CN201667525U - 具有无线组网功能的智能继电保护单元 - Google Patents
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Abstract
具有无线组网功能的智能继电保护单元是一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，该单元包括数据采集模块、数字输入输出模块、主控制模块、人机交互模块和无线通讯模块等主要部分。数据采集模块通过DMA方式与DSP相连，CPLD控制ADC采样时序实现DMA，ARM芯片通过总线方式与无线通讯模块相连。本实用新型集无线组网、多功能于一体，极大的方便了用户的安装使用和维护，广泛适用于110KV及以下电压等级电网的保护、控制、测量和监视，可配置为线路、电容器组、电动机保护、变压器后备保护、备用电源自投等功能的数字微机继电器保护控制装置。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种继电保护单元，尤其是涉及一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，属继电保护技术领域。
背景技术
传统的继电保护单元一般都是有线总线式(如RS485、CAN、以太网)通讯方式。该类单元在实施远距离数据传输时，在现场安装和布线上会带来很大的困难和不便，且耗费大量资源。随着人们对继电保护的认识越来越深入，主管部门都需要及时对电网的状态参数特别保护、控制、测量和监视的情况进行实时检查和管理，有线通讯带来的不便越来越突出，已不能完全满足用户需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种集无线组、多功能于一体的智能继电保护单元。
本实用新型是这样实现的：一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，包括数据采集模块、数字输入输出模块、主控制模块、人机交互模块和无线通讯模块等主要部分，数据采集模块通过DMA方式与DSP相连，ARM芯片通过总线方式与无线通讯模块相连。其特征在于：所述主处理器采用ARM芯片，ARM芯片通过总线方式与无线通讯模块相连。
本实用新型具有无线组网功能的智能继电保护单元，所述无线通讯模块可选为Zigbee、WIFI、GPRS/GSM、CDMA方式组成Intranet或直接与Internet相连。，所述ARM芯片通过并行总线、UART与选定的无线通讯模块相连。
本实用新型具有无线组网功能的智能继电保护单元，所述数据采集模块主要由DSP+CPLD+ADC组成，ADC通过DMA方式与DSP相连，由CPLD控制ADC采样时序实现DMA，DSP通过SCI或SPI与ARM芯片相连。
本实用新型具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述仪表包括外壳，所述数据采集模块、ARM芯片和无线数据传输部分位于外壳内部，外壳的正面是面框，面框上开有用与显示部分的显示窗，面框上开设有一个小开口，外壳内的Zigbee、WIFI、GPRS/GSM、CDMA通讯模块的天线从该小开口引出面框。
由CPLD控制ADC采样时序实现DMA方式，DSP通过DMA方式获取ADC数据，并经过基本处理后，送给ARM进行进一步分析处理；ARM芯片通过总线方式与无线通讯模块进行数据交换，无线通讯模块与相对应的无线网络组网组成Intranet或直接与Internet相连，这样就达到了主处理器与远程站点的数据交换功能，使得控制中心监控现场远程管理更加方便快捷、实时有效。
本实用新型具有如下特点：
1、由CPLD控制ADC采样时序实现DMA方式，DSP通过DMA方式获取ADC数据，采样波形完整，便于数据分析。
2、ARM芯片功耗低，功能高度集成，处理速度也极高，可以实现多种参数的高精度测量、电能的高精度计量、及谐波的分析、故障的录波和事件记录等。如此丰富集中的功能为多功能和小型化的实现，降低产品的功耗，奠定了坚实的基础。主处理器选用ARM芯片，ARM芯片集成了GPIO口117个、2个SPI接口、3个UART接口、1个LCD控制器、触摸屏控制器、NANDFLASH接口、NORFLASH接口、SDRAM接口、RTC时钟、8个信道AD、1个IIC接口、看门狗和4个PWM等。ARM芯片自身带有LCD控制器，可以很方便的与LCD接口，实现丰富界面的显示；ARM芯片自身带有多个UART接口，可以方便的与无线 通讯模块实现无线通讯；ARM芯片自身带有RTC时钟，所以不用外扩时钟芯片；ARM芯片自身带有NAND FLASD接口、NORFLASH接口、SDRAM接口，可以很方便的实现FLASH，SDRAM的扩展，所以也方便的实现了数据的大容量记录存储和掉电不丢失功能。
3、选用的Zigbee、WIFI、GPRS/GSM、CDMA无线通讯模块均具有体积小、功耗低的特点。
综上所述，本实用新型集无线组网、多功能于一体，极大的方便了用户的安装使用和维护，增强了智能化，提高了实时性，节约了资源，广泛适用于110KV及以下电压等级电网的保护、控制、测量和监视，可配置为线路、电容器组、电动机保护、变压器后备保护、备用电源自投等功能的数字微机继电器保护控制装置，最大限度的满足客户的需求。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型具有无线组网功能的智能继电保护单元的电路框图。
具体实施方式
本实用新型为一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，采用Zigbee、WIFI、GPRS/GSM、CDMA方式组成Intranet或直接与Internet相连。本实用新型主要包括数据采集模块、数字输入输出模块、主控制模块、人机交互模块和无线通讯模块等主要部分。
数据采集模块主要由DSP+CPLD+ADC组成，相应需处理测量的模拟信号，经过模拟量变换隔离电路，实现了地隔离、信号衰减处理，通过信号调理电路实现交流转直流变换，成为可供ADC采集的多路信号。该多路信号经过多路开关切换通道供ADC采集，多路开关的切换顺时序由CPLD控制，ADC的数据总线通过DMA方式与DSP相连，根据DSP处理算法的需要，由CPLD控制多路开关选择采样的通道和ADC的采样时序实现DMA。
DSP通过SCI或SPI总线与ARM处理器相连。人机处理、系统配置、通讯及其他协调的工作由ARM处理器完成，即ARM作为主处理器，DSP作为协处理器，由ARM获取DSP的计算结果，再做相应处理，如报警、显示、通讯等。
无线通讯模块在系统内与ARM处理器相连接，可选为Zigbee、WIFI、GPRS/GSM、CDMA方式组成Intranet或直接与Internet相连。
人机交互模块采用LCD液晶显示，LCD液晶显示采用LCD单色点阵液晶显示或LCD真彩液晶显示或LCD真彩4”或4.3”液晶显示。
由于继电保护单元一般都安装在变配电站的开关柜体上(嵌入式安装)，而开关柜都是用金属做成，无线通讯信号很容易被屏蔽，导致通讯不顺畅或故障，为了解决这个问题，可以将继电保护单元的数据采集模块、ARM芯片和无线数据传输部分位于外壳内部，外壳正面是面框，框上开有用与显示部分的显示窗，面框上开设有一个小开口，外壳内的无线通讯模块的天线从该小开口引出面框。这样有效的解决了屏蔽问题。
所述电力仪表面框的标准尺寸有42型面框尺寸，即(120±5)mmX(120±5)mm；或96型面框尺寸，即(96±5)mmX(96±5)mm。
Claims (10)
1.一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，包括数据采集模块、数字输入输出模块、主控制模块、人机交互模块和无线通讯模块等主要部分，数据采集模块通过DMA方式与DSP相连，其特征在于：所述主处理器采用ARM芯片，ARM芯片通过总线方式与无线通讯模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述无线通讯模块可选为Zigbee、WIFI、GPRS/GSM、CDMA方式组成Intranet或直接与Internet相连，所述ARM芯片通过并行总线、UART与选定的无线通讯模块相连。
3.根据权利要求1所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述数据采集模块主要由DSP+CPLD+ADC组成，ADC通过DMA方式与DSP相连，由CPLD控制ADC采样时序实现DMA，DSP通过SCI或SPI与ARM芯片相连。
4.根据权利要求2或3所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述仪表包括外壳，所述数据采集模块、ARM芯片和无线数据传输部分位于外壳内部，外壳的正面是面框，面框上开有用与显示部分的显示窗，面框上开设有一个小开口，外壳内的无线通讯模块的天线从该小开口引出面框。
5.根据权利要求3所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述ADC采用单通道高速ADC。
6.根据权利要求5所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述单通道高速ADC采用TI公司的ADS8322。
7.根据权利要求3所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述DSP采用TI公司的TMS320VC33。
8.根据权利要求3所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述CPLD采用Lattice公司的LC4128V。
9.根据权利要求4所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述显示部分采用LCD液晶显示。
10.根据权利要求9所述的一种具有无线组网功能的智能继电保护单元，其特征在于：所述LCD液晶显示采用LCD单色点阵液晶显示或LCD真彩液晶显示或LCD真彩4.3”液晶显示。
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