CN101902078A - 直流电源系统中的集中监控装置 - Google Patents

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赵书强
张乙
任立铭
郭晓光
韩洪臣
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Abstract

一种直流电源系统中的集中监控装置它是由四部分构成：ARM处理机核心部分、供电电源网络部分、按键接口与液晶显示部分、通讯部分，ARM处理机核心部分分别与按键接口与液晶显示部分、通讯部分电信号连接并传送数据流，供电电源网络部分分别为ARM处理机核心部分、按键接口与液晶显示部分、通讯部分提供电源。此装置可以实现实时采集各种单元、模块上传的数据信息并显示，数据采集是通过RS485通讯方式进行互联，集中监控装置将统一的信息，通过RS232和RS485可选的通讯方式，和多种不同的规约格式上传给综合自动化监控装置，实现数据远传。此装置是模块化结构、组屏简单、配置十分灵活。

Description

直流电源系统中的集中监控装置
(一)技术领域
本发明属于监控技术领域，具体涉及一种直流电源系统中的集中监控装置。
(二)背景技术
电力系统用直流电源通常由高频开关电源、蓄电池、监控装置和其它辅助单元组成。过去由于受到技术和器件的限制，监控系统的自动化程度一直不高。按着发电厂、水电站、各类变电站、变电所的需要监控系统自动化程度高、运行稳定、工作可靠、调节方便、经济实用的要求都无法满足。
(三)发明内容
直流操作电源系统是电站、变电站中的重要设备，集中监控装置是直流操作电源系统中非常重要的控制核心部分。为满足电站、变电站无人值守的要求，集中监控装置其主要功能是实现电源系统的自动化管理、蓄电池组的最优化管理。此发明专利直流电源系统中的集中监控装置就是为满足上述要求而设计的。
为达到上述目的，本发明专利的技术方案如下：一种直流电源系统中的集中监控装置它是由四部分构成：ARM处理机核心部分、供电电源网络部分、按键接口与液晶显示部分、通讯部分，ARM处理机核心部分分别与按键接口与液晶显示部分、通讯部分电信号连接并传送数据流，供电电源网络部分分别为ARM处理机核心部分、按键接口与液晶显示部分、通讯部分提供电源。此装置可以实现实时采集各种单元、模块上传的数据信息并显示，数据采集是通过RS485通讯方式进行互联，集中监控装置将统一的信息，通过RS232和RS485可选的通讯方式，和多种不同的规约格式上传给综合自动化监控装置，实现数据远传。此装置是模块化结构、组屏简单、配置十分灵活。
本发明专利还有这样一些技术特征：
1、本专利选择的是嵌入式ARM处理机S3C44BOX，ARM体系的处理机是目前嵌入式系统中使用最广泛的处理器，采用了RISC技术，具有寻址方式简单，寄存器多，指令长度固定等特点，使它的处理速度快，执行效率高，处理能力大大超出了单片机系统。
2、采用了基于iCoupler磁耦隔离技术的RS485收发器-ADM2483，该芯片内部集成有三路数字信号隔离通道以及一个低功耗RS485收发器，DM2483隔离电压为2.5KV，信号传输速率500Kbps，总线可挂载256个节点，大幅度的提高了工作的稳定性。
3、实现中英文双语界面随时切换功能，不需要重新上电或复位。
4、实现和上位机通过RS232/RS485通讯方式进行通讯，并可以随意选择CDT、MODBUS、T103、PROFIBUS等标准通讯规约。
5、实现了参数设置提示功能，并显示参数设定成功和保存成功画面。
6、实现了接地巡检功能，电池巡检功能，开关量监测功能，各模块的控制功能和各种报警功能于一身的集中监控装置。通过参数的设置也可以实现独立的接地巡检功能，电池巡检功能，开关量监测功能，界面也随功能变化而变化。
7、实现变配电系统的集中监控管理和分散数据采集，通过遥信、遥测、遥控、遥调的“四遥”功能和综合自动化装置互联数据传递，实时监测电力系统的运行情况。
(四)附图说明：
图1为组成部分原理框图
图2为在直流电源系统中工作原理框图
图3为供电电源网络原理图
图4为硬件组成部分原理框图
图5RS485通讯原理图
图6并口实现串口技术原理框图
(五)具体实施方式
下面结合附图1至附图6对本发明作更详细的描述：
本发明专利是以ARM 32位处理机S3C44BOX为核心集中采集数据和处理数据，如附图1所示ARM 32位处理机S3C44BOX与通讯部分的连接是通过串行接口和并行接口来实现的数据采集，串行接口是ARM处理机S3C44BOX通过串行I/O口与ADM2483芯片连接实现数据输入输出，如附图5所示。由于ARM处理机S3C44BOX提供两组串行通讯I/O接口，其中一组通讯I/O接口主要实现与模拟量采集单元、开关量单元连接实现数据流的相互传递；另一组通讯I/O接口与上位机实现通讯，将集中监控装置采集到的信息传递给综合自动化装置上位机，实现数据的远传功能。并行接口是ARM处理机S3C44BOX通过8位数据总线与CPLD连接，如图6所示的接口框图，通过CPLD内部的程序编写实现数据的串行通讯。这个串口主要提供与充电机模块、UPS逆变模块、DC/DC电源模块直流交流采样、EPS逆变模块、绝缘监察单元、电池巡检单元、开关量监测单元等设备通讯，互换数据，如附图2所示。按键部分是通过行扫描的方式将高低电平输入CPLD，通过CPLD语言程序计算按键码，再将按键码传给ARM处理机S3C44BOX，ARM处理机S3C44BOX执行按键码相应操作。液晶显示部分是人机界面的重要部分，它采用256色的彩色显示屏设计，选用不同颜色来显示不同的数据，不同的开关量状态和报警情况使用效果非常好。与ARM处理机S3C44BOX接口非常简单，ARM处理机S3C44BOX自带这种液晶屏的驱动程序，使用方便，功能效果良好。
电源网络部分则是此装置的能量供应，它将提供给各个芯片工作电源。使其各个部分有效地、连续的将数据处理，它是此集中监控装置工作的保障。如附图3所示是集中监控装置的供电电源网络，这里介绍了每个电源模块的供电范围，其中+12VDC为外部开关电源输入，在+12VDC输入前级加入EMC保护电路，在此电路中加入共模压敏电阻和差模压敏电阻，滤波电容，EMI滤波器等抗干扰波抑制器，有效地保护了后级工作电路的稳定性。顺序连接DC12/5的电源模块提供整个监控装置的5V供电电源，输出功率有足够后级电路的使用，还提供给继电器输出干接点的线圈工作电源；后级DC5/5电源模块提供通讯隔离电源，此通讯器件为一款内部隔离的ADM2483新型芯片；DC5/3.3电源模块提供CPLD的工作电源实现按键的功能操作部分的电源和提供32位ARM处理机的S3C44BOX的工作电源内核逻辑电压。
如图4所示是以ARM 32位处理机S3C44BOX为核心的集中监控装置硬件组成原理框图，其硬件的主要技术特点是应用了功耗低、成本低的可编程的高级功能集成MAX II CPLD产品，可用图形和语言两种方法编译程序，非常灵活，去抖效果明显。与32位ARM处理机S3C44BOX接口实现按键的操作，并实现了并口转串口技术，使本设计对外的采集口增多，可以并行同时采集数据，数据处理速度增强；256色液晶彩色显示屏是选择了LM057QC1T01型号图形点阵256色STN液晶模块，它的分辨率为320×240，具有接口简单、工作稳定和便于操作等特点，人机界面非常友好。ARM 32位处理机S3C44B0X自有的LCD控制器将缓存中的数据传送到外部的LCD驱动器，并产生必须的LCD控制信号，来支持不同水平和垂直点数、不同数据线宽度、不同接口时序和刷新速率的LCD；本设计中采用了基于iCoupler磁耦隔离技术的RS485收发器-ADM2483芯片，该芯片内部集成有三路数字信号隔离通道以及一个低功耗RS485收发器，ADM2483芯片隔离电压为2.5KV，信号传输速率500Kbps，总线可挂载256个节点，大大提高了工作的稳定性；输入输出模块为一款64k位串行E2PROM AT24C64数据存储芯片，能与400KHZ I2C总线兼容，1百万次编程/擦写周期，可保存数据100年。他将保存所有需要保存的设置参数及维护级参数，实时反映直流电源系统的运行状态.通过接收从实时数据库中传入的数据，在每条线路上可显示设备的实时电压，电流及开关，断路器的闭合断开状态.这种电力监控系统的一体化设计与集中监控装置，是直流电源系统自动化技术发展的必然趋势。
本发明专利有各种非常详细的历史报警，使用户的直流电源系统透明化，它是一套提高直流电源系统安全性、可靠性和经济性的智能化集中监控装置，此装置是模块化结构、操作方便，组屏简单、配置十分灵活。

Claims (3)

1.一种直流电源系统中的集中监控装置它是由四部分构成：ARM核心部分、供电电源网络部分、按键接口与显示部分、通讯部分，其特征是ARM核心部分分别与按键接口、液晶显示部分、通讯部分连接并传送数据流，实现数据的相互传递，供电电源网络部分分别为ARM核心部分、按键接口与液晶显示部分、通讯部分提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种直流电源系统中的集中监控装置，其特征在于组成集中监控装置的ARM核心部分是嵌入式ARM处理机S3C44BOX。
3.根据权利要求1所述的一种直流电源系统中的集中监控装置，其特征在于液晶显示所采用的显示屏是彩色显示屏LM057QC1T01型。
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