1.2 主处理器选型
主处理器采用Freescale公司45纳米QorIQ系列的P2020,有优异的单线程性能功耗比,适用于网络、电信、军事以及工业市场中的各种应用。该通信处理器具有两个高性能Power Architecture® e500内核,每个内核的运行频率为1.33 GHz ,自带32 KB L1缓存、512 KB L2缓存, 支持32/64位DDR2和DDR3,同时支持纠错码。
P2020的外设丰富,带有4个高达3.125 GHz 的SerDes、两个PCI Express接口、两个SerialRapidIO 接口、两个SGMII接口、两个高速USB控制器。作为主保护最核心的部分,此款处理器提供了一个强大的硬件平台,特别适用于通信高度集成与大规模数据处理,为智能微网保护提供充足的资源保障,并且为今后的扩展预留有较大的提升空间。
1.3 数据总线设计
智能微网保护处理的GOOSE与SV数据总量是巨大的,但不同小系统处理的数据量是不同的,需要根据需求来配置不同数量的插件。各个插件采集的数据都通过相同的接口由数据总线上送主处理器处,这就要求该数据总线具有高速、共享、可配置的特性。无论应用于数字化变电站或是传统变电站,数据总线上的智能插件都要求配置灵活,并具有可扩展性。
数据总线由FPGA加上MLVDS的方式构成:FPGA采用Xilinx公司Spartan-6系列的XC6SLX25T芯片,它集成了24051个逻辑单元, 936Kbits的RAM块,以及38个 DSP48A1单元,内置1路PCI-E硬核;MLVDS芯片采用TI公司的SN65MLVD080芯片,可提供8路半双工的250Mbit的物理通道。
每个插件都配有FPGA和MLVDS芯片,FPGA进行数据编码与解码的工作,SN65MLVD080在总线板上组成的总线方式的物理通道,将主处理器与GOOSE、SV插件的数据相互传输。这样的硬件平台设计使得保护的适应性增强,具有很高的冗余度。
1.4 软硬件可靠性设计
可靠性在软硬件2个方面都有考虑,确保装置的正确运行。软件方面主要是对关键电路与核心器件进行监测,包括:开入、开出返读,电源状态监视,A/D基准判断,内存(RAM)与定制区(EEPROM)的正反码CRC校验等。发现任何问题,都会立即闭锁出口继电器,发出告警信号,并生成事件记录上送。
硬件方面从器件的选择和回路的双重化配置来保障可靠性:所有设计都采用工业级器件,并充分考虑降额应用,降低其发热和功耗,控制元器件的失效率,延长其有效生命周期。采用双电源、双采样等冗余设计,防止关键电路上的失效影响了整体运行,双CPU互为闭锁出口回路减少了单一元器件失效而造成的误动。