CN103178619B - 一种实现3g监控的apf、svg控制装置 - Google Patents

一种实现3g监控的apf、svg控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种实现3G监控的APF、SVG控制装置，包括有CPU主控电路、CPU监控电路、模数转换电路、3G射频模块、电平转换隔离电路、SIM卡接口电路和电源管理电路，所述模数转换电路、CPU主控电路、CPU监控电路、电平转换隔离电路、3G射频模块和SIM卡接口电路依次导通连接，所述电源管理电路与各组成部件电性连接。这样，即可实现对APF、SVG的实时监控和管理，而且采用3G通信技术传输其数据到主站系统，大大提高了数据的上传速率，对APF、SVG的实时监控和管理效率更快、更好，同时增强了监控通信的可靠性，且安装方便、灵活性强。

Description

一种实现3G监控的APF、SVG控制装置
【技术领域】
本发明属于电力电子控制技术领域，尤其涉及一种实现3G监控的APF、SVG控制装置。
【背景技术】
目前，现代社会对电能的需求量日益增加，同时对电能质量的要求也越来越高。随着社会的不断进步和科学技术的飞速发展，一方面为电力系统的发展和进步提供了空间和新的技术手段，以此同时，电力系统中非线性和时变性负载的应用也越来越广泛，给我们的生活和生产带来更多方便；另一方面也给电网的安全运行带来许多负面影响，产生了无可避免的问题，谐波和无功问题越来越严重。因此，电力系统谐波污染与功率因数降低、电磁干扰已并列为电力系统的三大公害，电力系统谐波问题解决已经受到人们广泛关注。采用有源电力滤波装置（APF）、静止无功发生装置（SVG）就近吸收非线性负载所产生的谐波和无功电流，是抑制谐波和无功污染的有效措施。
由于APF、SVG是挂网运行的电气设备，其运行状况不仅决定谐波治理及无功补偿的效果，而且关系整个电网的运行安全，因此必须对其进行有效的监控和保护。同时，电力系统中各重要节点的电压、电流、功率、用电量等都对整个电力系统的安全稳定运行起着关键作用，所以要对电网的各种运行参数进行实时监控，并根据检测的数据分析电网的运行质量，预防因供电质量引起的用电设备故障。但是，现有的监控系统均采取现场总线或以太网的有线连接方式，或采用GPRS方式通讯，这些方式有现场接线复杂、通讯速率低等缺点，GPRS属于第二代通讯技术，传输速率相对比较慢，传输大量数据能力受到一定限制。
【发明内容】
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种采用3G 通信技术实现对APF、SVG的实时监控和管理，数据上传速率高，监控和管理效率快、可靠，安装方便、灵活性强，且功能强大，处理能力强，安全性、保护性、工作效率高的实现3G监控的APF、SVG控制装置。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：
一种实现3G监控的APF、SVG控制装置，包括有：
一用于负责APF、SVG装置的AD控制、算法计算、指令输出控制的CPU主控电路；
一用于负责实时采集监控APF、SVG装置状态信息数据、判断装置工作是否正常并将数据发送至3G射频模块的CPU监控电路；
一用于采集系统、负载、装置本身的电压电流模拟量并将其转化为数字量的模数转换电路；
一用于采集接收APF、SVG装置实时状态数据并将数据经3G网络发送到主站系统的3G射频模块；
一用于对所述CPU监控电路和3G射频模块之间的信号进行电平转换并隔离其之间的电源系统的电平转换隔离电路；
一用于插入SIM卡的SIM卡接口电路；
以及一用于对各组成部件提供工作电源的电源管理电路；
而且，所述模数转换电路、CPU主控电路、CPU监控电路、电平转换隔离电路、3G射频模块和 SIM卡接口电路依次导通连接，所述电源管理电路与各组成部件电性连接。
进一步地，所述CPU主控电路主要由核心芯片、FPGA芯片、光耦开路模组、RS485转换电路、RS485转换接口组成；所述核心芯片和光耦开路模组均与所述FPGA芯片导通连接；所述RS485转换芯片和RS485转换接口相互导通连接，且所述RS485转换芯片与所述核心芯片导通连接。
进一步地，所述CPU监控电路主要由实时监测芯片组成，所述实时监测芯片与所述CPU主控电路的FPGA芯片导通连接。
进一步地，所述光耦开路模组由16路光耦开路组成。
进一步地，所述核心芯片和实时监测芯片均为TMS320F28335芯片。
进一步地，所述模数转换电路主要由两块AD转换芯片和12路调理电路组成，所述12路调理电路一端与所述两块AD转换芯片导通连接，所述AD转换芯片另一端与所述FPGA芯片导通连接。
进一步地，所述两块AD转换芯片均为AD7658转换芯片。
进一步地，所述电平转换隔离电路主要由电平转换芯片、接口转换芯片和隔离电路组成；所述电平转换芯片的两端分别与所述CPU监控电路和接口转换芯片导通连接，且所述导隔离电路与所述CPU监控电路导通连接。
进一步地，所述隔离电路由两组TLP521隔离电路组成，两组所述TLP521隔离电路均导通连接在所述CPU监控电路上。
进一步地，所述电平转换芯片和接口转换芯片分别为MAX3232芯片和FT232RL芯片。
本发明的有益效果：
本发明上述技术方案，即可实现对APF、SVG的实时监控和管理，而且采用3G 通信技术传输其数据到主站系统，大大提高了数据的上传速率，对APF、SVG的实时监控和管理效率更快、更好，同时增强了监控通信的可靠性，且安装方便、灵活性强，并且采用该结构的CPU主控电路和CPU监控电路功能更强大，处理能力更强，安全性、保护性、工作效率更高；另外，利用了电平转换隔离电路对CPU监控电路与3G射频模块之间的信号进行电平转换和隔离其之间的电源系统，有效防止了两端的电源相互影响。
【附图说明】
图1是本发明所述一种实现3G监控的APF、SVG控制装置实施例的结构原理示意框图；
图2是本发明所述一种实现3G监控的APF、SVG控制装置实施例中CPU主控电路、CPU监控电路、电平转换隔离电路和电源管理电路的电路图；
图3是本发明所述一种实现3G监控的APF、SVG控制装置实施例中模数转换电路的电路图；
图4是本发明所述一种实现3G监控的APF、SVG控制装置实现施中3G射频模块和SIM卡接口电路的电路图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图4中所示：
本发明提供了一种实现3G监控的APF、SVG控制装置，包括有CPU主控电路1、CPU监控电路2、模数转换电路3、3G射频模块4、电平转换隔离电路5、SIM卡接口电路6和电源管理电路7。其中，所述CPU主控电路1主要用于负责APF、SVG装置的AD控制、算法计算、指令输出控制；所述CPU监控电路2主要用于负责实时采集监控APF、SVG装置状态信息数据、判断装置工作是否正常并将数据发送至3G射频模块；所述模数转换电路3主要用于采集系统、负载、装置本身的电压电流模拟量并将其转化为数字量；所述3G射频模块4主要用于采集接收APF、SVG装置实时状态数据并将数据经3G网络发送到主站系统；所述电平转换隔离电路5主要用于对CPU监控电路2和3G射频模块4之间的信号进行电平转换并隔离其之间的电源系统；所述SIM卡接口电路6主要用于插入SIM卡；所述电源管理电路7主要用于对各组成部件提供工作电源；而且所述模数转换电路3、CPU主控电路1、CPU监控电路2、电平转换隔离电路5、3G射频模块4和 SIM卡接口电路6依次导通连接，所述电源管理电路7与各组成部件电性连接。具体结构可以为：
如图2至图4，所述CPU主控电路1主要由核心芯片11、FPGA芯片12、光耦开路模组13、RS485转换芯片14、RS485转换接口15组成；所述核心芯片11和光耦开路模组13均与FPGA芯片12导通连接；所述RS485转换芯片14和RS485转换接口15相互导通连接，且RS485转换芯片14与核心芯片11导通连接；所述核心芯片11为TMS320F28335芯片，光耦开路模组13由16路光耦开路组成，并且所述RS485转换芯片14由RSM3485CHT电源模块组成，其一端与核心芯片11电性连接，另一端通过RS485转换接口15与上位机（图中未表示出来）导通连接，即可完成人机交换数据。所述CPU监控电路2主要由实时监测芯片21组成，所述实时监测芯片21为TMS320F28335芯片，与CPU主控电路1的FPGA芯片12导通连接。所述模数转换电路3主要由两块AD转换芯片31和12路调理电路32组成，所述两块AD转换芯片31均为AD7658转换芯片，所述12路调理电路32一端与两块AD转换芯片31导通连接，AD转换芯片31另一端与FPGA芯片12（即AD_D1～AD_D12总线连接引脚）导通连接。所述电平转换隔离电路5主要由电平转换芯片51、接口转换芯片52和隔离电路53组成；所述电平转换芯片51的两端分别与CPU监控电路2（即实时监测芯片21）和接口转换芯片52导通连接，且电平转换芯片51和接口转换芯片52分别为MAX3232芯片和FT232RL芯片；所述导隔离电路53由两组TLP521隔离电路组成，两组TLP521隔离电路均导通连接在所述CPU监控电路2（即实时监测芯片21）上。
本发明所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置的工作原理为：首先，模数转换电路3采集系统、负载、装置本身的电压电流模拟量并将其转化为数字量，并传输给CPU主控电路1；然后，CPU主控电路1的FPGA芯片12接受、存储模数转换电路3传输过来的电压电流数字量，同时FPGA芯片12也接受经光耦开路模组13传输过来的开关量数据，并一并与电压电流数字量传输至核心芯片11进行分析计算；接着，核心芯片11对该开出量数据和电压电流数字量进行分析计算，产生相应PWM控制信号，并回传至FPGA芯片12；最后，FPGA芯片12将该PWM控制信号传输给外部APF、SVG装置，以控制外部APF、SVG装置正常工作。
与此同时，CPU监控电路2也实时监控CPU主控电路1工作状态，实时判断CPU主控电路1工作是否正常，同时监测外部APF、SVG装置装置过热保护信号、IGBT故障保护信号，并将以上信息经电平转换隔离电路5传输至3G射频模块4，最后3G射频模块4与用于插入SIM卡的SIM卡接口电路6连接3G网络，通过3G网络交换CPU监控电路2与主站系统的数据。
这样，本发明所述控制器即可实现对APF、SVG的实时监控和管理，而且采用3G 通信技术传输其数据到主站系统，大大提高了数据的上传速率，对APF、SVG的实时监控和管理效率更快、更好，同时增强了监控通信的可靠性，且安装方便、灵活性强，并且采用该结构的CPU主控电路1和CPU监控电路2功能更强大，处理能力更强，安全性、保护性、工作效率更高；另外，利用了电平转换隔离电路5对CPU监控电路与3G射频模块之间的信号进行电平转换和隔离其之间的电源系统，有效防止了两端的电源相互影响。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，包括有：
一用于负责APF、SVG装置的AD控制、算法计算、指令输出控制的CPU主控电路(1)；
一用于负责实时采集监控APF、SVG装置状态信息数据、判断装置工作是否正常并将数据发送至3G射频模块的CPU监控电路(2)；
一用于采集系统、负载、装置本身的电压电流模拟量并将其转化为数字量的模数转换电路(3)；
一用于采集接收APF、SVG装置实时状态数据并将数据经3G网络发送到主站系统的3G射频模块(4)；
一用于对所述CPU监控电路(2)和3G射频模块(4)之间的信号进行电平转换并隔离其之间的电源系统的电平转换隔离电路(5)；
一用于插入SIM卡的SIM卡接口电路(6)；
以及一用于对各组成部件提供工作电源的电源管理电路(7)；
而且，所述模数转换电路(3)、CPU主控电路(1)、CPU监控电路(2)、电平转换隔离电路(5)、3G射频模块(4)和SIM卡接口电路(6)依次导通连接，所述电源管理电路(7)与各组成部件电性连接；
所述CPU主控电路(1)主要由核心芯片(11)、FPGA芯片(12)、光耦开路模组(13)、RS485转换芯片(14)、RS485转换接口(15)组成；所述核心芯片(11)和光耦开路模组(13)均与所述FPGA芯片(12)导通连接；所述RS485转换芯片(14)和RS485转换接口(15)相互导通连接，且所述RS485转换芯片(14)与所述核心芯片(11)导通连接。
2.根据权利要求1所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述CPU监控电路(2)主要由实时监测芯片(21)组成，所述实时监测芯片(21)与所述CPU主控电路(1)的FPGA芯片(12)导通连接。
3.根据权利要求2所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述光耦开路模组(13)由16路光耦开路组成。
4.根据权利要求3所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述核心芯片(11)和实时监测芯片(21)均为TMS320F28335芯片。
5.根据权利要求2至4中任何一项所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述模数转换电路(3)主要由两块AD转换芯片(31)和12路调理电路(32)组成，所述12路调理电路(32)一端与所述两块AD转换芯片(31)导通连接，所述AD转换芯片(31)另一端与所述FPGA芯片(12)导通连接。
6.根据权利要求5所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述两块AD转换芯片(31)均为AD7658转换芯片。
7.根据权利要求1至4中任何一项所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述电平转换隔离电路(5)主要由电平转换芯片(51)、接口转换芯片(52)和隔离电路(53)组成；所述电平转换芯片(51)的两端分别与所述CPU监控电路(2)和接口转换芯片(52)导通连接，且所述隔离电路(53)与所述CPU监控电路(2)导通连接。
8.根据权利要求7所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述隔离电路(53)由两组TLP521隔离电路组成，两组所述TLP521隔离电路均导通连接在所述CPU监控电路(2)上。
9.根据权利要求7所述的实现3G监控的APF、SVG控制装置，其特征在于，所述电平转换芯片(51)和接口转换芯片(52)分别为MAX3232芯片和FT232RL芯片。
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