CN204794357U - 电网防误操作系统 - Google Patents

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杨睿
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Abstract

本实用新型公开了一种电网防误操作系统，包括安装在变电站现场的多个数据采集终端、安装在电力调度控制中心的服务器、安装在变电站的各个高压开关柜上的电磁锁，各个电磁锁均与服务器连接并构成星型拓扑结构，还包括至少一个中转装置和多个IO接口模块，中转装置包括CAN收发器、控制器、接口拓展模块；所有的CAN收发器通过一根CAN总线串联，串联后的整体通过该CAN总线与所述服务器连接，每个接口拓展模块通过一根SPI总线连接到多个IO接口模块，每个IO接口模块连接一个数据采集终端。本实用新型可以根据需要在SPI总线上增加IO接口模块的数量以实现数据采集终端的按需拓展，减小系统的整体规模结构，降低系统的成本，实现海量数据采集，提高了通信实时性。

Description

电网防误操作系统
技术领域
本实用新型涉及电力调度防误技术领域，尤其涉及一种电网防误操作系统。
背景技术
目前，随着变电站现场综合自动化水平的不断提高以及无人值守变电站数量的不断增加，变电站的数据量急速增长，这就要求对变电站数据信息的掌控能力必须同步跟上。由于现有电力调度防误系统难以全面、实时地获取数据信息，使得电力调度员通过现有电力调度防误系统难以全面掌控变电站的数据信息，由此不仅影响了电力调度防误的全面性，而且影响了电力调度防误的及时性，从而严重影响了电网的安全运行。
目前,为了解决现有电力调度防误系统难以全面、实时地获取数据信息的问题。某些变电站的电网防误操作系统利用总线将各个数据采集终端的数据集中采集后进行电力调度防误，比如利用CAN总线。但是CANopen协议最大支持127个终端。这不仅仅限制了设备的数据信息量，而且不可灵活扩展数据采集终端。当系统的规模较大，需要的数据采集终端较多时，只能通过增加更多的与数据采集终端连接的IO接口进行扩展应用，加大了通信距离，提高了系统组网成本，而通信距离的增加还有可能会导致通信波特率的下降，降低了通信实时性。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电网防误操作系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电网防误操作系统，包括安装在变电站现场的多个数据采集终端、安装在电力调度控制中心的服务器、安装在变电站的各个高压开关柜上的电磁锁，各个电磁锁均与服务器连接并构成星型拓扑结构，还包括至少一个中转装置和多个IO接口模块，每个中转装置包括依次连接的一个CAN收发器、一个控制器以及一个接口拓展模块；所有的CAN收发器通过一根CAN总线串联，且串联后的整体通过该CAN总线与所述服务器连接，每个接口拓展模块通过一根SPI总线连接到多个IO接口模块，每个IO接口模块连接一个数据采集终端。
在本实用新型所述的电网防误操作系统中，所述IO接口模块包括用于与数据采集终端连接的接口和用于将接口获取的数据编址后发往SPI总线的数据转换模块。
在本实用新型所述的电网防误操作系统中，所述数据转换模块包括CPLD或者FPGA芯片。
在本实用新型所述的电网防误操作系统中，所述接口拓展模块包括CPLD或者FPGA芯片。
实施本实用新型的电网防误操作系统，具有以下有益效果：本实用新型中增设中转装置和IO接口模块，每个接口拓展模块通过一根SPI总线连接到多个IO接口模块，与现有技术相比，本实用新型可以根据需要在SPI总线上增加IO接口模块的数量以实现数据采集终端的按需拓展，本实用新型可以大大提升系统扩展能力，减小了系统的整体规模结构，降低了系统的成本，实现系统的海量数据采集，提高了通信实时性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型电网防误操作系统的结构示意图；
图2是图1中接口拓展模块的结构示意图；
图3是图1中数据转换模块的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
本实用新型的电网防误操作系统，包括安装在变电站现场的多个数据采集终端、安装在电力调度控制中心的服务器、安装在变电站的各个高压开关柜上的电磁锁，各个电磁锁均与服务器连接并构成星型拓扑结构，还包括至少一个中转装置(1)和多个IO接口模块(2)，每个中转装置(1)包括依次连接的一个CAN收发器(11)、一个控制器(12)以及一个接口拓展模块(13)；所有的CAN收发器(11)通过一根CAN总线串联，且串联后的整体通过该CAN总线与所述服务器连接，每个接口拓展模块(13)通过一根SPI总线连接到多个IO接口模块(2)，每个IO接口模块(2)连接一个数据采集终端。
与现有技术相比，本实用新型可以根据需要在SPI总线上增加IO接口模块(2)的数量以实现数据采集终端的按需拓展，本实用新型可以大大提升系统扩展能力，减小了系统的整体规模结构，降低了系统的成本，实现系统的海量数据采集，提高了通信实时性。
具体的，所述IO接口模块(2)包括用于与数据采集终端连接的接口(21)和用于将接口(21)获取的数据编址后发往SPI总线的数据转换模块(22)。
工作时，数据采集终端分别实时采集变电站的现场数据信息，数据转换模块(22)将采集到的现场数据信息加上各自的地址实时发送至SPI总线，接口拓展模块(13)将SPI总线中的数据中的地址解析后发往CAN总线，服务器实时访问CAN总线并实时获取现场数据信息。根据获得的现场数据信息，主服务器通过星型拓扑结构实时控制各个电磁锁的开闭，由此实现了对高压开关柜的开闭控制，进而在高压开关柜的开闭控制基础上实现了调度防误。
下面结合图2和图3，详细阐述数据上传的过程。
较佳实施例中，所述控制器(12)的集成型号为STM32F103VC，参考图2，是图1中接口拓展模块的结构示意图，其中，接口拓展模块(13)为可编程逻辑芯片U2，例如本实施例中采用的型号为EP4CE10F1717N的CPLD，当然也可以用FPGA替代。参考图3是图1中数据转换模块的结构示意图，数据转换模块(22)采用可编程逻辑芯片U3，例如本实施例中采用的型号为LCMX02-640HC的CPLD，当然也可以用FPGA替代。图2、3中仅仅示意出了可编程逻辑芯片U2与可编程逻辑芯片U3的连接示意图。
控制器12和可编程逻辑芯片U2之间由数据地址复用线AD0-AD15和地址线FSMC_A16、FSMC_A17、FSMC_A18进行连接。所有的可编程逻辑芯片U3的对应引脚并联，然后连接至可编程逻辑芯片U2的同一个引脚，例如每个如图3所示的可编程逻辑芯片U3与图2中的可编程逻辑芯片U2之间的连接引脚包括：数据总线DATA_B，时钟总线CLK_B，诊断总线ALARM_B，应答总线ACK_B，图中2和3中均省略了数据使能总线、状态总线、命令使能总线部分的连接。控制信息和设备信息的主要数据都是经过数据总线DATA_B发送的。
因为每个IO接口模块(2)中的可编程逻辑芯片U3的地址是不同的，每个来自可编程逻辑芯片U3的现场数据信息经SPI总线上传至可编程逻辑芯片U2，可编程逻辑芯片U2将各个现场数据信息进行地址解析，最后发送为控制器12，再经CAN总线发往服务器。
由于各个可编程逻辑芯片U3是并联后连接至可编程逻辑芯片U2的同一个端口，因此如果需要继续拓展增加数据采集终端时，可以直接增加可编程逻辑芯片U3的并联数量，该并联方式不会占用可编程逻辑芯片U2的端口，不仅可以大幅增加接口数量，而且灵活性高，可以根据情况自由拓展。
需要明确的是，上述所涉及到的所有的元器件的型号及其引脚连接只是一个范例，也可以用可以实现类似功能的产品或引脚代替，此处并不做限制。
综上所述，实施本实用新型的电网防误操作系统，具有以下有益效果：本实用新型中增设中转装置，每个接口拓展模块通过一根SPI总线连接到多个IO接口模块，与现有技术相比，本实用新型可以根据需要在SPI总线上增加IO接口模块的数量以实现数据采集终端的按需拓展，本实用新型可以大大提升系统扩展能力，减小了系统的整体规模结构，降低了系统的成本，实现系统的海量数据采集，提高了通信实时性。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (4)

1.一种电网防误操作系统，包括安装在变电站现场的多个数据采集终端、安装在电力调度控制中心的服务器、安装在变电站的各个高压开关柜上的电磁锁，各个电磁锁均与服务器连接并构成星型拓扑结构，其特征在于，还包括至少一个中转装置(1)和多个IO接口模块(2)，每个中转装置(1)包括依次连接的一个CAN收发器(11)、一个控制器(12)以及一个接口拓展模块(13)；所有的CAN收发器(11)通过一根CAN总线串联，且串联后的整体通过该CAN总线与所述服务器连接，每个接口拓展模块(13)通过一根SPI总线连接到多个IO接口模块(2)，每个IO接口模块(2)连接一个数据采集终端。
2.根据权利要求1所述的电网防误操作系统，其特征在于，所述IO接口模块(2)包括用于与数据采集终端连接的接口(21)和用于将接口(21)获取的数据编址后发往SPI总线的数据转换模块(22)。
3.根据权利要求2所述的电网防误操作系统，其特征在于，所述数据转换模块(22)包括CPLD或者FPGA芯片。
4.根据权利要求1所述的电网防误操作系统，其特征在于，所述接口拓展模块(13)包括CPLD或者FPGA芯片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110501632A (zh) * 2019-08-27 2019-11-26 北京智芯微电子科技有限公司 芯片的可靠性测试系统
CN111208385A (zh) * 2019-12-19 2020-05-29 云南电网有限责任公司玉溪供电局 电网在线故障分层诊断方法

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