CN202978433U - 电力数据集中采集器 - Google Patents

Abstract

一种电力数据集中采集器，由电源模块、单片机、非易失性存储器、实时时钟、上行通讯芯片和3个下行通讯芯片组成，PIC24FJ256DA210单片机的I2C模块接口引脚SDA、SCL和WP连接外部FM24W256非易失性存储器芯片，单片机的第1路通讯引脚RXD0和TXD0连接1路上行RS232通讯接口，单片机的第2、3、4路通讯引脚RXD1、TXD1、CTR1，RXD2、TXD2、CTR2以及RXD3、TXD3、CTR3分别连接3路下行RS485通讯接口。本实用新型具有操作简便，成本低廉、扩展性好等特点。可同时支持MODBUS、CDT、IEC101、IEC103、DL/T645等多种电力自动化通讯规约，实现了一个上位机采集系统集中监控多种不同厂家、不同功能、不同通讯规约的配电自动化设备。解决了配电自动化设备间通讯规约不统一，难以采用统一上位机系统集中监测和控制的问题。

Description

电力数据集中采集器

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集装置，具体说涉及一种用于配电自动化领域中各种不同设备的数据集中采集的电子设备。

背景技术

智能电网代表了世界电力系统发展变革的最新方向。国家电网提出了将建设“坚强智能电网”的目标，配网自动化系统则是智能电网的重要组成部分，现代电网结构日趋复杂，实时信息传送量迅速增加，对配网自动化系统和开关站自动化系统的数据通信提出了越来越高的要求，故通过网络实现远动信息的迅速、可靠、高效传输成为现在智能电网信息传输的发展趋势。

目前，通信系统的建设是变电站综合自动化系统的关键之一，也是旧变电站改造成无人值班站的难点。当然。通信规约和通信网络的统一和完全兼容，有利于实现变电站自动化系统内设备的互换性和互操作性。但是目前的应用情况表明，多种通信规约和通信网络并存的局面还将在相当一段时期内存在，难以采用统一上位机系统集中监测和控制。

发明内容

针对现有各种电力设备间通讯规约不兼容的问题，本实用新型提供一种具有操作简便、成本低廉、扩展性好并支持多种通讯规约的电力数据集中采集器。

解决上述技术问题的具体技术方案，一种电力数据集中采集器，其特征为：由电源模块、PIC24FJ256DA210单片机、FM24W256非易失性存储器、PCF8563实时时钟、MAX3232E上行通讯芯片和3个ADM2483下行通讯芯片组成；各器件的连接关系是：

PIC24FJ256DA210单片机的I2C模块接口引脚67脚、66脚、68脚分别连接FM24W256非易失性存储器的5脚、6脚和7脚；上行通讯接口电路：硬件采用1路RS232通讯接口和1个MAX3232E上行通讯芯片，单片机的第一路串行口收、发引脚52脚和51脚连接MAX3232E上行通讯芯片的9脚和10脚，MAX3232E上行通讯芯片的7脚和8脚输出RS232信号，连接接插接口DB9头的2脚和3脚。下行通讯接口电路：硬件采用3路RS485接口和3个ADM2483下行通讯芯片；第一路下行通讯为：单片机的第二路串行口收、发引脚和异步使能引脚50脚、48脚、49脚连接第一个ADM2483下行通讯芯片的3脚、6脚、5脚，第一个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别连接两个BK60自恢复式保险丝－端，BK60自恢复式保险丝另一端连接下位电力自动化设备；第二路下行通讯为：单片机的第三路串行口收、发引脚和异步使能引脚32脚、39脚、33脚连接第二个ADM2483下行通讯芯片的3脚、6脚、5脚，第二个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别连接两个BK60自恢复式保险丝－端，BK60自恢复式保险丝另－端连接下位电力自动化设备；第三路下行通讯为：单片机的第四路串行口收、发引脚和异步使能引脚32脚、39脚、33脚连接第三个ADM2483下行通讯芯片的27脚、26脚、23脚，第三个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别连接两个BK60自恢复式保险丝－端，BK60自恢复式保险丝另－端连接下位电力自动化设备；PIC24FJ256DA210单片机的I2C模块接口引脚67脚、66脚分别连接PCF8563实时时钟的5脚和6脚。PCF8563实时时钟的振荡器接口1脚和2脚连接32.768K晶振。

本实用新型的有益效果：提供设计一种可同时支持多种通讯规约的电力数据集中采集器，解决了配电自动化设备间通讯规约不统一，难以采用统一上位机系统集中监测和控制的问题。

本实用新型具有操作简便、成本低廉、扩展性好等特点。可同时支持MODBUS、CDT、IEC101、IEC103、DL/T645等多种电力自动化通讯规约，实现了一个上位机采集系统集中监控多种不同厂家、不同功能、不同通讯规约的配电自动化设备。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的主要电路原理图。

具体实施方式

一种电力数据集中采集器如图1、图2所示，电力数据集中采集器由市售的商品电源模块、PIC24FJ256DA210单片机（美国微芯公司）、FM24W256非易失性存储器(铁电公司)、PCF8563实时时钟、MAX3232E上行通讯芯片 (美信公司)和3个ADM2483下行通讯芯片 (ADI公司)组成。

三路下行RS485通讯接口将各种实行不同通讯规约的配电自动化设备所采集或计算得到的各种开入量和电力数据集中采集，并按照用户的预先配置有序地存储于采集器中，上位机通过电力数据集中采集器将数据打包读取，同时将开出量命令通过电力数据集中采集器的一路上行RS232通讯接口下发给对应的电力设备，实现上位机对于多种实行不同通讯规约的配电自动化设备的监测和控制。

电力数据集中采集器的电源模块将220V交流输入电压转变为12V直流电压，之后通过AS1117芯片将电压变换为各个模块运行所需的3.3V直流电压。PIC24FJ256DA210单片机的I2C模块接口引脚SDA、SCL和WP连接外部FM24W256非易失性存储器芯片，以保存用户配置的读取和发送数据区分配信息以及配置的规约类型等参数量。PIC24FJ256DA210单片机的第1路通讯引脚RXD0和TXD0连接1路上行RS232通讯接口，单片机的第2、3、4路通讯引脚RXD1、TXD1、CTR1，RXD2、TXD2、CTR2以及RXD3、TXD3、CTR3分别连接3路下行RS485通讯接口，这几路接口互相独立，通过配置可分别支持多种不同的电力自动化通讯规约。

电源模块是将220V交流输入电压转换为给整个数字电路各个模块供电的3.3V直流电压。控制器选用PIC24FJ256DA210单片机，它采用高性能的16 位改良的哈佛架构, 最高运行速度可达16 MIPS，拥有灵活的看门狗定时器，超大容量的数据存储空间，4路UART通讯接口，单片机IO口支持编程外设配置，同时它的可靠性和稳定性完全能够适应电网的波动与干扰，是一款针对于复杂现场的理想的多串口单片机。PIC24FJ256DA210单片机通过FM24W256非易失性存储器芯片来保存用户配置的读取、发送信息以及规约类型等参数量。单片机的第1路上行RS232通讯接口通讯连接1路上位机，单片机的第2、3、4路通讯接口连接3路下行RS485通讯接口，用以与电力自动化设备进行数据交换和集中控制。

各器件的电路连接关系是：

电源电路：将交流回路220V交流电压引入电源模块后，得到12V的直流电压，12V电压正、负端经J1端子连接AS1117芯片的1脚和2脚，AS1117芯片的3脚输出3.3V电压，经电容E1、E2、C9滤波后，为单片机和数字电路系统供电。

时钟电路和非易失性数据存储电路：单片机的I2C模块以数据SDA和时钟SCL两线方式与PCF8563实时时钟和FM24W256非易失性存储器进行数据交换，PIC24FJ256DA210单片机的68脚连接FM24W256非易失性存储器的WP脚，控制数据的写入，防止干扰误写数据存储器；PCF8563实时时钟芯片的振荡器接口1脚和2脚连接32.768K晶振，法拉电容和系统电源连接PCF8563实时时钟芯片为其供电。

上行通讯接口电路：硬件采用1路RS232通讯接口和1个MAX3232E上行通讯芯片。PIC24FJ256DA210单片机的第一路串行口收、发引脚52脚、51脚连接MAX3232E上行通讯芯片的9脚和10脚，MAX3232E上行通讯芯片的7脚和8脚输出RS232信号，连接DB9头的2脚和3脚，用于与上位机进行通讯。

下行通讯接口电路：硬件采用3路RS485接口和3个ADM2483下行通讯芯片。第一路下行通讯为：PIC24FJ256DA210单片机的第二路串行口收、发引脚和异步使能引脚50脚、48脚、49脚连接第一个ADM2483下行通讯芯片的3脚、6脚、5脚，第一个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别经过两个BK60自恢复式保险丝与下位电力自动化设备进行通讯。第二路下行通讯为：PIC24FJ256DA210单片机的第三路串行口收、发引脚和异步使能引脚32脚、39脚、33脚连接第二个ADM2483下行通讯芯片的3脚、6脚、5脚，第二个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别经过两个BK60自恢复式保险丝与下位电力自动化设备进行通讯。第三路下行通讯为：PIC24FJ256DA210单片机的第四路串行口收、发引脚和异步使能引脚32脚、39脚、33脚连接第三个ADM2483下行通讯芯片的27脚、26脚、23脚，第三个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别经过两个BK60自恢复式保险丝与下位电力自动化设备进行通讯。

PIC24FJ256DA210单片机的工作流程为：初始化PIC24FJ256DA210单片机，从FM24W256非易失性存储器中读取上、下行口的规约类型，上、下行口收发格式和数据区配置，上行口收、发数据重组配置格式等电力数据集中采集器的参数。PIC24FJ256DA210单片机内装有数据处理软件，按读取的参数初始化IO外设配置，初始化定时器和串行口通讯接收、发送器，之后单片机进入程序循环过程。3路下行串行口根据规约配置，以主站模式轮询3路下位机的各设备，将采集到的遥测、遥信、遥脉等数据放到各自的数据区，若无返回可重发，一定时间内仍无返回判定某一下行口中的某台设备离线。3个下行口的数据区在每个循环周期内按照配置进行数据重组，并存放于上行口的数据区内，等待上位系统的读取。当接到上位机读取命令后，按照配置的规约的相应格式，响应所有数据的交换请求。同时单片机上行口实时接收上位系统的遥控命令，并及时以配置好的各自的规约格式，下发对应的下行口，以控制其中某台设备的开出量的开合。当单片机的上行通讯口接收到上位机的系统配置命令时，立即停止与下行口所有设备通讯的数据交换，防止数据冲突或发生数据区移位，待用户完成对采集器的配置后，单片机将配置数据存储于FM24W256非易失性存储器中，并重新开始与下位机各设备进行实时数据交换。

电力数据集中采集器支持MODBUS、CDT、IEC101、IEC103、DL/T645等多种两线制通讯规约。它将各种实行不同通讯规约的配电自动化设备所采集和计算得到的各种开入量和电力数据统一集中采集，并按照用户的预先配置，通过内部软件，把上位系统要求的数据，按顺序存储于采集器中，上位机可通过电力数据集中采集器将数据打包读取，同时将开出量命令下发给采集器下行口对应的电力设备，实现上位机对于多种实行不同通讯规约的配电自动化设备的监测和控制以及电网实时数据的分析。

本实用新型能解析常用电力通讯规约，可广泛应用于变电站综合自动化的通讯监测和控制。在硬件设计方面注重了电磁兼容特性，软件设计方面采用多任务处理，保证了每项工作的可靠性和稳定性，同时使采集器具有一定的灵活性、易维护性和可扩展性，满足智能配电网对终端通讯设备的各项要求。

Claims (1)

1.一种电力数据集中采集器,其特征是：由电源模块、PIC24FJ256DA210单片机、FM24W256非易失性存储器、PCF8563实时时钟、MAX3232E上行通讯芯片和3个ADM2483下行通讯芯片组成；各器件的连接关系是：

PIC24FJ256DA210单片机的I2C模块接口引脚67脚、66脚、68脚分别连接FM24W256非易失性存储器的5脚、6脚和7脚；上行通讯接口电路：硬件采用1路RS232通讯接口和1个MAX3232E上行通讯芯片，PIC24FJ256DA210单片机的第一路串行口收、发引脚52脚和51脚连接MAX3232E上行通讯芯片的9脚和10脚，MAX3232E上行通讯芯片的7脚和8脚输出RS232信号，连接接插头DB9头的2脚和3脚；下行通讯接口电路：硬件采用3路RS485通讯接口和3个ADM2483下行通讯芯片；第一路下行通讯为：PIC24FJ256DA210单片机的第二路串行口收、发引脚和异步使能引脚50脚、48脚、49脚连接第一个ADM2483下行通讯芯片的3脚、6脚、5脚，第一个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别连接两个BK60自恢复式保险丝－端，BK60自恢复式保险丝另一端连接下位电力自动化设备；第二路下行通讯为：PIC24FJ256DA210单片机的第三路串行口收、发引脚和异步使能引脚32脚、39脚、33脚连接第二个ADM2483下行通讯芯片的3脚、6脚、5脚，第二个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别连接两个BK60自恢复式保险丝－端，BK60自恢复式保险丝另－端连接下位电力自动化设备；第三路下行通讯为：PIC24FJ256DA210单片机的第四路串行口收、发引脚和异步使能引脚32脚、39脚、33脚连接第三个ADM2483下行通讯芯片的27脚、26脚、23脚，第三个ADM2483下行通讯芯片的12脚和13脚输出RS485信号，分别连接两个BK60自恢复式保险丝－端，BK60自恢复式保险丝另－端连接下位电力自动化设备；PIC24FJ256DA210单片机的I2C模块接口引脚67脚、66脚分别连接PCF8563实时时钟的5脚和6脚；PCF8563实时时钟的振荡器接口1脚和2脚连接32.768K晶振。

Images