CN101902077A

CN101902077A - 变电站运行数据监测及报警系统

Info

Publication number: CN101902077A
Application number: CN2010102251222A
Authority: CN
Inventors: 谢国强; 包新苗; 郁佳祺
Original assignee: HANGZHOU JIAOLIAN ELECTRIC ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Freshpower Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2010-12-01

Abstract

本发明涉及一种变电站运行数据监测及报警系统，目的是提供一种实时性良好、具有远程检测功能、智能化程度高的变电站运行数据监测及报警系统；包括安装在各变电站用以采集各变电站的各种运行数据的信息采集器、安装在各变电站并与信息采集器相连的信息汇集器、运行维护服务器、值班电脑终端，运行维护服务器与各个变电站的信息汇集器通过无线通讯网进行通讯连接；运行维护服务器与值班电脑终端通过互联网通信连接。通过无线网络进行报警、故障分析、电量统计，一机多用，减少了故障维护时间，有利于电能调度，提高了供电质量。

Description

变电站运行数据监测及报警系统

技术领域

本发明涉及电力设备领域，更具体的说，本发明是关于电力设备自动化管理的一种变电站运行数据监测及报警系统。

背景技术

目前，传统的变电站，采用专人值班或定时巡检的方式进行现场监管，存在实时性差、无远程检测功能；一旦发生故障或其他异常情况，无法第一时间作出响应。随着无线电通讯技术及自动化管理技术的发展，将各变电站的运行状态、运行数据、故障情况通过无线网络进行集中检测、集中维护；少量的投资就可大大提高各变电站运行可靠性，缩短故障时间。

中国专利局于2007年9月5日公开了一份CN101030710A号文献，名称为小区变电所多功能监测系统，该系统将防盗、火灾、SF6气体、氧气、变压器超温、电缆超温传感器分别与信号放大单元连接,信号放大单元与A/D转换单元连接,A/D转换单元与主控微处理CPU连接,主控微处理CPU分别与RAM存储单元、语音模块单元、显示单元、风机控制单元、GSM、GPRS手机模块单元连接,语音模块单元与功放单元连接,显示单元与LCD显示器连接；系统通过GSM、GPRS无线通讯网络进行远程报警和遥控；另外,数据都可通过GSM、GPRS通讯网络远传给上位计算机,由一台终端对多个小区的主机进行无线组网监控。该系统的缺点是没有对变电站内的电力系统本身的故障进行检测及报警，而这又是最经常发生并最需要检测及报警的内容。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的没有对变电站内电力系统的运行数据及故障进行检测及报警的缺点提供了一种实时性良好、具有远程检测功能、智能化程度高的变电站运行数据监测及报警系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明包括安装在各变电站用以采集各变电站的各种运行数据的信息采集器、安装在各变电站并与信息采集器相连的信息汇集器、运行维护服务器、值班电脑终端，运行维护服务器与各个变电站的信息汇集器通过无线通讯网进行通讯连接；运行维护服务器与值班电脑终端通过互联网通信连接，信息采集器包括输入通道、MCU中央数据处理电路、数据存储电路、485通讯电路、输出电路，输入通道的输入端与变电站主回路监测点的三相电压信号、三相电流信号连接；输入通道的输出端分别与MCU中央数据处理电路、输出电路连接；数据存储电路与MCU中央数据处理电路连接；485通讯电路与MCU中央数据处理电路连接。信息采集器安装在变电站内的每个监测点上；信息汇集器布置在变电站任一位置，为确保传送的稳定性，信息汇集器与信息采集器采用485通讯方式连接，也可以采用无线或载波形式连接；运行维护服务器布置在有网络接入的地方；运行维护服务器与信息汇集器采用无线公共信息网相连接，也可采用有线公共信息网连接；运行维护服务器还与互联网相连接；值班电脑终端布置在任一有互联网网络的地方；信息采集器采集供电系统的故障状态信息与运行数据，汇总后发送到信息汇集器，信息采集器通过信号的采样、分析、处理、存储、通讯，可以将如下数据汇总至汇集器：(当前)组合有功总电能、(当前)正向有功总电能、(当前)反向有功总电能、(当前)组合无功1总电能、(当前)A相正向有功电能、(当前)A相反向有功电能、(当前)A相组合无功1电能、(当前)B相正向有功电能、(当前)B相反向有功电能、(当前)B相组合无功1电能、(当前)C相正向有功电能、(当前)C相反向有功电能、(当前)C相组合无功1电能、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、瞬时总有功功率、瞬时A相有功功率、瞬时B相有功功率、瞬时C相有功功率、瞬时总无功功率、瞬时A相无功功率、瞬时B相无功功率、瞬时C相无功功率、瞬时总视在功率、瞬时A相视在功率、瞬时B相视在功率、瞬时C相视在功率、总功率因数、A相功率因数、B相功率因数、C相功率因数、A相相角、B相相角、C相相角、电网频率、通信地址、电表有功常数、电表无功常数、电表运行状态字数据块、有功组合方式特征字、无功组合方式1特征字；信息汇集器将信息传送到运行维护服务器，运行维护服务器将各变电站发送来的信息进行保存、统计分析及报表；当有故障发生时通过互联网将故障信息发送到值班电脑终端，值班人员根据故障信息发出维护指令；通过这一系统，对各无人值班的变电站也能进行在线故障检测，当有变电站发生故障时，能对故障及时做出反应，减少了故障维护时间，改善了供电质量。

作为优选，输入通道有两个，两个输入通道的输入端分别与两个不同供电主回路监测点的三相电压信号、三相电流信号连接，两个输入通道的输出端分别与MCU中央数据处理电路、输出电路连接。由于大多数变电站都有两个主回路，在系统中设置两个输入通道可以满足大部分变电站的检测要求，这样可以方便接线并降低设备成本。

作为优选，输入通道包括输入电路、采样电路、计量分析电路，输入电路的输入端与监测点三相电压信号、三相电流信号连接；输入电路的输出端与采样电路的输入端连接；采样电路的输出端与计量分析电路的输入端连接，计量分析电路的输出端与MCU中央数据处理电路、输出电路连接。在输入通道中，输入电路将检测点三相电压、三相电流的强电信号转换成采样电路可以接受的电信号进行采样，尤其是电流信号必须经过输入电路的转换；经采样电路采集的电信号再输送到计量分析电路进行处理可得到大量有用的主回路运行信息。

作为优选，输入电路包括3个电流互感器、3根与主回路三相电压相连的火线、1根与地相连的电压零线；3个电流互感器的一次侧绕组与主回路的电流回路相连。电流互感器是最常用的电流信号转换装置，可以将主回路的大电流信号转换成采样电路可以接受的小电流信号，有用现在大部分变电站主回路的线电压为380V,采样电路可以接受，因此简单地用3根火线和1根地线作为电压信号的输入电路，如果电压再高，也可以采用电压互感器作为电压信号转换装置。

作为优选，采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路包括电阻R23、R18、R17、R5、R24、R20、R19、R10、R25、R22、R21、R15、电容C19、C5、C26、C27、C20、C6、C29、C30、C28、C7、C31、C32,电阻R23与R18串联后跨接在A相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R17、电容C19、C5、电阻R5依次串联连接后也跨接在A相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C26、C27并联后的一端连接在电阻R17与电容C19的连接点上，电容C26、C27并联后的另一端连接在电阻R5与电容C5的连接点上；电阻R24与R20串联后跨接在B相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R19、电容C20、C6、电阻R10依次串联连接后也跨接在B相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C29、C30并联后的一端连接在电阻R19与电容C20的连接点上，电容C29、C30并联后的另一端连接在电阻R10与电容C6的连接点上；电阻R25与R22串联后跨接在C相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R21、电容C28、C7、电阻R15依次串联连接后也跨接在C相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C31、C32并联后的一端连接在电阻R21与电容C28的连接点上，电容C31、C32并联后的另一端连接在电阻R15与电容C7的连接点上,电容C19与C5的连接点、电容C20、C6的连接点、电容C28、C7的连接点还分别与地相连，电阻R23、R18的连接点、电阻R24、R20的连接点、电阻R25、R22的连接点还分别与参考地相连，电容C27、C30、C32的两端还分别与计量分析电路的输入端连接；电压采样电路包括电阻RA1、RA2、RA3、RA4、RA5、RA6、R4、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、R9、RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6、R14、电容C1、C2、C3，电阻RA1的一端与A相火线相连，电阻RA1的另一端与电阻RA2、RA3、RA4、RA5、RA6依次串联连接后与计量分析电路的输入端连接，电阻RA6与计量分析电路的输入端连接的一端还连接电阻R4的一端及电容C1的一端，电阻R4的另一端与参考地相连，电容C1的另一端与地相连，电阻RB1的一端与B相火线相连，电阻RB1的另一端与电阻RB2、RB3、RB4、RB5、RB6依次串联连接后与计量分析电路的输入端连接，电阻RB6与计量分析电路的输入端连接的一端还连接电阻R9的一端及电容C2的一端，电阻R9的另一端与参考地相连，电容C2的另一端与地相连，电阻RC1的一端与C相火线相连，电阻RC1的另一端与电阻RC2、RC3、RC4、RC5、RC6依次串联连接后与计量分析电路的输入端连接，电阻RC6与计量分析电路的输入端连接的一端还连接电阻R14的一端及电容C3的一端，电阻R14的另一端与参考地相连，电容C3的另一端与地相连。电流采样电路通过差模转换，将电流互感器（CT）输入的电流信号转变成差模电压信号，提供给计量分析电路，以A相为例，CT输出的交流电流信号，经过R23 、R18两个下拉电阻，R17 、R5两个限流电阻得到A相电流的电压差模信号，C5、C19、C26、C27为去耦电容，起滤波之作用；电压采样电路采用火线降压的方式获取信号，同样以A相为例，火线接入口经过RA1、 RA2、 RA3 、RA4、 RA5、 RA6等6个分压电阻，并且通过R4下拉电阻，得到A相电压的差模电压信号；差模电压信号的优点是温度漂移小，测量精度较高。

作为优选，计量分析电路包括ATT7022型三相电能专用计量芯片及外围电路。ATT7022专用计量芯片为钜泉光电科技所生产，ATT7022是一颗高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三相四线制回路，集成了六路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路；能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，ATT7022提供一个SPI接口，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递；ATT7022B外接一个红色LED发光二极管，当有电能累加到一定值发出一个脉冲，发光二极管闪烁一次，同时输出一个脉冲至MCU，供MCU进行电量的计算。

作为优选，MCU中央数据处理电路包括R5R0C028FA型单片机及外围电路。日本瑞萨公司生产的R5R0C028FA型单片机，采用高性能硅栅 CMOS 工艺以及装载 R8C CPU 内核的单芯片微型计算机，封装于 52引脚塑模LQFP，该单芯片微型计算机既有高功能指令又有高效率指令，并且具有1M字节的地址空间和高速执行指令的能力。内有64K字节ROM,2K字节RAM；MCU中央数据处理电路主要的功能是，与计量分析电路的数据传输以及数据的处理、与数据存储电路的数据传输、与485通讯电路的数据传输、指示灯的控制。

作为优选，数据存储电路包括AT24C32存储芯片及外围电路。为了保证数据存储的可靠性，采用ATMEL公司的AT24C32存储芯片用以存储关键数据，AT24C32 是一个32K 位串行 CMOS E2PROM,内部含有4096个8位字节，该器件通过I2C总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能；MCU中央数据处理电路将(当前)组合有功总电能、(当前)正向有功总电能、(当前)反向有功总电能、(当前)组合无功1总电能、(当前)A相正向有功电能、(当前)A相反向有功电能、(当前)A相组合无功1电能、(当前)B相正向有功电能、(当前)B相反向有功电能、(当前)B相组合无功1电能、(当前)C相正向有功电能、(当前)C相反向有功电能、(当前)C相组合无功1电能、通信地址、电表有功常数、电表无功常数、电表运行状态字数据块、有功组合方式特征字、无功组合方式1特征字等数据实时通过I2C操作存入AT24C32存储芯片中的EEPROM。

作为优选，485通讯电路包括MAX3085芯片及外围电路。MAX3085芯片由Maxim公司生产，它是+5.0V供电、具有±15kV ESD保护的RS-4852收发器，包含一路驱动器和一路接收器，用于半双工通信。

作为优选，输出电路包括发光二极管LED1、LED2、光耦N1、N2、电阻R42、R2,发光二极管LED1的正极与计量分析电路连接,LED1的负极与光耦N1输入端正极相连，N1输入端负极通过电阻R42与地相连，N1输出端与有功校表台体相连，发光二极管LED2的正极与计量分析电路连接,LED2的负极与光耦N2输入端正极相连，N2输入端负极通过电阻R2与地相连，N2输出端与无功校表台体相连。由于本系统具有计量功能，对电能计量有精度要求，所以需要对设备的计量精度进行调校，N1输出端进行有功校表脉冲输出、N2输出端进行无功校表脉冲输出，在有功校表台体、无功校表台体中与标准源进行误差比对和校准。

本发明的有益效果是：自动检测各变电站检测点运行的实时数据以及故障信息，并具有计量功能，信息量丰富，测量精度大为提高，通过无线网络进行报警、故障分析、电量统计，一机多用，减少了故障维护时间，有利于电能调度，提高了供电质量。

附图说明

图1是本发明变电站运行数据监测及报警系统的一种系统框图；

图2是输入通道的一种原理框图；

图3是电流采样电路的一种电路图；

图4是电压采样电路的一种电路图；

图5是计量分析电路的一种电路图；

图6是MCU中央数据处理电路的一种电路图；

图7是数据存储电路的一种电路图；

图8是485通讯电路的一种电路图；

图9是输出电路的一种电路图。

图中：1.输入通道，2. MCU中央数据处理电路，3. 数据存储电路，4. 485通讯电路，5. 输出电路，6.信息汇集器，7.信息采集器，8.变电站，9. 无线通讯网，10. 运行维护服务器，11. 值班电脑终端，12.输入电路，13. 电流采样电路，14. 电压采样电路，15.计量分析电路。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的变电站运行数据监测及报警系统，参见图1，包括安装在变电站8内的信息采集器7、信息汇集器6、安装在系统调度中心的运行维护服务器10、值班电脑终端11，信息采集器7的输入端与变电站8内的供电线路主回路相连，信息采集器7的输出端与信息汇集器6的输入端相连，信息汇集器6的输出端通过公共无线通讯网9与运行维护服务器10相连，运行维护服务器10通过互联网与值班电脑终端11相连。信息采集器7包括两个输入通道1、MCU中央数据处理电路2、数据存储电路3、485通讯电路4、输出电路5，两个输入通道1的输入端分别与不同的供电线路主回路相连，两个输入通道1的输出端分别与MCU中央数据处理电路2、输出电路5相连，MCU中央数据处理电路2还与数据存储电路3、485通讯电路4相连，485通讯电路4与信息汇集器6相连。

参见图2，输入通道1包括输入电路12、电流采样电路13、电压采样电路14、计量分析电路15，输入电路12的输入端与供电线路主回路相连，输入电路12的输出端分别与电流采样电路13、电压采样电路14的输入端相连，电流采样电路13、电压采样电路14的输出端分别与计量分析电路15相连。

输入电路12包括3个电流互感器、3根与主回路三相电压相连的火线、1根与地相连的电压零线，3个电流互感器的一次侧绕组与主回路的电流回路相连，参见图3，电流采样电路13包括电阻R23、R18、R17、R5、R24、R20、R19、R10、R25、R22、R21、R15、电容C19、C5、C26、C27、C20、C6、C29、C30、C28、C7、C31、C32,电阻R23与R18串联后跨接在A相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R17、电容C19、C5、电阻R5依次串联连接后也跨接在A相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C26、C27并联后的一端连接在电阻R17与电容C19的连接点上，电容C26、C27并联后的另一端连接在电阻R5与电容C5的连接点上；电阻R24与R20串联后跨接在B相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R19、电容C20、C6、电阻R10依次串联连接后也跨接在B相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C29、C30并联后的一端连接在电阻R19与电容C20的连接点上，电容C29、C30并联后的另一端连接在电阻R10与电容C6的连接点上；电阻R25与R22串联后跨接在C相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R21、电容C28、C7、电阻R15依次串联连接后也跨接在C相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C31、C32并联后的一端连接在电阻R21与电容C28的连接点上，电容C31、C32并联后的另一端连接在电阻R15与电容C7的连接点上,电容C19与C5的连接点、电容C20、C6的连接点、电容C28、C7的连接点还分别与地（GND）相连，电阻R23、R18的连接点、电阻R24、R20的连接点、电阻R25、R22的连接点还分别与参考地(REFO)相连，电容C27、C30、C32的两端(V1P、V1N、V3P、V3N、V5P、V5N)还分别与计量分析电路15的输入端相连接。

参见图4，电压采样电路14通过输入电路12的3根火线与主回路三相电压相连，电压采样电路14包括电阻RA1、RA2、RA3、RA4、RA5、RA6、R4、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、R9、RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6、R14、电容C1、C2、C3，电阻RA1的一端与A相火线相连，电阻RA1的另一端与电阻RA2、RA3、RA4、RA5、RA6依次串联连接后与计量分析电路15的输入端连接，电阻RA6与计量分析电路15的输入端连接的一端还连接电阻R4的一端及电容C1的一端，电阻R4的另一端与参考地（REFO）相连，电容C1的另一端与地相连，电阻RB1的一端与B相火线相连，电阻RB1的另一端与电阻RB2、RB3、RB4、RB5、RB6依次串联连接后与计量分析电路16的输入端连接，电阻RB6与计量分析电路15的输入端连接的一端还连接电阻R9的一端及电容C2的一端，电阻R9的另一端与参考地(REFO)相连，电容C2的另一端与地相连，电阻RC1的一端与C相火线相连，电阻RC1的另一端与电阻RC2、RC3、RC4、RC5、RC6依次串联连接后与计量分析电路15的输入端连接，电阻RC6与计量分析电路15的输入端连接的一端还连接电阻R14的一端及电容C3的一端，电阻R14的另一端与参考地(REFO)相连，电容C3的另一端与地相连。

参见图5，计量分析电路15包括ATT7022型三相电能专用计量芯片及外围电路，ATT7022型三相电能专用计量芯片的3、4、6、7、8、9脚分别与电流采样电路13相连，ATT7022型三相电能专用计量芯片的13、16、19脚分别与电压采样电路14相连，ATT7022型三相电能专用计量芯片的27、28脚与输出电路5相连，ATT7022型三相电能专用计量芯片的35、36、37、38脚分别与MCU中央数据处理电路2相连。

参见图6，MCU中央数据处理电路2包括R5R0C028FA型单片机及外围电路，R5R0C028FA型单片机17、18、19、20脚分别与计量分析电路15相连，R5R0C028FA型单片机3脚与数据存储电路3相连，R5R0C028FA型单片机脚与485通讯电路4相连。

参见图7，数据存储电路3包括AT24C32存储芯片及外围电路，AT24C32存储芯片5脚与R5R0C028FA型单片机相连。

参见图8，485通讯电路4包括MAX3085芯片及外围电路，MAX3085芯片1脚2脚3脚经过光耦隔离后与MCU中央数据处理电路2相连，MAX3085芯片6脚7脚与信息汇集器6相连。

参见图9，输出电路5包括发光二极管LED1、LED2、光耦N1、N2、电阻R42、R2,发光二极管LED1的正极与计量分析电路15连接,LED1的负极与光耦N1输入端正极相连，N1输入端负极通过电阻R42与地相连，N1输出端与有功校表台体相连，发光二极管LED2的正极与计量分析电路15连接,LED2的负极与光耦N2输入端正极相连，N2输入端负极通过电阻R2与地相连，N2输出端与无功校表台体相连。

信息采集器7通过信号的采样、分析、处理、存储、通讯，可以将如下数据汇总至信息汇集器6：(当前)组合有功总电能、(当前)正向有功总电能、(当前)反向有功总电能、(当前)组合无功1总电能、(当前)A相正向有功电能、(当前)A相反向有功电能、(当前)A相组合无功1电能、(当前)B相正向有功电能、(当前)B相反向有功电能、(当前)B相组合无功1电能、(当前)C相正向有功电能、(当前)C相反向有功电能、(当前)C相组合无功1电能、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、瞬时总有功功率、瞬时A相有功功率、瞬时B相有功功率、瞬时C相有功功率、瞬时总无功功率、瞬时A相无功功率、瞬时B相无功功率、瞬时C相无功功率、瞬时总视在功率、瞬时A相视在功率、瞬时B相视在功率、瞬时C相视在功率、总功率因数、A相功率因数、B相功率因数、C相功率因数、A相相角、B相相角、C相相角、电网频率、通信地址、电表有功常数、电表无功常数、电表运行状态字数据块、有功组合方式特征字、无功组合方式1特征字。

本实施例中，电流互感器将80A的各相电流转变为40mA电流。

电流采样电路13通过差模转换，将电流互感器（CT）输入的电流信号转变成差模电压，提供给计量分析电路15，以A相为例，IA1 IA2为CT输出之交流信号，REFO 为参考地，GND为地（参考地与地都接大地，并通过电容连接），经过R23 、R18两个下拉电阻、R17、 R5两个限流电阻得到了最终的电压差模信号V1P和V1N；C5、C19、C26、C27为去耦电容，起滤波之作用。

电压采样电路14采用火线降压的方式获取信号，以A相为例，VAIN为火线接入口，经过RA1 RA2 RA3 RA4 RA5 RA6等6个分压电阻，并且通过R4下拉电阻，最终得到一个V2P与REFO的差模信号。

计量分析电路15主要由一颗专用的计量芯片完成，选用的计量芯片为钜泉光电科技生产的ATT7022专用计量芯片，ATT7022是一颗高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三相四线应用，其集成了六路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路;能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，ATT7022提供一个SPI接口，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递，ATT7022可以完成ABC三相的电量、功率、电压、电流等所需数据的测量。

各相的有功功率是通过对去直流分量后的电流、电压信号进行乘法、加法、数字滤波等一系列数字信号处理后得到:

有功能量通过瞬时有功功率对时间的积分得到;

无功功率计量算法与有功类似，只是电压信号采用移相90度之后的;

无功能量通过瞬时无功功率对时间的积分得到;

电压有效值通过对电压采样值进行平方、开方以及数字滤波等一系列运算得到;

电流有效值通过对电流采样值进行平方、开方以及数字滤波等一系列运算得到;

ATT7022B可以直接输出电压频率参数，ATT7022可以自动选择A/B/C三相中的任意一相电压为电压频率测量的基准。可测量的电压线频率范围为10Hz~500Hz。

同时，ATT7022外接一个红色LED发光二极管（LED1），当有电能累加到一个脉冲时，LED1闪烁一次，同时SEL管脚也输出一个脉冲至MCU，供MCU进行电量的计算。

MCU中央数据处理电路2与计量分析电路15的数据传输以及数据的处理：MCU与计量芯片ATT7022的通讯采用一种叫SPI的通讯方式；ATT7022内部集成了一个SPI串行通讯接口，ATT7022的SPI接口采用从属方式工作，使用2条控制线和2条数据线：CS、SCLK、DIN和DOUT。

CS：片选（输入脚），允许访问串口的控制线。CS由高电平变为低电平时表示SPI操作开始，CS由低电平变为高电平时表示SPI操作结束；所以每次操作SPI时CS必须出现下降沿↓， CS出现上升沿↑时表示SPI操作结束。

DIN：串行数据输入(输入脚)，用于把用户的数据(如数据/命令/地址等)传输到ATT7022。

DOUT：串行数据输出(输出脚)，用于从ATT7022寄存器读出数据。

SCLK：串行时钟(输入脚)，控制数据移出或移入串行口的传输率。上升沿放数据，下降沿取数据SCLK下降沿↓时将DIN上的数据采样到ATT7022中，SCLK上升↑沿时将ATT7022的数据放置于DOUT上输出。

通过上述操作方式，MCU可以获取ATT7022内所需的所有电能相关的数据，根据这些数据，MCU进行一系列处理，包括合相电量的计算、各分相电量的计算，各种电压电流数据的存储。

485通讯电路4中的Maxim公司生产的MAX3085芯片，它由+5.0V供电、具有±15kV ESD保护的RS-4852收发器，包含一路驱动器和一路接收器；用于半双工通信；AA,BB为通讯总线，TVS1与TVS2是两个TVS管，目的是对485芯片进行ESD防护；出于电气安全性考虑，485通讯部分的电源必须要和输入电路12、电流采样电路13、电压采样电路14、计量分析电路15、MCU中央数据处理电路2、数据存储电路3实现电气隔离；使用OPT1,OPT2两个光耦实现隔离之效果。

由于本系统类具有一个计量功能，所以对电能计量有精度要求，所以需要对设备的计量精度进行调校；输出电路5具有两个输出口：P+、P-及WG+、WG-, P+、P-连接有功校表脉冲输出，WG+、WG-连接无功校表脉冲输出，P+、P-有功校表脉冲输出就是将设备采集之误差数据输出至校表台体，并且与校表台体的标准源进行误差比对和校准；为了保证电气安全，校表脉冲输出也必须进行电气隔离，同样，也是采用光耦隔离的方式。N1为有功校表脉冲输出光耦， N2为无功校表脉冲输出光耦。

信息汇集器6采用工控机，在每个变电站配置一台工控电脑，先将信息采集器7所采集的信息传输到工控机，再由工控机通过公共无线通讯网9与运行维护服务器10相连。

以上的实施例只是本发明的最佳方案之一，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种变电站运行数据监测及报警系统，包括安装在各变电站用以采集各变电站的各种运行数据的信息采集器、安装在各变电站并与信息采集器相连的信息汇集器、运行维护服务器、值班电脑终端，运行维护服务器与各个变电站的信息汇集器通过无线通讯网进行通讯连接；所述运行维护服务器与所述值班电脑终端通过互联网通信连接，其特征在于：所述信息采集器包括输入通道、MCU中央数据处理电路、数据存储电路、485通讯电路、输出电路，所述输入通道的输入端与变电站主回路监测点的三相电压信号、三相电流信号连接；输入通道的输出端分别与MCU中央数据处理电路、输出电路连接；数据存储电路与MCU中央数据处理电路连接；485通讯电路与MCU中央数据处理电路连接。

2.根据权利要求1所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述的输入通道有两个，所述两个输入通道的输入端分别与两个不同供电主回路监测点的三相电压信号、三相电流信号连接，所述的两个输入通道的输出端分别与MCU中央数据处理电路、输出电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述输入通道包括输入电路、采样电路、计量分析电路，输入电路的输入端与监测点三相电压信号、三相电流信号连接；输入电路的输出端与采样电路的输入端连接；采样电路的输出端与计量分析电路的输入端连接，计量分析电路的输出端与MCU中央数据处理电路、输出电路连接。

4.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述的输入电路包括3个电流互感器、3根与主回路三相电压相连的火线、1根与地相连的电压零线；所述3个电流互感器的一次侧绕组与主回路的电流回路相连。

5.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述的采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，所述电流采样电路包括电阻R23、R18、R17、R5、R24、R20、R19、R10、R25、R22、R21、R15、电容C19、C5、C26、C27、C20、C6、C29、C30、C28、C7、C31、C32,所述电阻R23与R18串联后跨接在A相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R17、电容C19、C5、电阻R5依次串联连接后也跨接在A相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C26、C27并联后的一端连接在电阻R17与电容C19的连接点上，电容C26、C27并联后的另一端连接在电阻R5与电容C5的连接点上；所述电阻R24与R20串联后跨接在B相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R19、电容C20、C6、电阻R10依次串联连接后也跨接在B相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C29、C30并联后的一端连接在电阻R19与电容C20的连接点上，电容C29、C30并联后的另一端连接在电阻R10与电容C6的连接点上；所述电阻R25与R22串联后跨接在C相电流互感器的二次侧绕组两端，电阻R21、电容C28、C7、电阻R15依次串联连接后也跨接在C相电流互感器的二次侧绕组两端，电容C31、C32并联后的一端连接在电阻R21与电容C28的连接点上，电容C31、C32并联后的另一端连接在电阻R15与电容C7的连接点上,所述电容C19与C5的连接点、电容C20、C6的连接点、电容C28、C7的连接点还分别与地相连，所述电阻R23、R18的连接点、电阻R24、R20的连接点、电阻R25、R22的连接点还分别与参考地相连，所述电容C27、C30、C32的两端还分别与计量分析电路的输入端连接；所述电压采样电路包括电阻RA1、RA2、RA3、RA4、RA5、RA6、R4、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、R9、RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6、R14、电容C1、C2、C3，所述电阻RA1的一端与所述A相火线相连，电阻RA1的另一端与电阻RA2、RA3、RA4、RA5、RA6依次串联连接后与计量分析电路的输入端连接，所述电阻RA6与计量分析电路的输入端连接的一端还连接电阻R4的一端及电容C1的一端，所述电阻R4的另一端与参考地相连，所述电容C1的另一端与地相连，所述电阻RB1的一端与所述B相火线相连，电阻RB1的另一端与电阻RB2、RB3、RB4、RB5、RB6依次串联连接后与计量分析电路的输入端连接，所述电阻RB6与计量分析电路的输入端连接的一端还连接电阻R9的一端及电容C2的一端，所述电阻R9的另一端与参考地相连，所述电容C2的另一端与地相连，所述电阻RC1的一端与所述C相火线相连，电阻RC1的另一端与电阻RC2、RC3、RC4、RC5、RC6依次串联连接后与计量分析电路的输入端连接，所述电阻RC6与计量分析电路的输入端连接的一端还连接电阻R14的一端及电容C3的一端，所述电阻R14的另一端与参考地相连，所述电容C3的另一端与地相连。

6.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述的计量分析电路包括ATT7022型三相电能专用计量芯片及外围电路。

7.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述的MCU中央数据处理电路包括R5R0C028FA型单片机及外围电路。

8.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述数据存储电路包括AT24C32存储芯片及外围电路。

9.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述485通讯电路包括MAX3085芯片及外围电路。

10.根据权利要求1或2所述的变电站运行数据监测及报警系统，其特征在于：所述输出电路包括发光二极管LED1、LED2、光耦N1、N2、电阻R42、R2,所述发光二极管LED1的正极与计量分析电路连接,LED1的负极与光耦N1输入端正极相连，N1输入端负极通过电阻R42与地相连，N1输出端与有功校表台体相连，所述发光二极管LED2的正极与计量分析电路连接,LED2的负极与光耦N2输入端正极相连，N2输入端负极通过电阻R2与地相连，N2输出端与无功校表台体相连。