CN203398877U - 基于modbus协议的无源智能配网装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于MODBUS协议的无源智能配网装置，包括主控制器；与主控制器分别连接的人机界面显示器、按键控制电路、高压侧电气参数采集单元、高压侧线路开关量输入单元、开关量输出单元和故障检测及记录单元；以及与主控制器通过串行通信接口连通的光纤通信接口设备；以及与光纤通信接口设备通过基于MODBUS协议的光纤连通的通用微机保护装置和另一台无源智能配网装置连通。本实用新型将无源智能配网装置同光纤通信接口设备结合使用，在保证继电保护装置稳定工作的同时，将相关电气参数通过光纤传输，使电力通信网络具备可扩展性，通用性和稳定性，使输配电更加智能化。

Description

基于MODBUS协议的无源智能配网装置

技术领域

本实用新型涉及一种无源智能配网装置，尤其是涉及一种基于MODBUS协议的无源智能配网装置，属于电力通信配电装置技术领域。 

背景技术

在2-35KV的输配电领域，常规的继电保护装置都不带通信接口或者采用电缆作为传输介质，通信质量不高，通信距离有局限性，通信误码高。同时不同继电保护装置厂家采用的通信协议不同，相互之间兼容性不好。造成电力通信网络通信不稳定，不方便进行扩展。 

同时，当前对农村电网改造应按照“安全可靠，技术适用，减少维护，节能环保”的原则。 

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够为电力通信网络提供可扩展性，通用性和稳定性功能的基于MODBUS协议的无源智能配网装置。 

为达到上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的： 

基于MODBUS协议的无源智能配网装置，其特征在于，包括主控制器、光纤通信接口设备、通用微机保护装置、人机界面显示器、按键控制电路、高压侧电气参数采集单元、高压侧线路开关量输入单元、开关量输出单元和故障检测及记录单元，所述的人机界面显示器、按键控制电路、电气参数采集单元、高压侧线路开关量输入单元、开关量输出单元和故障检测及记录单元均与主控制器连通，而所述的主控制器通过串行通信接口与所述的光纤通信接口设备连接，同时通过上位机通信接口与上层监控系统连通，所述的光纤通信接口设备则通过基于MODBUS协议的光纤分别与通用微机保护装置和另一台无源智能配网装置连通。

进一步，还包括打印设备，所述的打印设备与主控制器连接。 

此外，所述的主控制器为16位DSP微处理器。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的基于MODBUS协议的无源智能配网装置将开关电源技术、计算机控制技术、光纤通信技术、网络技术和继电保护技术结合，以“安全可靠，技术适用，减少维护，节能环保”为原则。使得本实用新型具有良好的经济性、实用性、稳定性和可扩展性；本实用新型在具备常规继电保护装置功能的同时，利用光纤作为传输媒介，采用MODBUS通信协议同其他电力设备可靠互联，比以电缆作为传输媒介通信距离更远，通信误码率低，稳定性更好；采用MODBUS通信协议连接，不存在因通信协议不合而不可互联的问题，使通信网络可扩展，且以低成本模式实现了常规继电保护装置的功能，而采用光纤通信则实现了配电自动化、智能化、同时还有利于环保，尤其适用于2-35KV输配电领域。 

附图说明  

图 1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图中主要附图标记含义为： 

1、高压侧电气信号采集单元      2、高压侧线路开关量输入单元

3、开关量输出单元              4、主控制器

5、人机界面显示器              6、按键控制电路

7、故障检测及记录单元          8、上位机通信接口

9、串行通信接口                10、打印设备

11、光纤通信接口设备           12、通用微机保护装置

13、无源智能配网装置。             

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行具体的介绍。 

图 1为本实用新型一实施例的结构示意图。 

如图1所示：基于MODBUS协议的无源智能配网装置，包括主控制器4、光纤通信接口设备11、通用微机保护装置12、人机界面显示器5、按键控制电路6、高压侧电气参数采集单元1、高压侧线路开关量输入单元2、开关量输出单元3、故障检测及记录单元7和打印设备10，所述的人机界面显示器5、按键控制电路6、高压侧电气参数采集单元1、高压侧线路开关量输入单元2、开关量输出单元3、故障检测及记录单元7和打印设备10均与主控制器4连通，所述的主控制器4通过上位机通信接口8与上层监控系统连接，同时所述的主控制器4通过串行通信接口9与所述的光纤通信接口设备11连接，而所述的光纤通信接口设备11则通过基于MODBUS协议的光纤分别与通用微机保护装置12和另一台无源智能配网装置13连通。 

本实用新型的具体过程为：高压侧电气参数采集单元1和高压侧线路开关量输入单元2将采集的电气信号以及输入的信息（实时数据信号）传送给主控制器4，所述的主控制器4为16位DSP微处理器，其由内部电路进行实时数据信号的滤波、放大处理，同时通过主控制器4利用相关计算机算法进行信号处理，将采集到的电气信号通过人机界面显示器5显示，所述的按键控制电路6对相关电气参数进行设定，而故障检测及记录单元7则通过检测当前电网线路，变压器的信号，同时对实时数据分析，判断和存储，当发现有故障信号，主控制器4发出分闸信号通过开关量输出单元3输出，使断路器分闸，保护电力设备，并记录故障原因，便于电力部门查找原因，实现配网的自动化和智能化。同时利用上位机通信接口8直接与上层监控设备连接，将检测到的电气信息直接上传至上层监控设备，且通过打印设备10将相关信息打印保存，具体，主控制器与其他部件之间的通信采用2400、4800、9600、14400的波特率，实现一主多从同步通信方式。 

而光纤通信接口设备11将通用微机保护装置12经过基于MODBUS协议的光纤传输的信号经过解码、编码处理后，通过串行通信接口9传输给主控制器4,同时将主控制器4发送的命令解码处理后通过光纤传输给通用微机保护装置12和另一台无源智能配网装置13。 

本实用新型利用光纤作为传输媒介，采用MODBUS通信协议同其他电力设备可靠互联，比以电缆作为传输媒介通信距离更远，通信误码率低，稳定性更好。采用MODBUS协议连接，不存在因通信协议不合而不可互联的问题，使通信网络具备极强的可扩展性 

无源自供电技术：依据互感原理和能量守恒原理，通过一次高压电流互感器从高压线路获得的能量，通过滤波、整流等处理转化为供电电源给整个装置供电。

电气信号采集：通过一次高压电流互感器采集电流信号，通过电压互感器采集电压信号，经过内部电路转化，再进行滤波、放大处理后进入主控制器4，主控制器4进行电气信号处理计算，通过人机界面显示器5显示。 

电气信号的监测：内部采用光电耦合器、继电器等器件为当前电网预留一些开入量，用以监测如变压器油温过高报警，轻瓦斯，高温，超高温报警等报警信号，同时预留开出量，当发现有报警信号时，在分闸的同时，开出量节点可发出报警信号。 

故障记录的保存与查看：采用Flash存储和CPU低功耗技术，当发生故障时，外部电源断开，此时可利用整个装置内部的高性能锂电池供电，通过人机界面显示器5查看故障记录，并可将故障记录存储至CPU内部的Flash中。 

保护功能：本实用新型具有定时限、反时限曲线保护、零序保护、速断保护功能，且具有低电压保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护以及高频保护等。 

本实用新型通过采用开关电源技术，直接通过一次高压电流互感器从高压线路互感获得能源为本实用新型供电，同时采集高压电气参数，然后经滤波、运放、A/D采样等技术，监测当前电网的相关参数，如三相电流，零序电流，变压器油温等，并实现三段式保护，变压器保护、分闸、重合闸、轻瓦斯、重瓦斯、温报警、超高温报警等保护功能。 

从经济角度上，本实用新型省去了如直流屏，蓄电池，PT柜等设备，大大节约了成本。 

从稳定性和使用周期上，本实用新型采用从高压电流互感器取电给通用微机保护装置12供电的原理，直接解决了辅助电源(如蓄电池，UPS)的使用周期短、不稳定的问题，使配电设备稳定性大大加强，使用周期增加。通信线路上采用光纤作为通信媒介，大大提高了通信的稳定性。 

从实用性上，本实用新型对所采用的高压电流互感器没有技术要求，通常的高压电流互感器均可，大大增加了实用性和普遍性，同时采用MODBUS通信协议，使得可以同时配套其他外部设备联网使用。 

从环保方面，相对于以往的配电设备，本实用新型省略了有污染的蓄电池，大大减少了蓄电池、UPS等在使用中对环境的污染。 

本实用新型按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本实用新型，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.基于MODBUS协议的无源智能配网装置，其特征在于，包括主控制器、光纤通信接口设备、通用微机保护装置、人机界面显示器、按键控制电路、高压侧电气参数采集单元、高压侧线路开关量输入单元、开关量输出单元和故障检测及记录单元，所述的人机界面显示器、按键控制电路、电气参数采集单元、高压侧线路开关量输入单元、开关量输出单元和故障检测及记录单元均与主控制器连通，而所述的主控制器通过串行通信接口与所述的光纤通信接口设备连接，同时通过上位机通信接口与上层监控系统连通，所述的光纤通信接口设备则通过基于MODBUS协议的光纤分别与通用微机保护装置和另一台无源智能配网装置连通。

2.根据权利要求1所述的基于MODBUS协议的无源智能配网装置，其特征在于，还包括打印设备，所述的打印设备与主控制器连接。

3.根据权利要求1所述的基于MODBUS协议的无源智能配网装置，其特征在于，所述的主控制器为16位DSP微处理器。