真主机发送过来的配置操作，进行下一次新的仿真。0025DSP核使用了1个ARM中断事件，当收到ARM中断后，DSP进入中断程序，DSP核从共享RAM中相应位置读入数据，将变位开出信号通过连接模拟断路器的接口电路发送给模拟断路器。0026上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。说明书CN104064070A1/3页7图1图2说明书附图CN104064070A2/3页8图3说明书附图CN104064070A3/3页9图4说明书附图CN104064070A。