CN204156600U - 一种配电网络实时在线监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于电力系统智能设备领域，尤其涉及一种配电网络实时在线监测系统。包括CPU、绝缘监测模块、温度采集模块、模拟量采集模块、开关量输入输出模块、通信单元，通过绝缘监测模块、温度采集模块、模拟量采集模块和开关量输入输出模块采集数据，通讯单元包括GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块，GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块分别通过接口与CPU连接。本实用新型采用双无线通信系统与USB通信相结合的通信模块，解决数据堵塞与通信费用高昂问题的同时，又可以为运行人员提供大量配电网数据，使得装置更好地适应实际工程情况。

Description

一种配电网络实时在线监测系统
技术领域
本实用新型专利属于电力系统智能设备领域，尤其涉及一种对于配电网络中变压器、电容器、柱上开关等关键元件的配电网络实时在线监测系统。
背景技术
随着我国经济的发展，用户的用电量越来越大，我国的电力建设飞速发展。配电网中，由于负载复杂、接线模式繁多，造成了配电系统故障多、事故多、停电时间长等问题。随着社会经济的发展，用户承受停电的能力越来越弱，对供电质量、可靠性有了更高的要求。完善配电设施、提高配网自动化水平已成为当务之急。采用智能配电终端是提高配电网自动化水平的重要途径。
智能配电终端是指采用智能电子设备，对配电网的节点信息(电压、电流、功率、开关位置等)进行监测采集，并将采集到的信息传输到远端主站的自动装置。采集的信号主要经过限压限流处理、滤波、采样保持、AD转换等信号调理步骤，录入的信号经终端判断筛选后传递给通信装置。信息的传输主要有有线和无线两种方式。其中有线传输对传输通道的要求较高、成本较高。
目前国外进口的设备造价昂贵，而我国的智能配电终端发展水平较低、装置的可靠性较差、对配电网的基础设施要求很高、功能单一且均未考虑对配电网络中设备的状态监测问题，无法满足我国的电力系统实际需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种配电网络实时在线监测系统，旨在解决目前智能配电终端功能简陋、对基础设施要求过高、通信方式单一造成数据传输拥堵、未集成状态监测功能的弊端。
本实用新型的技术方案是这样实现的，一种配电网络实时在线监测系统，该系统包括：
CPU；
绝缘监测模块，与CPU的数据输入端连接，通过对设备局部放电进行监测，并将监测的数据传至CPU中；
温度采集模块，与CPU的数据输入端连接，采集配电网络的实时温度信号并传递至CPU中；
模拟量采集模块，与CPU的数据输入端连接，将采集的电流、电压传递至CPU中；
开关量输入输出模块，与CPU的数据输入端连接，采集状开关量以及输出的开关量，将开关量信号进行光电隔离后进入数据缓冲器，输入给CPU；
通信单元，与CPU连接，用于将数据进行传输，通讯单元包括GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块，GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块分别通过接口与CPU连接
进一步地，所述CPU采用LPC2292型芯片。
进一步地，GPRS远地无线模块采用芯片MC55与芯片SP3232E的引脚R2IN连接，转换为TTL电平后，经芯片SP3232E的引脚R1OUT送出并由LPC2292的P0.9引脚接收。另外，LPC2292将传感器信号经引脚P0.83输送至芯片SP3232E的引脚T2IN，转换为RS-232C电平后，由引脚T2OUT送至芯片MC55接收，实现了GPRS远地无线模块与CPU之间的连接。
进一步地，ZigBee模块采用射频芯片CC2530，射频芯片CC2530的P0.2引脚与LPC2292的P0.0引脚连接，射频芯片CC2530的P0.3引脚与LPC2292的P0.1引脚连接。
进一步地，USB存储模块使用的是PHILIPS公司生产的USB主控芯片ISP1161BM。
本实用新型技术方案与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型增加了绝缘监测与温度监测模块，为系统的状态检修提供数据支持；采用双无线通信系统与USB通信相结合的通信模块，解决数据堵塞与通信费用高昂问题的同时，又可以为运行人员提供大量配电网数据，使得装置更好地适应实际工程情况。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是GPRS远地无线模块与LPC2292的接口电路原理图；
图3是ZigBee本地无线模块与LPC2292的接口电路原理图；
图4是USB存储模块与LPC2292的接口电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型专利，并不用于限定本实用新型专利。
如图1所示，一种配电网络实时在线监测系统，该系统包括：
CPU；
绝缘监测模块，与CPU的数据输入端连接，通过对设备局部放电进行监测，并将监测的数据传至CPU中；
温度采集模块，与CPU的数据输入端连接，采集配电网络的实时温度信号并传递至CPU中；
模拟量采集模块，与CPU的数据输入端连接，将采集的电流、电压传递至CPU中；
开关量输入输出模块，与CPU的数据输入端连接，采集状开关量以及输出的开关量，将开关量信号进行光电隔离后进入数据缓冲器，输入给CPU；
通信单元，与CPU连接，用于将数据进行传输，通讯单元包括GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块，GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块分别通过接口与CPU连接
进一步地，所述CPU采用LPC2292型芯片。
进一步地，GPRS远地无线模块采用芯片MC55与芯片SP3232E的引脚R2IN连接，转换为TTL电平后，经芯片SP3232E的引脚R1OUT送出并由LPC2292的P0.9引脚接收。另外，LPC2292将传感器信号经引脚P0.83输送至芯片SP3232E的引脚T2IN，转换为RS-232C电平后，由引脚T2OUT送至芯片MC55接收，实现了GPRS远地无线模块与CPU之间的连接。
进一步地，ZigBee模块采用射频芯片CC2530，射频芯片CC2530的P0.2引脚与LPC2292的P0.0引脚连接，射频芯片CC2530的P0.3引脚与LPC2292的P0.1引脚连接。
进一步地，USB存储模块使用的是PHILIPS公司生产的USB主控芯片ISP1161BM。
本实用新型的温度采集模块采用的WZCT-03铂电阻温度传感器，具有结构小，使用范围广、可靠性好、热响应时间短等优点。温度传感器与CPU的连接。
模拟量采集模块，采集的模拟量如电流、电压需要经过前置限压限流处理、RC低通滤波后传递至CPU中。
开关量输入输出模块，开关量包括状开关量以及输出的开关量，状开关量包括柱上开关的状态、断路器重合器的动作状态，输出的开关量包括跳闸和合闸、报警信号。开关量信号进行光电隔离后进入数据缓冲器，输入给CPU。
通信单元，与CPU连接，用于将数据进行传输，包括基于GPRS远地无线模块、基于ZigBee本地无线模块和USB存储模块，其中远地无线模块传输简单信息；ZigBee本地无线模块，可在运行维护人员巡视线路时使用，运行人员经过智能终端附近，启动同终端上Zigbee本地无线模块相关联的手持式移动接收端(手持式移动接收端不在本专利范围内)，此时终端上存储的数据通过Zigbee无线传输到巡视人员的智能抄表仪上；通过USB存储模块将数据与个人笔记本进行数据的交流，用来对特别关注的智能终端安装点进行数据提取，使用时巡视人员利用数据线将数据从智能终端传输到个人笔记本上。
以上三种通信方式互为补充，其中GPRS远地无线模块运行的进程优先级别最高，仅用于故障信息、危害较大的放电信号等关键数据的传输，可极大地减少实时数据传输流量，很好地解决数据传输拥塞问题，从而显著提高关键数据的传输实时性，同时节省流量费用；Zigbee本地无线模块传输的数据量介于GPRS远地无线模块与USB存储模块之间，收集的数据为数据收集时刻之前一段时期内(可通过程序进行整定)终端的所有监测数据；USB存储模块可将智能终端上存储的所有监测数据传输到个人笔记本上，特别适用于需要大量监测数据对配网运行状态进行分析的情况。
本实用新型的通信单元可很好地解决传统无线传输数据量限制，可极大提高监测数据量，很好地解决配电系统数据不足的问题。
本实施例中，CPU采用LPC2292，GPRS远地无线模块与CPU的接口电路如附图2所示，GPRS远地无线模块采用芯片MC55发出的读命令送入芯片SP3232E的引脚R2IN，转换为TTL电平后，经引脚R1OUT送出并由LPC2292的P0.9(RxD0)引脚接收。另外，LPC2292将传感器信号经引脚P0.83(TxD0)输送至SP3232E的引脚T2IN，转换为RS-232C电平后，由引脚T2OUT送至芯片MC55接收，这样实现了GPRS远地无线模块与CPU之间的连接。
ZigBee本地无线模块与LPC2292的电路连接如附图3所示。由于ZigBee模块的射频芯片CC2530和以ARM7为核心的CPULPC2292的工作电压都是3.3V,所以LPC2292的UART0直接和射频芯片CC2530进行数据交换，即射频芯片CC2530的P0.2(RxD)引脚与CPULPC2292的P0.0(TxD0)引脚连接，以及射频芯片CC2530的P0.3(TxD)引脚与CPULPC2292的P0.1(RxD0)引脚连接。
USB存储模块与LPC2292的接口电路如附图4所示。USB存储模块使用的是PHILIPS公司生产的USB主控芯片ISP1161BM，它是一款兼容USB 2.0版规范的USB HC(Host Controller：主控器)。其硬件功能特点：符合通用串总线2.0规范；支持全速(12Mbit/s)及低速(1.5Mbit/s)两种数据模式；两个下行端口，可同时操作两个USB设备；工业级工作温度-40度到+85度。
主控芯片ISP1161有2个下行口，每个下行口都拥有独立的过流检测输入引脚及电源开关控制输出引脚。主控芯片ISP1161同时也提供唤醒输入引脚及挂机状态输出引脚，使电源供电管理更加灵活。主控芯片ISP1161的下行口可以与具有上行口的USB设备及USB集线器连接。因此，主控芯片ISP1161适合使用于具有USB主机功能的嵌入式系统及便携式设备，它的出现使系统具有更高的灵活性。
主控芯片ISP1161与LPC2292的引脚连接如下表所示。
ISP1161 功能 LPC2292
A0～A1(59～60引脚) ISP1161地址总线 P0.0～P0.1
WR(23引脚) ISP1161写使能 P0.2
RD(22引脚) ISP1161读使能 P0.4
RESET(32引脚) ISP1161复位输入信号 P0.5
H_INT(29引脚)、D_INT(30引脚) ISP1161中断输入信号 P0.6～P0.7
D_WAKEUP(37引脚) ISP1161唤醒输入信号 P0.11
H_SUSPEND(40引脚)、D_SUSPEND(36引脚) ISP1161挂起输入信号 P0.12～P0.13
D0～D15(63、64、2～7、9～14、16、17引脚) ISP1161数据总线 P0.14～P0.29
CS(21引脚) ISP1161片选线 P0.30
以上所述仅为本实用新型专利的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型专利，凡在本实用新型专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种配电网络实时在线监测系统，其特征在于，该系统包括： 
CPU； 
绝缘监测模块，与CPU的数据输入端连接，通过对设备局部放电进行监测，并将监测的数据传至CPU中； 
温度采集模块，与CPU的数据输入端连接，采集配电网络的实时温度信号并传递至CPU中； 
模拟量采集模块，与CPU的数据输入端连接，将采集的电流、电压传递至CPU中； 
开关量输入输出模块，与CPU的数据输入端连接，采集状开关量以及输出的开关量，将开关量信号进行光电隔离后进入数据缓冲器，输入给CPU； 
通信单元，与CPU连接，用于将数据进行传输，通讯单元包括GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块，GPRS远地无线模块、ZigBee本地无线模块和USB存储模块分别通过接口与CPU连接。 
2.按照权利要求1所述的配电网络实时在线监测系统，其特征在于，所述CPU采用LPC2292型芯片。 
3.按照权利要求2所述的配电网络实时在线监测系统，其特征在于，GPRS远地无线模块采用芯片MC55与芯片SP3232E的引脚R2IN连接，转换为TTL电平后，经芯片SP3232E的引脚R1OUT送出并由LPC2292的P0.9引脚接收，另外，LPC2292将传感器信号经引脚P0.83输送至芯片SP3232E的引脚T2IN，转换为RS-232C电平后，由引脚T2OUT送至芯片MC55接收，实现了GPRS远地无线模块与CPU之间的连接。 
4.按照权利要求2所述的配电网络实时在线监测系统，其特征在于，ZigBee模块采用射频芯片CC2530，射频芯片CC2530的P0.2引脚与LPC2292的P0.0引脚连接，射频芯片CC2530的P0.3引脚与LPC2292的P0.1引脚连接。 
5.按照权利要求1所述的配电网络实时在线监测系统，其特征在于，USB存储模块使用的是PHILIPS公司生产的USB主控芯片ISP1161BM。 
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