一种新型环网柜智能综合测控装置设计

摘要

本发明公开的属于发电保护技术领域，具体为一种新型环网柜智能综合测控装置设计,包括显示模块、指示控制模块、监控模块、测控主体、保护装置、DTU、CT/PT、除湿器、电缆测温故障传感器、开关操作模块、电源模块与光纤，所述测控主体包括通讯模块、CPU、辅助接点一、辅助接点二、远方操控模块、模拟量输入模块、除湿控制模块、测温故障指示模块，所述显示模块、指示控制模块、开关操作模块均与测控主体连接，所述保护装置与辅助接点一连接，本发明，应用场合为配电环网柜内部，电磁干扰强、环境恶劣，本装置采取高标准设计，能够克服了开关柜内高电压、大电流的强电场、强电磁辐射、高频噪声和谐波的干扰问题。

说明书

技术领域

本发明涉及发电保护技术领域，具体为一种新型环网柜智能综合测控装置设计。

背景技术

环网柜内部，检测、控制的二次设备种类多，有保护装置、DTU、仪表室里的除湿器、电缆故障传感器，还有各种电器接线，如CT/PT接线、开关操作机构的接线等，柜内走线复杂，厂家的生产任务工作量巨大，并且材料成本、人工成本开销很大。并且，很多检测、控制设备的状态，只能就地检查，不具备远传到辅助监控后台的功能，对设备的安全运行造成不利影响。因此，需要开发设计一种可以降低厂家生产工作量，节省成本，提升环网柜稳定运行的智能综合测控装置，提升运行维护的便利性，提高配电网运行的可靠性和供电质量，降低劳动强度，保证用电安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型环网柜智能综合测控装置设计，以解决上述背景技术中提出的柜内走线复杂，材料成本、人工成本开销很大，不具备远传到辅助监控后台的功能，对设备的安全运行造成不利影响的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型环网柜智能综合测控装置设计,包括显示模块、指示控制模块、监控模块、测控主体、保护装置、DTU、CT/PT、除湿器、电缆测温故障传感器、开关操作模块、电源模块与光纤，所述光纤19与电缆测温故障传感器16连接，所述测控主体包括通讯模块、CPU、辅助接点一、辅助接点二、远方操控模块、模拟量输入模块、除湿控制模块、测温故障指示模块，所述显示模块、指示控制模块、开关操作模块均与测控主体连接，所述保护装置与辅助接点一连接，所述DTU与辅助接点二、远方操控模块连接，所述模拟量输入模块与CT/PT连接，所述除湿控制模块与除湿器连接，所述测温故障指示模块与电缆测温故障传感器连接，所述CPU的引脚与FLASH、JTAG、WIFI、EEPROM、SRAM、RTC、USB、DOG连接，所述Wifi采用UG5681模块，实现与其他节点的无线通信，所述通讯模块包括RS232与Ethernet,所述CPU与RS232、Ethernet连接，所述RS232接口使用的是MAX3232ESE芯片，所述Ethernet接口使用的是DM9000BI芯片，所述RS232与监控模块通过串口连接，所述Ethernet与监控模块通过以太网连接，所述电源模块采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V交流电转换成5V和12V电压，12V留着备用，其中5V电压通过线性稳压芯片MIC29502BU转换为3.3V，供给以太网网络接口电路其他用电器件，3.3V电压通过隔离电源芯片B0305提供5V隔离电源给485网络接口供电，所述485网络接口使用的是ADM2483芯片，3.3V电压通过线性电压调节芯片LM1117-ADJ转换为1.5V和1.9V，分别给Wifi和CPU供电，所述JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备。

优选的，所述ADM2483芯片是带隔离的增强型RS-485收发器，它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器和一个三态输入的差分接收器，其最高传输速率可达500Kbps，逻辑端兼容3V/5V工作电源，总线端5V供电。

优选的，所述MAX3232ESE芯片是串口逻辑电平转换芯片，RS232接口是与外部串口设备通信的通道，所述DM9000BI芯片是一个完全一体化的cost-effective Industrial-grade 48引脚的单芯片快速以太网控制器，它和RJ45连接器HR911103A组成的主处理器与外部以太网设备之间通信。

优选的，所述显示模块包括一块彩屏液晶、运行灯、告警灯、分位灯、合位灯，九个操作按键：复位、确认、取消、上、下、左、右、加、减，可以通过按键，设置装置的通讯参数、运行参数、告警参数等，实现装置的人机交互，显示环网柜的实时状态，提高安全运行的效率。

优选的，所述指示控制模块包括两个控制按键：分闸、合闸，两个旋钮：除湿、远方/就地，可以本地控制断路器的分闸、合闸，保证线路的正常运行，还可以通过除湿旋钮，将除湿切换为手动、自动。

所述CPU为MK60DN512ZVLQ10芯片，是装置的主控芯片，100M的时钟频率，内部flash空间512k，ram空间128k，具有七个串口，开入开出管脚可配置。

所述辅助接点一与辅助接点二通过航插线束、环网柜的保护、DTU上，可以解决柜内布局繁琐，走线复杂的问题。所述辅助接点一与辅助接点二包括开入：分闸允许、合闸允许、远方合闸、远方分闸、合闸位、分闸位、低气压闭锁、隔离位置、接地位置等等，包括开出：故障输出、远方位置、低气压闭锁位置、开关合位、短路故障、低气压报警。

所述线束为测控主体和外部其他模块，均通过航插线束进行连接，接线便利，出错的可能性大大降低。

所述除湿控制模块具有两路除湿功能，包含智能除湿监测功能，可以通过除湿旋钮，切换手动除湿、自动除湿；可以监测仪表箱温湿度、电缆室温湿度，并智能除湿；并将实时状态显示在液晶上，直观、方便。

所述测温故障指示模块用于采集线路A、B、C相的故障信号，反馈过热、或者正常状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明安装在环网柜中，具有一个多功能面板、液晶，可以全面的显示当前环网柜的各种实时状态，如开关模拟指示、位置，电压电流，电缆温度，温湿度、除湿信息，各种运行、告警信息。

2)本发明，具有多个开入信号，经过DC24V/48V的光电隔离，事件顺序记录(SOE)分辨率≤2ms，遥信防抖时间10ms～1000ms可设置，本发明，具有多个开出信号，输出方式：有源输出或空接点，脉冲输出，脉宽0～60秒可设置，输出接点容量：DC24V/16A。

3)本发明，可以连接监控后台，支持IEC101/IEC104规约，可以通过监控后台，对装置进行对时、测量量读取、遥信量读取，SOE事件读取，历史数据查看，可以遥控装置分合闸，读取装置故障时的录波波形。

4)本发明，可以在检测到电压电流故障时，对线路电压、电流、开关位置进行录波，录波点数不少于96点，录波格式为comtrade格式，方便工作人员检查、分析环网柜的运行状态。

5)本发明，具有装置自检功能，控制器在上电启动时对关键硬件回路和定值区进行自检，在正常运行时定时自检。自检的对象包括定值区、电源系统、控制回路、开出回路、模拟信号采样通道、E2PROM、储能电容或蓄电池等各部分。自检异常时，点亮异常告警指示灯，闭锁跳合闸回路，并且上送报警信息。

6)本发明，应用场合为配电环网柜内部，电磁干扰强、环境恶劣，本装置采取高标准设计，能够克服了开关柜内高电压、大电流的强电场、强电磁辐射、高频噪声和谐波的干扰问题。

附图说明

图1为本发明系统逻辑框图；

图2为本发明硬件逻辑框图；

图3为本发明端子布局图。

图中：1显示模块、2指示控制模块、3监控模块、4通讯模块、5CPU、6辅助接点一、7辅助接点二、8远方操控模块、9模拟量输入模块、10除湿控制模块、11测温故障指示模块、12保护装置、13DTU、14CT/PT、15除湿器、16电缆测温故障传感器、17开关操作模块、18电源模块、19光纤。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种新型环网柜智能综合测控装置设计,包括显示模块1、指示控制模块2、监控模块3、测控主体、保护装置12、DTU13、CT/PT14、除湿器15、电缆测温故障传感器16、开关操作模块17、电源模块18与光纤19，所述光纤19与电缆测温故障传感器16连接，所述测控主体包括通讯模块4、CPU5、辅助接点一6、辅助接点二7、远方操控模块8、模拟量输入模块9、除湿控制模块10、测温故障指示模块11，所述显示模块1、指示控制模块2、开关操作模块17均与测控主体连接，所述保护装置12与辅助接点一6连接，所述DTU13与辅助接点二7、远方操控模块8连接，所述模拟量输入模块9与CT/PT14连接，所述除湿控制模块10与除湿器15连接，所述测温故障指示模块11与电缆测温故障传感器16连接，所述CPU5的引脚与FLASH、JTAG、WIFI、EEPROM、SRAM、RTC、USB、DOG连接，所述Wifi采用UG5681模块，实现与其他节点的无线通信，所述通讯模块4包括RS232与Ethernet,所述CPU5与RS232、Ethernet连接，所述RS232接口使用的是MAX3232ESE芯片，所述Ethernet接口使用的是DM9000BI芯片，所述RS232与监控模块3通过串口连接，所述Ethernet与监控模块3通过以太网连接，所述电源模块18采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V交流电转换成5V和12V电压，12V留着备用，其中5V电压通过线性稳压芯片MIC29502BU转换为3.3V，供给以太网网络接口电路其他用电器件，3.3V电压通过隔离电源芯片B0305提供5V隔离电源给485网络接口供电，所述485网络接口使用的是ADM2483芯片，3.3V电压通过线性电压调节芯片LM1117-ADJ转换为1.5V和1.9V，分别给Wifi和CPU5供电，所述JTAG接口访问CPU5的内部寄存器和挂在CPU5总线上的设备。

其中，所述ADM2483芯片是带隔离的增强型RS-485收发器，它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器和一个三态输入的差分接收器，其最高传输速率可达500Kbps，逻辑端兼容3V/5V工作电源，总线端5V供电。

所述MAX3232ESE芯片是串口逻辑电平转换芯片，RS232接口是与外部串口设备通信的通道，所述DM9000BI芯片是一个完全一体化的cost-effective Industrial-grade 48引脚的单芯片快速以太网控制器，它和RJ45连接器HR911103A组成的主处理器与外部以太网设备之间通信。

所述显示模块1包括一块彩屏液晶、运行灯、告警灯、分位灯、合位灯，九个操作按键：复位、确认、取消、上、下、左、右、加、减，可以通过按键，设置装置的通讯参数、运行参数、告警参数等，实现装置的人机交互，显示环网柜的实时状态，提高安全运行的效率。

所述指示控制模块2包括两个控制按键：分闸、合闸，两个旋钮：除湿手动/自动、远方/就地，可以本地控制断路器的分闸、合闸，保证线路的正常运行，还可以通过除湿旋钮，将除湿切换为手动、自动。

所述CPU5为MK60DN512ZVLQ10芯片，是装置的主控芯片，100M的时钟频率，内部flash空间512k，ram空间128k，具有七个串口，开入开出管脚可配置。

所述辅助接点一6与辅助接点二7通过航插线束、环网柜的保护、DTU上，可以解决柜内布局繁琐，走线复杂的问题。所述辅助接点一6与辅助接点二7包括开入：分闸允许、合闸允许、远方合闸、远方分闸、合闸位、分闸位、低气压闭锁、隔离位置、接地位置等等，包括开出：故障输出、远方位置、低气压闭锁位置、开关合位、短路故障、低气压报警。

所述线束为测控主体和外部其他模块，均通过航插线束进行连接，接线便利，出错的可能性大大降低。

所述除湿控制模块10具有两路除湿功能，包含智能除湿监测功能，可以通过除湿旋钮，切换手动除湿、自动除湿；可以监测仪表箱温湿度、电缆室温湿度，并智能除湿；并将实时状态显示在液晶上，直观、方便。

所述测温故障指示模块11用于采集线路A、B、C相的故障信号，反馈过热、或者正常状态。

工作原理：本装置安装在环网柜内门面板上，通过通讯模块4中的RS232串口与主控单元通讯，可以修改装置的参数，也可以控制装置环网柜分合闸等，装置通过IEC101/IEC104通讯协议，与监控模块3通讯，运维人员可以通过监控模块3，实时检查环网柜的状态，控制环网柜的运行，本装置的辅助接点一6与辅助接点二7(遥信)，通过航插线束与保护装置12、DTU13进行交互，主要包含的遥信有：断路器分位、合位，远方就地，弹簧未储能，低气压闭锁、告警，滴到位置，隔离位置，本装置通过航插线束，采集CT/PT14的电压电流的模拟量，在CPU5内部进行计算、处理，给出实时的测量值，本装置，通过RS232或者RS485与电缆室/仪表室的除湿器15建立通讯，获得实时的温湿度信息，并实时控制柜内的温湿度，通过光纤19与电缆测温故障传感器16进行通讯，获取实时状态，并显示到显示模块1中，本装置通过航插线束，与操作机构进行连接，线束包括低气压线束、断路器辅助线束、隔离开关线束、借电开关辅助线束、分合闸线圈、手动操作连锁、储能电机辅助等等。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。