CN102710030A - 一种居住区配电房一体化智能监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种居住区配电房一体化智能监控装置，适用于居住区配电房中符合IEC61850-8标准的IED接入、消防、安防、温湿度采集、直流监测为一体的装置：包括电源板、COM板、DSP板、DI板、AI板、DO板、串口通讯板。本发明实现了居住区配电房内设备的远程监控，提高了电力配网中居住区配电房的远程监控水平和远程维护能力。

Description

一种居住区配电房一体化智能监控装置
技术领域
本发明涉及一种居住区配电房一体化智能监控装置，属于电力系统配网技术领域。
背景技术
居住区配电房是电力系统重要环节，是配电系统的重要组成部分，居住区配电房能否正常运行关系到配电系统的稳定、安全运行以及居住区的供电可靠性。
目前居住区配电房一般采取无人值守、定期巡视的管理方式，居住区配电设备的运行状态尚未实现远程监控，当配电设备故障停电的时候，只有用户报故障后才能到现场查找故障，确定故障点，然后安排配电检修人员排除故障，这个处理过程时间长，客户服务质量不高，是居住区配电房运行维护部门关心的一个问题，如果在故障停电发生时运维中心能够立刻获取故障信息就可以大大加快故障处理的响应速度，减低故障造成的经济损失。
随着居民生活水平的提高，对供电质量的要求也越来越高，居住区配电房作为电网终端，其安全可靠运行直接关系到居民用电质量，因此迫切需要建立一套远程监控系统，实现设备监控、消防、安防、环境温度控制、直流监测等功能，对出现的各类问题能够自动报警，从而使运维人员提前发现故障，及时处理问题以尽量避免停电事故发生。
在智能电网的建设中，配电设备的智能化发展较快，但对于居住区配电房的环境、运行检修工作的监控研究不多。随着智能电网建设的深入，智能变电站建设和运行技术日趋成熟，作为变电站下一级配网端的居住区配电房，可借鉴智能变电站建设和运行经验，使之更好融入智能电网运行中去，从而进一步提供居民用电可靠性和用电质量。
发明内容
为解决以上问题，本发明的目的在于提供一种面向居住区配电房一体化智能监控的装置，以实现居住区配电房中IED接入、消防、安防、温湿度采集、直流监测，提高电力配网中居住区配电房的远程监控水平和远程维护能力。
为实现上述发明目的，本发明是采取以下的技术方案来实现:
一种居住区配电房一体化智能监控装置，包括：
DI板，用于采集外部开关量输入信号；
AI板，用于采集外部模拟量输入信号；
DO板，用于负责输出控制信号；
DSP板，用于负责DI板、AI板的数据采样以及控制DO板信号输出；
串口通讯板，用于负责串口设备数据的采集和控制；
COM板，用于通过居住区配电房站控层网络接入IED，同时COM板可通过电力光纤网将所有接入设备数据发送给调度主站，调度主站也可通过COM板向所有接入设备发出控制命令；
电源板，用于提供各个板的电源。
上述DI板采集的外部开关量输入信号包括消防、安防的开关量信号，可接入90组开关量。
上述AI板采集外部模拟量输入信号，所述输入信号包括温湿度、电流、电压模拟量信号；所述AI板通过装置内部CT/PT的不同量程的选择，实现不同量程的模拟量输入采集，可接入12组模拟量。
上述DO板输出控制信号，所述控制信号包括布撤防、开关LED信号，所述DO板分为恒电压控制输出、脉冲控制输出、定时电压输出3种输出方式，可接入22组控制信号。
上述DSP板采用DSP+FPGA方式实现DI板和AI板的数据采样、控制DO板信号输出、与COM板间的通讯，DI板转换成数字信号后接入FPGA，AI板通过DSP板中A/D转换生成数字信号接入FPGA，DSP通过FPGA控制DO板信号输出，DSP板与COM板间通讯通过FPGA实现。
上述串口通讯板有RS232和RS485两种物理接入方式，有两种数据采集方式：
串口透传：将串口通讯直接映射于装置的一个通讯端口，调度主站通过TCP方式连接于该端口，即可实现与该串口设备的直接通讯；
协议转换：装置通过串口设备协议采集该设备数据。然后将数据通过IEC104协议转发给调度主站。
上述COM板具有4个以太网口；所述COM板与调度主站通讯采用IEC104协议，与IED通讯采用符合IEC61850-8标准的MMS协议。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明的居住区配电房一体化智能监控装置，实现了居住区配电房中IED接入、消防、安防、温湿度采集、直流监测功能，提高电力配网中居住区配电房的远程监控水平和远程维护能力。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是居住区配电房一体化智能监控装置接入结构图；
图2是居住区配电房一体化智能监控装置FPGA通讯实现示意图。
图3是居住区配电房一体化智能监控装置串口数据采集实现图；
图4是居住区配电房一体化智能监控装置背板图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1所示，一种居住区配电房一体化智能监控装置，包括电源板、COM板、DSP板、DI板、AI板、DO板、串口通讯板构成。
DI板，用于采集外部开关量输入信号；包括消防、安防的开关量信号，可接入90组开关量。
AI板，用于采集外部模拟量输入信号；包括温湿度、电流、电压模拟量信号，通过装置内部CT/PT的不同量程的选择，实现不同量程的模拟量输入采集，可接入12组模拟量。
DO板，用于负责输出控制信号；包括布撤防、开关LED信号，分为恒电压控制输出、脉冲控制输出、定时电压输出3种输出方式，可接入22组控制信号。
DSP板，用于负责DI板、AI板的数据采样以及控制DO板信号输出；如图2所示，DSP芯片采用TM320C6747，FPGA芯片采用EP3C5F256C8N。采用DSP+FPGA方式实现DI板和AI板的数据采样、控制DO板信号输出、与COM板间的通讯，DI板转换成数字信号后接入FPGA，AI板通过DSP板中A/D转换生成数字信号接入FPGA，DSP通过FPGA控制DO板信号输出，DSP板与COM板间通讯通过FPGA实现。
串口通讯板，用于负责串口设备数据的采集和控制；有RS232和RS485两种物理接入方式，有两种数据采集方式：
串口透传：将串口通讯直接映射于装置的一个通讯端口，调度主站通过TCP方式连接于该端口，即可实现与该串口设备的直接通讯；
协议转换：装置通过串口设备协议采集该设备数据。然后将数据通过IEC104协议转发给调度主站。
COM板，用于通过居住区配电房站控层网络接入IED，同时COM板可通过电力光纤网将所有接入设备数据发送给调度主站，调度主站也可通过COM板向所有接入设备发出控制命令；具有4个以太网口；所述COM板与调度主站通讯采用IEC104协议，与IED通讯采用符合IEC61850-8标准的MMS协议。
如图3所示是本发明居住区配电房一体化智能监控装置串口数据采集实现图；
对于串口通讯设备数据的采集有两种方式：串口透传和协议转换。如图电表和空调的数据采集采用串口透传方式，即将串口通讯报文映射到装置某一通讯端口，调度主站通过以太网络连接该通讯端口，以太网报文不经过任何处理后，直接转发到串口，同样串口报文也不经过任何处理后，直接通过以太网转发给调度，调度主站接收到的是未经过任何处理的串口报文；如图，直流屏和干变温度的采集采用协议转换方式，装置通过串口通讯协议采集直流屏和干变温度，经数据解析后将重新生成的数据通过以太网通讯协议IEC104转发给调度主站。
如图4所示是本发明居住区配电房一体化智能监控装置背板图；
POWER板：电源板，给各板件提供电源接入，采用宽电源设计，可采用交直流110V～220V电源。
COM板：共计有4个以太网络口，负责以太网络设备的接入以及与调度主站通讯。
DI板：如图DI1X、DI2X、DI5X板，每组板件可提供16个开关量接入，同时DO3X、DO4X槽位也可安置DI板，因此开关量最大接入量可达90个。
AI板：如图AI板，位置1、13为一组模拟量，位置2、14为一组，依此类推，共计提供12组模拟量接入，AI板可采用不同的CT或PT量程实现不同电流或电压等级的模拟量接入。
DO板：如图DO3X、DO4X板，图中COM0为A0、B0公共端，可接入2组控制接点，其它以此类推；SWA0、SWB0为可独立接入1组控制节点，其它以此类推。每板可接入11组控制节点，共可接入22组控制节点。
DSP板：如图DSP板，负责DI板、AI板的采样以及控制DO板的输出，并将所采集的数据通过FPGA传送给COM板，再由COM板传送给调度主站，同样DSP板可通过FPGA接收COM板的指令来控制DO板的输出。
串口通讯板：如图SERIAL板，共有5个串口。DTX、DRX、DGD为1组RS232串口，为调试用串口；其它4组为串口设备接入使用，该4组串口可通过板内拨码开关设置为RS232或RS485通讯模式。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种居住区配电房一体化智能监控装置，其特征在于包括：
DI板，用于采集外部开关量输入信号；
AI板，用于采集外部模拟量输入信号；
DO板，用于负责输出控制信号；
DSP板，用于负责DI板、AI板的数据采样以及控制DO板信号输出；
串口通讯板，用于负责串口设备数据的采集和控制；
COM板，用于通过居住区配电房站控层网络接入IED，同时COM板可通过电力光纤网将所有接入设备数据发送给调度主站，调度主站也可通过COM板向所有接入设备发出控制命令；电源板，用于提供各个板的电源。
2.根据权利要求1所述的一种居住区配电房一体化智能监控装置，其特征在于：所述DI板采集的外部开关量输入信号包括消防、安防的开关量信号，可接入90组开关量。
3.根据权利要求1所述的一种居住区配电房一体化智能监控装置，其特征在于：所述AI板采集外部模拟量输入信号，所述输入信号包括温湿度、电流、电压模拟量信号；所述AI板通过装置内部CT/PT的不同量程的选择，实现不同量程的模拟量输入采集，可接入12组模拟量。
4.根据权利要求1所述的一种居住区配电房一体化智能监控装置，其特征在于：所述DO板输出控制信号，所述控制信号包括布撤防、开关LED信号，所述DO板分为恒电压控制输出、脉冲控制输出、定时电压输出3种输出方式，可接入22组控制信号。
5.根据权利要求1所述的一种居住区配电房一体化智能监控装置，其特征在于：所述DSP板采用DSP+FPGA方式实现DI板和AI板的数据采样、控制DO板信号输出、与COM板间的通讯，DI板转换成数字信号后接入FPGA，AI板通过DSP板中A/D转换生成数字信号接入FPGA，DSP通过FPGA控制DO板信号输出，DSP板与COM板间通讯通过FPGA实现。
6.根据权利要求1所述的一种居住区配电房一体化智能监控装置，其特征在于：所述串口通讯板有RS232和RS485两种物理接入方式，有两种数据采集方式：
串口透传：将串口通讯直接映射于装置的一个通讯端口，调度主站通过TCP方式连接于该端口，即可实现与该串口设备的直接通讯；
协议转换：装置通过串口设备协议采集该设备数据；
然后将数据通过IEC104协议转发给调度主站。
7.根据权利要求1所述的一种居住区配电房一体化智能监控装置，其特征在于：所述COM板具有4个以太网口；所述COM板与调度主站通讯采用IEC104协议，与IED通讯采用符合IEC61850-8标准的MMS协议。
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