CN201839076U - 数字化变电站直流电源动态管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种数字化变电站直流电源动态管理系统,由上位管理机、主监控单元、多个开关量模块组成,其特征在于:所述的上位管理机连接在以太网上,通过RJ45网络接口和主监控单元相连,主监控单元通过485总线一方面连接待测直流系统中的充电机,另一方面和开关量模块相连,开关量模块通过光耦隔离连接待测直流系统中的母线及各馈线开关常开辅助触点,主监控单元通过光耦继电器连接待测直流系统母线控制断路器的电动操作机构。它能实现直流电源运行状态和故障情况监视,馈线开关状态实时指示,整个变电站直流系统以模拟图方式动态显示,远程控制直流母线状态切换、远程控制充电机均/浮充状态、远程设置充电机参数功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变电站直流电源动态管理系统,尤其是一种数字化变电站直流电源动态管理系统。
背景技术
直流电源系统为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源,是保证变电站正常运行的重要系统之一,是当代电力系统控制、保护的基础,其可靠性与稳定性直接影响到变电运行的安全性,关系到电力系统的正常运行、控制及安全紧急操作。但是,现代科学技术,尤其是计算机技术和通信技术的发展,使变电站向数字化、无人值守型和网络化集中管理的方向发展,各种电气设备已逐渐实现远方监控,而直流电源系统本身的远程在线监视却无完善的实施方案和技术手段,虽然调度中心可以通过远动通道获取变电站运行情况的实时信息,但是对于直流部分只能得到少量的重要信息,它不能反映直流系统运行的详细信息,使得变电站总体自动化水平受到影响,同时也给电网安全运行留下了未知因素。因此,设计一种数字化变电站直流电源动态管理系统,是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数字化变电站直流电源动态管理系统。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是:
一种数字化变电站直流电源动态管理系统,由上位管理机、主监控单元、多个开关量模块组成,其特征在于:所述的上位管理机连接在以太网上,通过RJ45网络接口和主监控单元相连,主监控单元通过485总线一方面连接待测直流系统中的充电机,另一方面和开关量模块相连,开关量模块通过光耦隔离连接待测直流系统中的母线及各馈线开关常开辅助触点,主监控单元通过光耦继电器连接待测直流系统母线控制断路器的电动操作机构。
本实用新型解决其技术问题的技术方案还可以是:
本实用新型的上位管理机是一台安装了变电站直流电源动态管理软件的计算机,该软件采用VC语言编制,它连接在以太网上,通过操作变电站直流电源动态管理软件,可向远端的主监控单元发送遥控指令,并接收主监控单元上传的遥测数据。
本实用新型所述的主监控单元主要包括微处理器、以太网接口电路、光耦、 485接口电路,微处理器采用LM3S8938单片机,以太网接口电路采用型号为HR911105A的网络变压器/RJ45接口芯片,光耦采用型号为G3VM351G的光耦继电器,485接口电路采用型号为ADM2483的RS485收发器,速率是500Kbps,LM3S8938单片机的GND、GNDA、GNDPHY、CMOD0和CMOD1与地线相连接,VDD、VDDA、VCCPHY接3.3V高电平,LDO、VDD25接2.5V高电平,单片机LM3S8938的OSC0、OSC1脚分别与电容C4、电容C5的一端相连接,电容的另一端接地,并且在OSC0、OSC1之间接一个8M晶体振荡器M1,XTALPPHY、XTALNPHY脚分别与电容C2、电容C3的一端相连,电容的另一端接地,并且在XTALPPHY、XTALNPHY之间接一个25M晶振M2,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、及网络变压器/RJ45接口HR911105A的TXCT、RXCT共同和3.3V电源相连接,电阻R1另一端与LM3S8938的RXIN脚、HR911105A的RX-相连,电阻R2另一端与LM3S8938的RXIP脚、HR911105A的RX+相连,电阻R3另一端与LM3S8938的TXON脚、HR911105A的TX-相连,电阻R4另一端与LM3S8938的TXOP脚、HR911105A的TX+相连,HR911105A的GND接地,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、及HR911105A组成以太网接口电路,连接在以太网上,单片机LM3S8938的RST脚与电阻R5的一端及电容C1的一端相连接,电阻R5的另一端接3.3V电源,电容C1的另一端接地,485接口电路ADM2483的VDD1、PV脚接3.3V电源,GND1脚接地,RXO脚与LM3S8938的PA1脚连接,TXI脚与LM3S8938的PA0脚连接,RE、DE脚短接与LM3S8938的PA2脚相连,ADM2483的A、B、VDD2、GND2脚连接RS485总线,构成485通讯回路,电动开关控制电路共有五路,第一路,LM3S8938的PB0脚通过电阻R6与光耦继电器U1的1脚相连,U1的2脚接地,LM3S8938的PB1脚通过电阻R7与光耦继电器U2的1脚相连,U2的2脚接地,U1和U2的4脚短接以及U1的三脚、U2的3脚连接第一路电动操作机构控制接口,第二路,LM3S8938的PB2脚通过电阻R8与光耦继电器U3的1脚相连,U3的2脚接地,LM3S8938的PB3脚通过电阻R9与光耦继电器U4的1脚相连,U4的2脚接地,U3和U4的4脚短接以及U3的三脚、U4的3脚连接第二路电动操作机构控制接口,第三路,LM3S8938的PB4脚通过电阻R10与光耦继电器U5的1脚相连,U5的2脚接地,LM3S8938的PB5脚通过电阻R11与光耦继电器U6的1脚相连,U6的2脚接地,U5和U6的4脚短接以及U5的三脚、U6的3脚连接第三路电动操作机构控制接口,第四路,LM3S8938的PB6脚通过电阻R12与光耦继电器U7的1脚相连,U7的2脚接地,LM3S8938的PB7脚通过电阻R13与光耦继电器U8的1脚相连,U8的2脚接地,U7和U8的4脚短接以及U7的三脚、U8的3脚连接第四路电动操作机构控制接口,第五路,LM3S8938的PE0脚 通过电阻R14与光耦继电器U9的1脚相连,U9的2脚接地,LM3S8938的PE1脚通过电阻R15与光耦继电器U10的1脚相连,U10的2脚接地,U9和U10的4脚短接以及U9的三脚、U10的3脚连接第五路电动操作机构控制接口。
本实用新型所述的开关量模块由微处理器、光耦、485接口电路构成,微处理器采用MSP430F2013单片机,光耦的型号为PS2505,485接口电路采用型号为ADM2483的RS485收发器,速率是500Kbps,MSP430F2013单片机VSS脚与地线相连接,VCC脚接3.3V高电平,RST脚通过电阻R131接3.3V高电平,485接口电路ADM2483的VDD1脚接3.3V电源,GND1脚接地,RXO脚与MSP430F2013的P26脚连接,TXI脚与MSP430F2013的P17脚连接,RE、DE脚短接与MSP430F2013的P27脚相连,ADM2483的A、B、VDD2、GND2脚连接RS485总线,构成485通讯回路,开关量输入电路有六路,第一路,MSP430F2013的P10脚通过电阻R71接地并与光耦UD1的3脚相连,UD1的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R181接第一路开关量输入,第二路,MSP430F2013的P11脚通过电阻R81接地并与光耦UD2的3脚相连,UD2的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R21接第二路开关量输入,第三路,MSP430F2013的P12脚通过电阻R91接地并与光耦UD3的3脚相连,UD3的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R31接第三路开关量输入,第四路,MSP430F2013的P13脚通过电阻R101接地并与光耦UD4的3脚相连,UD4的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R41接第四路开关量输入,第五路,MSP430F2013的P14脚通过电阻R111接地并与光耦UD5的3脚相连,UD5的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R51接第五路开关量输入,第六路,MSP430F2013的P15脚通过电阻R121接地并与光耦UD6的3脚相连,UD6的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R61接第六路开关量输入。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
第一,整个变电站直流系统以模拟图方式动态显示,馈线开关状态实时指示,直观方便,克服了调度中心通过远动通道只能获取少量直流信息的不足。
第二,远程控制直流母线状态切换和充电机均/浮充状态,远程设置充电机参数。
第三,完成了需要耗费大量人力物力并且只有到现场人工操作才能完成的工作,大大减轻维护人员的工作量,最大限度减少人工现场操作所带来的误操作,给电力系统安全运行提供了有力保证。
附图说明
图1是本实用新型的总体框图。
图2是本实用新型的主监控单元的电路原理图。
图3是本实用新型的开关量模块的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示,本系统由上位管理机、主监控单元、多个开关量模块三部分构成。连接方式如下:上位管理机连接在以太网上,通过RJ45网络接口和主监控单元相连;主监控单元通过485总线一方面连接待测直流系统中的充电机,另一方面和开关量模块相连;开关量模块通过光耦隔离连接待测直流系统中的母线及各馈线开关常开辅助触点;主监控单元通过光耦继电器连接待测直流系统母线控制断路器的电动操作机构。操作过程如下:上位管理机根据需要可通过以太网遥控主监控单元,使主监控单元采用485通讯方式控制待测直流系统中的充电机进行均/浮充状态和参数设置,通过光耦继电器控制待测直流系统母线控制断路器的电动操作机构实现母线状态切换;开关量模块通过光耦采集待测直流系统中的母线及各馈线开关的合分状态,经485总线上传给主监控单元,主监控单元通过以太网在上传给上位管理机,在上位管理机上生成直流系统动态模拟图。
上位管理机是一台安装了利用VC语言编制的变电站直流电源动态管理软件的计算机,它连接在以太网上,通过以太网控制主监控单元。更具体地说,上位管理机是设计了一个变电站直流电源动态管理软件专用应用程序,将它安装在相应的连接在以太网上的计算机里,通过操作变电站直流电源动态管理软件,向远端的主监控单元发送遥控指令,并接收主监控单元上传的遥测数据;所以准确地说,上位管理机的关键是一个装入已连接在以太网上的计算机里的利用VC语言编制的变电站直流电源动态管理软件专用应用程序。
主监控单元主要包括微处理器、以太网接口电路、光耦、485接口电路;通过以太网接收上位管理机遥控指令,上传遥测信息,通过光耦继电器控制直流母线状态切换,通过485通讯控制充电机,并接收开关量模块上传的各开关遥测信息。微处理器采用LM3S8938单片机,它是德州仪器(TI)公司提供的首款基于 CoRtexTM-M3的32位控制器,256K的片内FLASH,64K片内SRAM,一个8通道的10位的A/D转换器,内部集成10/100以太网媒体访问控制(MAC)以及物理层(PHY),符合IEEE802.3-2002规范,其优点在于它兼容了第三方TCP/IP协议栈,可实现单芯片的以太网终端节点功能;以太网接口电路采用网络变压器/RJ45接口芯片,型号为:HR911105A;光耦采用欧姆龙公司的光耦继电器G3VM351G,具有光电隔离和功率驱动双重功能;485接口电路ADM2483是ADI推出的一款隔离型的RS485收发器,内部集成了ADI专利的iCoupleR(磁耦)隔离 技术,功能上相当于集成了三个单通道的光耦和一个RS485收发器,速率是500Kbps。
开关量模块是采集各母线、馈线开关的通断状态,并通过485总线向主监控单元上传开关遥测信息,由微处理器、光耦、485接口电路组成。微处理器采用MSP430F2013单片机,是TI公司MSP430系列的一款微控制器,它具有以下结构特点:16位的RISCCPU、16位的寄存器和常数发生器,可以获得很高的代码效率;五种低功耗模式,一个16位的定时器,10个I/O口,一个16位的∑-ΔADC。光耦型号为:PS2505,485接口电路与主监控单元中的相同。
如图2所示,LM3S8938单片机的GND、GNDA、GNDPHY、CMOD0和CMOD1与地线相连接;VDD、VDDA、VCCPHY接3.3V高电平;LDO、VDD25接2.5V高电平。单片机LM3S8938的OSC0、OSC1脚分别与电容C4、电容C5的一端相连接,电容C4、电容C5的另一端接地,并且在OSC0、OSC1之间接一个8M晶体振荡器M1,为系统提供主时钟信号;XTALPPHY、XTALNPHY脚分别与电容C2、电容C3的一端相连,电容C2、电容C3的另一端接地,并且在XTALPPHY、XTALNPHY之间接一个25M晶振M2,为以太网访问控制(MAC)以及物理层(PHY)提供时钟信号。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、及网络变压器/RJ45接口HR911105A的TXCT、RXCT共同和3.3V电源相连接,电阻R1另一端与LM3S8938的RXIN脚、HR911105A的RX-相连,电阻R2另一端与LM3S8938的RXIP脚、HR911105A的RX+相连,电阻R3另一端与LM3S8938的TXON脚、HR911105A的TX-相连,电阻R4另一端与LM3S8938的TXOP脚、HR911105A的TX+相连,HR911105A的GND接地;电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、及HR911105A组成以太网接口电路,连接在以太网上。单片机LM3S8938的RST脚与电阻R5的一端及电容C1的一端相连接,电阻R5的另一端接3.3V电源,电容C1的另一端接地,完成上电复位功能。485接口电路ADM2483的VDD1、PV脚接3.3V电源,GND1脚接地,RXO脚与LM3S8938的PA1脚连接,TXI脚与LM3S8938的PA0脚连接,RE、DE脚短接与LM3S8938的PA2脚相连;ADM2483的A、B、VDD2、GND2脚连接RS485总线,而构成485通讯回路。电动开关控制电路共有五路,每一路都由两个光耦继电器提供两个合、分接点,用来控制待测直流系统母线控制断路器的电动操作机构合、分操作,实现母线状态切换;第一路,LM3S8938的PB0脚通过电阻R6与光耦继电器U1的1脚相连,U1的2脚接地,LM3S8938的PB1脚通过电阻R7与光耦继电器U2的1脚相连,U2的2脚接地,U1和U2的4脚短接以及U1的三脚、U2的3脚连接第一路电动操作机构控制接口;第二路,LM3S8938的PB2脚通过电阻R8与光耦继电器U3的1脚相连,U3的2脚接地,LM3S8938的PB3脚 通过电阻R9与光耦继电器U4的1脚相连,U4的2脚接地,U3和U4的4脚短接以及U3的三脚、U4的3脚连接第二路电动操作机构控制接口;第三路,LM3S8938的PB4脚通过电阻R10与光耦继电器U5的1脚相连,U5的2脚接地,LM3S8938的PB5脚通过电阻R11与光耦继电器U6的1脚相连,U6的2脚接地,U5和U6的4脚短接以及U5的三脚、U6的3脚连接第三路电动操作机构控制接口;第四路,LM3S8938的PB6脚通过电阻R12与光耦继电器U7的1脚相连,U7的2脚接地,LM3S8938的PB7脚通过电阻R13与光耦继电器U8的1脚相连,U8的2脚接地,U7和U8的4脚短接以及U7的三脚、U8的3脚连接第四路电动操作机构控制接口;第五路,LM3S8938的PE0脚通过电阻R14与光耦继电器U9的1脚相连,U9的2脚接地,LM3S8938的PE1脚通过电阻R15与光耦继电器U10的1脚相连,U10的2脚接地,U9和U10的4脚短接以及U9的三脚、U10的3脚连接第五路电动操作机构控制接口。
如图3所示,MSP430F2013单片机VSS脚与地线相连接;VCC脚接3.3V高电平;RST脚通过电阻R131接3.3V高电平完成上电复位功能。485接口电路ADM2483的VDD1脚接3.3V电源,GND1脚接地,RXO脚与MSP430F2013的P26脚连接,TXI脚与MSP430F2013的P17脚连接,RE、DE脚短接与MSP430F2013的P27脚相连;ADM2483的A、B、VDD2、GND2脚连接RS485总线,而构成485通讯回路。开关量输入电路有六路,每一路都是通过光耦来采集待测直流系统中的母线及各馈线开关常开辅助触点的通断状态;第一路,MSP430F2013的P10脚通过电阻R71接地并与光耦UD1的3脚相连,UD1的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R181接第一路开关量输入;第二路,MSP430F2013的P11脚通过电阻R81接地并与光耦UD2的3脚相连,UD2的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R21接第二路开关量输入;第三路,MSP430F2013的P12脚通过电阻R91接地并与光耦UD3的3脚相连,UD3的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R31接第三路开关量输入;第四路,MSP430F2013的P13脚通过电阻R101接地并与光耦UD4的3脚相连,UD4的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R41接第四路开关量输入;第五路,MSP430F2013的P14脚通过电阻R111接地并与光耦UD5的3脚相连,UD5的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R51接第五路开关量输入;第六路,MSP430F2013的P15脚通过电阻R121接地并与光耦UD6的3脚相连,UD6的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R61接第六路开关量输入。
Claims (4)
1.一种数字化变电站直流电源动态管理系统,由上位管理机、主监控单元、多个开关量模块组成,其特征在于:所述的上位管理机连接在以太网上,通过RJ45网络接口和主监控单元相连,主监控单元通过485总线一方面连接待测直流系统中的充电机,另一方面和开关量模块相连,开关量模块通过光耦隔离连接待测直流系统中的母线及各馈线开关常开辅助触点,主监控单元通过光耦继电器连接待测直流系统母线控制断路器的电动操作机构。
2.根据权利要求1所述的一种数字化变电站直流电源动态管理系统,其特征在于:上位管理机是一台安装了变电站直流电源动态管理软件的计算机,它连接在以太网上,可向远端的主监控单元发送遥控指令,并接收主监控单元上传的遥测数据。
3.根据权利要求1所述的一种数字化变电站直流电源动态管理系统,其特征在于:所述的主监控单元主要包括微处理器、以太网接口电路、光耦、485接口电路,微处理器采用LM3S8938单片机,以太网接口电路采用型号为HR911105A的网络变压器/RJ45接口芯片,光耦采用型号为G3VM351G的光耦继电器,485接口电路采用型号为ADM2483的RS485收发器,速率是500Kbps,LM3S8938单片机的GND、GNDA、GNDPHY、CMOD0和CMOD1与地线相连接,VDD、VDDA、VCCPHY接3.3V高电平,LDO、VDD25接2.5V高电平,单片机LM3S8938的OSC0、OSC1脚分别与电容C4、电容C5的一端相连接,电容C4、电容C5的另一端接地,并且在OSC0、OSC1之间接一个8M晶体振荡器M1,XTALPPHY、XTALNPHY脚分别与电容C2、电容C3的一端相连,电容C2、电容C3的另一端接地,并且在XTALPPHY、XTALNPHY之间接一个25M晶振M2,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、及网络变压器/RJ45接口HR911105A的TXCT、RXCT共同和3.3V电源相连接,电阻R1另一端与LM3S8938的RXIN脚、HR911105A的RX-相连,电阻R2另一端与LM3S8938的RXIP脚、HR911105A的RX+相连,电阻R3另一端与LM3S8938的TXON脚、HR911105A的TX-相连,电阻R4另一端与LM3S8938的TXOP脚、HR911105A的TX+相连,HR911105A的GND接地,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、及HR911105A组成以太网接口电路,连接在以太网上,单片机LM3S8938的RST脚与电阻R5的一端及电容C1的一端相连接,电阻R5的另一端接3.3V电源,电容C1的另一端接地,485接口电路ADM2483的VDD1、PV脚接3.3V电源,GND1脚接地,RXO脚与LM3S8938的PA1脚连接,TXI脚与LM3S8938的PA0脚连接,RE、DE脚短接与LM3S8938的PA2脚相连,ADM2483的A、B、VDD2、GND2脚连接RS485总线,构成485通讯回路,电动开关控制电路共有五路,第一路,LM3S8938的PB0脚通过电阻R6与光耦继电器U1的1脚相连,U1的2脚接地, LM3S8938的PB1脚通过电阻R7与光耦继电器U2的1脚相连,U2的2脚接地,U1和U2的4脚短接以及U1的三脚、U2的3脚连接第一路电动操作机构控制接口,第二路,LM3S8938的PB2脚通过电阻R8与光耦继电器U3的1脚相连,U3的2脚接地,LM3S8938的PB3脚通过电阻R9与光耦继电器U4的1脚相连,U4的2脚接地,U3和U4的4脚短接以及U3的三脚、U4的3脚连接第二路电动操作机构控制接口,第三路,LM3S8938的PB4脚通过电阻R10与光耦继电器U5的1脚相连,U5的2脚接地,LM3S8938的PB5脚通过电阻R11与光耦继电器U6的1脚相连,U6的2脚接地,U5和U6的4脚短接以及U5的三脚、U6的3脚连接第三路电动操作机构控制接口,第四路,LM3S8938的PB6脚通过电阻R12与光耦继电器U7的1脚相连,U7的2脚接地,LM3S8938的PB7脚通过电阻R13与光耦继电器U8的1脚相连,U8的2脚接地,U7和U8的4脚短接以及U7的三脚、U8的3脚连接第四路电动操作机构控制接口,第五路,LM3S8938的PE0脚通过电阻R14与光耦继电器U9的1脚相连,U9的2脚接地,LM3S8938的PE1脚通过电阻R15与光耦继电器U10的1脚相连,U10的2脚接地,U9和U10的4脚短接以及U9的三脚、U10的3脚连接第五路电动操作机构控制接口。
4.根据权利要求1所述的一种数字化变电站直流电源动态管理系统,其特征在于:所述的开关量模块由微处理器、光耦、485接口电路构成,微处理器采用MSP430F2013单片机,光耦的型号为PS2505,485接口电路采用型号为ADM2483的RS485收发器,速率是500Kbps,MSP430F2013单片机VSS脚与地线相连接,VCC脚接3.3V高电平,RST脚通过电阻R131接3.3V高电平,485接口电路ADM2483的VDD1脚接3.3V电源,GND1脚接地,RXO脚与MSP430F2013的P26脚连接,TXI脚与MSP430F2013的P17脚连接,RE、DE脚短接与MSP430F2013的P27脚相连,ADM2483的A、B、VDD2、GND2脚连接RS485总线,构成485通讯回路,开关量输入电路有六路,第一路,MSP430F2013的P10脚通过电阻R71接地并与光耦UD1的3脚相连,UD1的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R181接第一路开关量输入,第二路,MSP430F2013的P11脚通过电阻R81接地并与光耦UD2的3脚相连,UD2的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R21接第二路开关量输入,第三路,MSP430F2013的P12脚通过电阻R91接地并与光耦UD3的3脚相连,UD3的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R31接第三路开关量输入,第四路,MSP430F2013的P13脚通过电阻R101接地并与光耦UD4的3脚相连,UD4的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R41接第四路开关量输入,第五路,MSP430F2013的P14脚通过电阻R111接地并与光耦UD5的3脚相连,UD5的4脚接3.3V电源,2脚接 公共端COM,1脚通过电阻R51接第五路开关量输入,第六路,MSP430F2013的P15脚通过电阻R121接地并与光耦UD6的3脚相连,UD6的4脚接3.3V电源,2脚接公共端COM,1脚通过电阻R61接第六路开关量输入。
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