就DSP芯片与CPLD芯片的可靠性比较而言,DSP的外围接口繁多,输入信号有模拟和数字,电压有模拟电压和数字电压,CPLD只有数字接口,电压单一,受外界干扰损坏的可能性比DSP小的多。另外,CPLD状态机含有多个进程,就相当于包含有并行运算的“多CPU”功能,对不合格的输入,裁决状态机输出0。因此,笔者认为,双CPU控制硬件冗余设计远不如CPLD状态机的控制接口可靠性高。
结论
用Altera公司的MAX7000系列的EMp7128SLC84-15实现继电保护控制接口,与TMS320F240DSP芯片总线直接相连,DSP执行合闸或分闸多重命令时,不需要插入等待周期,只需要连续执行3条合闸或分闸指令,CPLD状态机就能立即决定是否允许总执行命令通过。试验表明: 用CPLD实现的继电保护控制接口具有速度快,占用硬件体积小,接口简单,可靠性高等特点。
该接口应用到基于TMS320F240的高压开关柜数字综合保护装置中,随KJ118型矿用变电所远程监控系统于2003年10月在徐州矿务局旗山煤矿井下采区变电所投运,进行工业性试验,正常运行至今已超过半年以上。采区变电所现场高爆开关就地人工分合闸操作、地面主机遥控命令分合闸以及故障保护跳闸试验表明,从未发生因高压开关分合闸操作等强电磁干扰引起CPU程序出轨而误动,表现出非常高的可靠性。
文中用全新的CPLD状态机方法研究微机保护系统的控制可靠性问题,对于瞬变干扰信号有很强的滤波性。虽然从防范微机保护系统程序出轨采用一些软件措施有一定效果,但是并不能真正解决程序出轨期间控制口的失控问题,而文中提出的CPLD状态机控制接口真正解决了这一问题,可以推广到各种微机控制系统的抗干扰控制接口设计中去。