基于Freescale Kinetis L系列的故障指示器方案

方案简介
线路故障指示器是一种安装在架空线路上、电力电缆及开关柜母线排上，用于指示故障电流通路的装置。一旦线路发生短路，巡线人员可借助指示器上的红 {MOD}报警显示，迅速确定故障区段、分支、及故障点。但传统故障指示器查找故障还必须依靠人力从变电站开始一部分一部分的查看，自动化水平不高，本方案采用无线通讯方式，将现场的故障指示器的信息送给监控中心（如配电管理系统），实时监测线路的各种运行状态，进一步提高故障处理能力，缩短处理时间。国家电网在未来三年（2015-2017年）计划投入1200亿人民币用于电网改造，主要针D,E类用户（郊区及农村），200亿投入于配电自动化改造。在这个时机，国网电科院讨论制定了国家电网公司企业标准：配电线路故障监测终端技术规范，该规范预计在2013年年底发布，无疑对故障指示器的智能化也会做一个规范。产品性能的提升意味着对主控MCU的要求也会提高，本方案采用Freescale Kinetis L系列作为主控MCU，在处理速度和功耗方面比起传统方案的MSP430 和PIC优势尽显。
本演示板可以实现的主要功能演示包括：交流信号的采样，信号判断处理，LED指示，无线通信。


系统结构
2.png (257.2 KB, 下载次数: 0) 下载附件 2014-9-16 09:12 上传


方案优势
1, 作为MCU销售的附加值，利尔达提供给用户一个具备新型无线故障指示器基本功能的演示板, 可以提供给客户快速上手测试基于M0+内核Freescale Kinetis L 系列在此应用上的优势。简化了了客户重新画板，移植程序去验证MCU性能的麻烦步骤。
2, 与传统的故障指示器不同的是，传统故障指示器判断故障的方式是通过外部大量的模拟逻辑器件， MCU只是负责简单的信号处理,抗干扰性和精度差。而利尔达方案是采用MCU内部ADC来实现全周波的采样，对波形有完整的高精度分析，对故障的诊断更精确，是未来新型指示器的发展方向，且Kinetis L系列比传统故障指示器采用的MCU，如MSP430，PIC等8bit 16bit微控制器，有更快主频和更低的功耗，既有32bit机的高速处理能力，又有8bit机的低功耗特性。


特性
1，        采用低功耗高性能的基于M0+内核的MKL02Z8VFM4作为主控MCU
2，        无线部分采用CC1101的芯片
3，        可扩展的SPI接口颗外接利尔达无线模块4310N01。
4，        按键（数字量输入）
5，        LED指示灯功能
6，        继电器（数字量输入）
7，        电流互感器
8，        电阻分压网络（模拟输入）
9，        外部扩展的IIC，UART接口
10，        电源部分我们采用了电池直流供电，电池插座附近跳线可以割断背面PCB线串联电流表测量功能。


特别说明：因为各故障指示器厂家取电方式不一样，有电池、太阳能电池板、CT等取电方式，所以电源的前端滤波，保护、模拟电路判断部分，不在我们的设计范畴之内。即被动EMC保护电路是要沿用各故障指示器厂家先前的产品设计。