CN111324078A - 一种电力变压器模拟量就地模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电力变压器模拟量就地模块，包括电源模块、AD采集模块、信号处理模块、人机交互模块和信号转接模块，电源模块分别为AD采集模块、信号处理模块、人机交互模块、信号转接模块供电，AD采集模块、人机交互模块分别通过信号转接模块与信号处理模块相连；所述信号处理模块包括通信底板和通信板，信号处理模块实现实现模拟量就地模块和变电站综合自动化控制系统之间、各就地模块之间的通信功能。本发明在实现模拟量就地模块免配置、自识别、自诊断功能的前提下，为就地化模块装置实现即插即用、标准化、模块化设计提供一种新方式，以满足电力物联网智慧变电站试点建设工程的应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及智慧变电站领域，尤其涉及一种电力变压器模拟量就地模块。
背景技术
目前，电力物联网智慧变电站的电力变压器就地模块处于新产品研发阶段，主要存在以下问题：（1）以往智能变电站内二次设备厂家多、硬件种类多、接口繁杂、板卡互不兼容，维护更换方式各异，大幅增加了运维检修难度，而就地模块的应用使智慧变电站内智能二次设备数量更多，并且国内缺少对此类设备的相关技术标准，标准化接口设计有待规范；（2）就地模块的应用增加了站内运维检修难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电力变压器模拟量就地模块，在实现模拟量就地模块免配置、自识别、自诊断功能的前提下，为就地化模块装置实现即插即用、标准化、模块化和智能化设计提供一种新方式，以满足电力物联网智慧变电站试点建设工程的应用需求。
为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电力变压器模拟量就地模块，包括电源模块、AD采集模块、信号处理模块、人机交互模块和信号转接模块，电源模块分别为AD采集模块、信号处理模块、人机交互模块、信号转接模块供电，AD采集模块、人机交互模块分别通过信号转接模块与信号处理模块相连；所述信号处理模块包括通信底板和通信板，通信底板包括STM32芯片、两路LC通信光口，通信板包括ARM芯片，通信板支持IEC61850通信规约及HSR/PRP网络协议，STM32芯片通过串行或并行方式与AD采集模块通信连接，并且STM32芯片与通信板通信连接，两路LC通信光口实现HSR双端口的首尾相接，从而将多个就地模块组成HSR环网结构。
进一步的，通信底板还包括实现通信板系统调试功能的调试电网口。
进一步的，STM32单片机通过RS485实现与通信板的通信连接。
进一步的，ARM芯片支持自适应以太网和光纤以太网。
进一步的，AD采集模块通过拨码开关和跳线的方式实现12路4~20mA电流和0~5V电压模拟量信号采集。
进一步的，信号转接模块采用可插拔I/O连接器实现人机交互模块与信号处理模块的信号传输，采用4对可插拔I/O连接器实现电源模块、AD采集模块与信号处理模块之间的信号传输。
进一步的，信号转接模块通过螺栓固定在机箱内，电源模块、AD采集模块和信号处理模块插拔操作通过机箱内的滑槽式导轨实现。
进一步的，电源模块、AD采集模块、信号处理模块、信号转接模块均设有在机箱内，机箱通过上、下螺栓固定安装在变压器就地设备舱内。
本发明的有益效果：本发明用标准化接口设计、板卡模块化组装、装置本体板卡间即插即用以及与其他装置连接即插即用的设计思路，通过采集电力变压器二次保护设备传输的电流和电压信号，并将采集到的信息进行控制处理和判断，最后通过HSR环网通信协议接入自动化专网，实现变压器本体油面温度信号、本体油位信号、有载分接开关油位信号等模拟量信号就地采集和处理的功能。
模拟量就地模块装置就地安装于电力变压器本体端子箱或汇控柜中，有效减少现场远距离电缆接线，装置结构设计紧凑，采用即插即用、标准化和模块化设计思路，能够保证新设备快速接入系统，提高设备通用性和更换效率，减少现场设备维修更换困难的问题，缩短设备检修维护周期。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的原理框图；
图中：1、电源模块，2、AD采集模块，3、信号处理模块，4、通信底板，5、通信板，6、LC通信光口，7、调试电网口，8、信号转接模块，9、人机交互模块，10、机箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例公开一种电力变压器模拟量就地模块，如图3所示，包括电源模块1、AD采集模块2、信号处理模块3、人机交互模块9和信号转接模块8，电源模块1采用DC220V或者DC110V供电，并可以将直流电源转换为±5V和±24V电源信号，分别为AD采集模块1、信号处理模块3、人机交互模块9、信号转接模块8供电，AD采集模块2、人机交互模块9分别通过信号转接模块8与信号处理模块3相连。
AD采集模块2采集电力变压器模拟量信息，并通过信号转接模块8与信号处理模块3进行采集信息传输。信号处理模块3是本装置的核心模块，通过信号转接模块9接收AD采集模块2传输的信息，并进行数据分析和预判处理。最终，人机交互模块8通过信号转接模块9接收信号处理模块3传输信息，动态显示装置IP地址和装置及变压器本体运行/异常信息。
如图2所示，AD采集模块2包括两块板卡，每块板卡可实现8路模拟量信号采集功能。两块板卡均通过拨码开关和跳线的方式实现12路4~20mA电流和0~5V电压模拟量信号采集，并且采用ADI公司的AD采集芯片将采集的模拟量信号转换为数字量信号。
如图2所示，所述信号处理模块3包括通信底板4和通信板5，通信底板4包括STM32芯片、两路LC通信光口6和1个调试电网口7，通信板5包括ARM芯片，通信板5支持IEC61850通信规约及HSR/PRP网络协议，STM32芯片通过串行或并行方式与AD采集模块2通信连接，并且STM32芯片通过RS485等通信方式实现与通信板5的通信连接，两路LC通信光口6采用SFP系列新品，用于实现HSR双端口的首尾相接，从而将多个就地模块组成HSR环网结构。本实施例中，调试电网口7支持千兆以太网，用于实现通信板系统调试功能。ARM芯片支持支持10/100/1000BASE-T自适应以太网，或者100BASE-FX和1000 BASE-X光纤以太网。
本实施例中，信号处理模块3基于HSR总线传输技术的环网通信，实现模拟量就地模块和变电站综合自动化控制系统之间、各就地模块之间的通信功能，通信协议满足IEC61850标准。
本实施例中，信号转接模块8采用可插拔I/O连接器实现人机交互模块与信号处理模块的信号传输，采用4对可插拔I/O连接器实现电源模块、AD采集模块与信号处理模块之间的信号传输。
为了实现各模块板卡的即插即用，机箱内设有实现电源模块、AD采集模块、信号处理模块插拔操作的滑槽式导轨，信号转接模块8上设有与电源模块、AD采集模块、信号处理模块插拔操作的可插拔I/O连接器。
本实施例中，所述的人机交互模块9主要实现模拟量就地模块装置IP地址码最后三位信息的实时显示、通过按键实现IP地址修改、装置运行/报警信息指示功能。
如图1所示，电源模块1、AD采集模块2、信号处理模块3、信号转接模块8均设有在机箱10内，机箱10通过上、下螺栓固定安装在变压器就地设备舱内，机箱除了实现装置抗震和防护的功能外，还可以实现装置便于整体安装、拆卸及更换的功能，提高装置与就地设备舱安装可操作性。
本发明的模拟量就地模块装置就地安装于电力变压器本体端子箱或汇控柜中，有效减少现场远距离电缆接线，装置结构设计紧凑，采用即插即用、标准化和模块化设计思路，能够保证新设备快速接入系统，提高设备通用性和更换效率，减少现场设备维修更换困难的问题，缩短设备检修维护周期。
本发明的模拟量就地模块输入输出接口和板卡级接口均采用统一的标准化连接器，实现硬件层面电气连接的即插即用性。与现有技术相比，本发明提高了装置灵活性和可拓展性，提高现场工作工作效率，大幅缩短电力系统建设和检修周期，为就地模块的系统拓展和维护提供极大方便。
以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种电力变压器模拟量就地模块，其特征在于：包括电源模块、AD采集模块、信号处理模块、人机交互模块和信号转接模块，电源模块分别为AD采集模块、信号处理模块、人机交互模块、信号转接模块供电，AD采集模块、人机交互模块分别通过信号转接模块与信号处理模块相连；所述信号处理模块包括通信底板和通信板，通信底板包括STM32芯片、两路LC通信光口，通信板包括ARM芯片，通信板支持IEC61850通信规约及HSR/PRP网络协议，STM32芯片通过串行或并行方式与AD采集模块通信连接，并且STM32芯片与通信板通信连接，两路LC通信光口实现HSR双端口的首尾相接，从而将多个就地模块组成HSR环网结构。
2.根据权利要求1所述的电力变压器模拟量就地模块，其特征在于：通信底板还包括实现通信板系统调试功能的调试电网口。
3.根据权利要求1所述的电力变压力模拟量就地模块，其特征在于：STM32单片机通过RS485实现与通信板的通信连接。
4.根据权利要求1所述的电力变压器模拟量就地模块，其特征在于：ARM芯片支持自适应以太网和光纤以太网。
5.根据权利要求1所述的电力变压器模拟量就地模块，其特征在于：AD采集模块通过拨码开关和跳线的方式实现12路4~20mA电流和0~5V电压模拟量信号采集。
6.根据权利要求1所述的电力变压器模拟量就地模块，其特征在于：信号转接模块采用可插拔I/O连接器实现人机交互模块与信号处理模块的信号传输，采用4对可插拔I/O连接器实现电源模块、AD采集模块与信号处理模块之间的信号传输。
7.根据权利要求1所述的电力变压器模拟量就地模块，其特征在于：信号转接模块通过螺栓固定在机箱内，电源模块、AD采集模块和信号处理模块插拔操作通过机箱内的滑槽式导轨实现。
8.根据权利要求1所述的电力变压器模拟量就地模块，其特征在于：电源模块、AD采集模块、信号处理模块、信号转接模块均设有在机箱内，机箱通过上、下螺栓固定安装在变压器就地设备舱内。
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