CN205489802U - 一种箱式馈线终端装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种箱式馈线终端装置，包括将基于待测交流电压电流的遥测和遥信遥控处理集于一体的母板，分别与所述母板信号连接的通信板和核心控制板，以及与所述通信板连接的人机交互装置；所述核心控制板，能够实时监测并控制所述母板、通信板的工作。本实用新型所述箱式馈线终端装置，可以克服现有技术中测量精度低、抗干扰能力差和人机互动不方便等缺陷，以实现测量精度高、抗干扰能力强和人机互动方便的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电通信设备技术领域，具体地，涉及一种箱式馈线终端装置(Feeder Terminal Unit，简称FTU)。
背景技术
馈线终端装置(FTU)，具有遥控、遥信、故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数，并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。
FTU是安装在配电室或馈线上的智能终端设备。它可以与远方的配电子站通信，将配电设备的运行数据发送到配电子站，还可以接受配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。
在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在测量精度低、抗干扰能力差和人机互动不方便等缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种箱式馈线终端装置，以实现测量精度高、抗干扰能力强和人机互动方便的优点。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种箱式馈线终端装置，包括将基于待测交流电压电流的遥测和遥信遥控处理集于一体的母板，分别与所述母板信号连接的通信板和核心控制板，以及与所述通信板连接的人机交互装置；所述核心控制板，能够实时监测并控制所述母板、通信板的工作。
进一步地，该箱式馈线终端装置，还包括与所述母板数据连接的远程控制中心；所述远程控制中心，通过所述母板向核心控制板发送遥信量，以及，通过所述母板接收核心控制板发出的遥控量、并基于该遥控量对待测交流电源进行控制。
进一步地，所述母板，包括集成式设置、且分别与所述核心控制板和通信板数据连接的遥测电路和遥信遥控电路。
进一步地，所述遥测电路，包括：电压输出型电压互感器、电压输出型电流互感器、以及一个8通道16位的工业级AD芯片；其中，所述电压输出型电压互感器和电压输出型电流互感器，分别与待测交流电源连接；所述工业级AD芯片的4个通道，连接在所述电压输出型电压互感器与母板的电压输入端之间、且用于将电压采样数据输入到核心控制板进行运算处理以获取输入的交流电压值；所述工业级AD芯片的另4个通道，连接在所述电压输出型电流互感器与母板的电流输入端之间、且用于将电流采样数据输入到核心控制板进行运算处理以获取输入的交流电流值。
进一步地，所述遥测电路，还包括：系统供电电源；其中，所述系统供电电源，包括：电源模块，用于将220VAC转为24VDC给所述装置供电；24VDC进入所述装置后，经24V/5V模块给相应电气元件供电；以及，超级电容或电池作为后备电源，用于短时间给所述装置供电。
进一步地，所述遥信遥控电路，包括与所述核心控制板连接、且用于将接收到的遥信量隔离处理后输入到核心控制板的输入隔离模块，以及依次与所述核心控制板连接、且用于将遥控量进行隔离后输出并控制外部干接点短接或断开的输出隔离模块和继电器；其中，所述遥信量指从外部引入的数字输入量信号，遥控量指可由控制器控制的空节点输出信号，遥信量和遥控量都与外部电路连接，与核心控制板上核心电路连接前都需要经过光耦及继电器隔离。
进一步地，所述人机交互装置，包括与所述通信板连接的ARM9处理器，以及与所述ARM9处理器连接、且用于操作人员与通信板之间进行信息交互的操作面板。
进一步地，所述人机交互装置，还包括与所述ARM9处理器连接的液晶显示屏；所述液晶显示屏，能够实时显示操作人员通过操作面板与核心控制板之间的交互信息、以及根据操作人员的需求显示所述母板、通信板和核心控制板的实时工作信息。
进一步地，所述核心控制板，包括单片机。
进一步地，所述通信板，包括与所述母板插拔式连接、且至少能够外挂无线GPRS模块和/或433MHz无线模块和/或ZIGBEE无线模块的RS485接口。
本实用新型各实施例的箱式馈线终端装置，由于包括将基于待测交流电压的遥测和遥信遥控处理集于一体的母板，分别与所述母板信号连接的通信板和核心控制板，以及与所述通信板连接的人机交互装置；所述核心控制板，能够实时监测并控制所述母板、通信板的工作；从而可以克服现有技术中测量精度低、抗干扰能力差和人机互动不方便的缺陷，以实现测量精度高、抗干扰能力强和人机互动方便的优点。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型箱式馈线终端装置的模块化和插拔式结构示意图；
图2为本实用新型中核心控制板、通信板和遥测电路的电气原理示意图；其中，(a)为主控板BUS1(即核心控制板)；(b)为通信板BUS2；(c1)、(c2)、(c3)、(c4)为电流互感器TA1、TA2、TA3、TA4，额定电流5A，过载12倍线性输出，TA5222 60A/7.07V；(d1)、(d2)、(d3)、为电压互感器TV1、TV2、TV3，额定电压220V，过载1.3倍线性输出，TV3154 220V/3.53V；(d4)为直流隔离模块，用来测量24V直流供电电压，(e1)为高压电容和压敏电阻保护电流电路，(e2)为磁珠保护电路，(e3)为遥信输入的限流电阻(前两个都是遥测通道上的)电容、电感和电阻保护电路；(f1)为遥测输入、(f2)为遥信输入和遥控输出、(f3)为供电电压输入电流、电压和指示灯的接线端子。
图3为本实用新型中遥信遥控电路的电气原理示意图；其中，(a)为遥信，(b)为遥控、接在c后面的，(c)为遥控，(d)为遥控的上拉电阻,(e)为所有遥控的一个总控信号，(f)为电解电容，(g)为直流电源模块，(h)为滤波电容，(i)为滤波电容及稳压二极管，(j)为共模线圈、滤波用。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
根据本实用新型实施例，如图1、图2和图3所示，提供了一种箱式馈线终端装置。该箱式馈线终端装置，精度提高，温漂减小，高低温性能增强，电磁兼容性能增强。
本实施例的箱式馈线终端装置，包括将基于待测交流电压的遥测和遥信遥控处理集于一体的母板，分别与所述母板信号连接的通信板和核心控制板，以及与所述通信板连接的人机交互装置；所述核心控制板，能够实时监测并控制所述母板、通信板的工作。该箱式馈线终端装置，还包括与所述母板数据连接的远程控制中心；所述远程控制中心，通过所述母板向核心控制板发送遥信量，以及，通过所述母板接收核心控制板发出的遥控量、并基于该遥控量对待测交流电源(即待测交流电压电流)进行控制。其中，上述母板，包括集成式设置、且分别与所述核心控制板和通信板数据连接的遥测电路和遥信遥控电路。核心控制板，包括单片机。通信板，包括与母板插拔式连接、且至少能够外挂无线GPRS模块和/或433MHz无线模块和/或ZIGBEE无线模块的RS485接口。
例如：RS485接口是挂在外面的，可以设置两个RS485接口，其中一个RS485接口接无线GPRS模块，另一个RS485接口接其它两种无线模块(二选一式连接)。
具体地，上述遥测电路，包括：电压输出型电压互感器、电压输出型电流互感器、以及一个8通道16位的工业级AD芯片；其中，所述电压输出型电压互感器和电压输出型电流互感器，分别与待测交流电源连接；所述工业级AD芯片的4个通道，连接在所述电压输出型电压互感器与母板的电压输入端之间、且用于将电压采样数据输入到核心控制板进行运算处理以获取输入的交流电压值；所述工业级AD芯片的另4个通道，连接在所述电压输出型电流互感器与母板的电流输入端之间、且用于将电流采样数据输入到核心控制板进行运算处理以获取输入的交流电流值。遥测电路，还包括：系统供电电源；其中，所述系统供电电源，包括：电源模块，用于将220VAC转为24VDC给所述装置供电；24VDC进入所述装置后，经24V/5V模块给相应电气元件供电；以及，超级电容或电池作为后备电源，用于短时间给所述装置供电。
例如：系统供电电源，可以包括：首先外部有个大的电源模块，将220VAC转为24VDC给装置供电，另外还有一个大的超级电容或电池作为后备电源，也可以短时间给装置供电。24VDC进入装置后，经24V/5V模块给主要电气元件供电。参见图3(j)，实际上是一个滤波电路。
上述遥信遥控电路，包括与核心控制板连接、且用于将接收到的遥信量隔离处理后输入到核心控制板的输入隔离模块，以及依次与核心控制板连接、且用于将遥控量进行隔离后输出并控制外部干接点短接或断开的输出隔离模块和继电器；其中，所述遥信量指从外部引入的数字输入量信号，遥控量指可由控制器控制的空节点输出信号，遥信量和遥控量都与外部电路连接，与核心控制板上核心电路连接前都需要经过光耦及继电器隔离。
上述人机交互装置，包括与通信板连接的ARM9处理器，以及与ARM9处理器连接、且用于操作人员与通信板之间进行信息交互的操作面板。人机交互装置，还包括与ARM9处理器连接的液晶显示屏；液晶显示屏，能够实时显示操作人员通过操作面板与核心控制板之间的交互信息、以及根据操作人员的需求显示母板、通信板和核心控制板的实时工作信息。
本实用新型的技术方案，能够升级硬件平台，提高测量精度、遥信分辨率；增加网口通信功能，兼容433MHz无线和ZIGBEE无线通信；提升性能——包括电磁兼容性能和环境可靠性；模块化和插拔式的结构组成，使核心控制、通信和人机界面各部分独立。
本实用新型的技术方案的特点：
⑴遥测用互感器(CT，PT)采用次级直接输出电压；这种输出方式，比输出小电流加运放电路组合的模式，在精度、温漂问题上可靠性更强；
⑵遥测遥控遥信核心控制用DSP，通信和人机界面用ARM9处理器(相当于双CPU模式)。
本实用新型技术方案的工作原理：
⑴交流电压电流通过互感器次级输出电压到工业级16位AD采样芯片。DSP将AD芯片采得数据进行运算，得到输入的交流电压电流值。遥信量通过隔离处理后输入到DSP的数据线。遥控量由DSP的通用IO口隔离后输出到继电器，将外部干接点短接或断开。
⑵ARM9处理器通过网口与外部主站以104协议通信，通过串口控制外挂无线GPRS模块与主站以101协议通信。同时，在内部与DSP处理器以内部协议通信，收集DSP采得的数据及状态信息。另外，控制核心单元面板上的液晶显示屏输出和按键输入。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案，至少可以达到的有益效果是：
⑴使用电压输出型电压、电流互感器替代电流输出型互感器，电压输出型互感器将交流电压/电流信号变换为低电平的交流电压信号，无需外加运放，精度达到5‰；此模式有效减小运放电路因为受环境干扰而影响输出精度的情况。
⑵专门的16位同步AD芯片代替单片机的片上12位AD转换器；位数提高，以及专门AD芯片的模式，使AD转换过程的精度提高。
⑶单片机提升到32位，主频提高到150MHz，提高了处理速度，提高了遥信分辨率。
⑷直流电源端口对地加压敏电阻，防浪涌干扰起作用。直流电源端口对地加高压电容、串联共模电感，防高频干扰和快瞬变干扰起作用。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种箱式馈线终端装置，其特征在于，包括将基于待测交流电压电流的遥测和遥信遥控处理集于一体的母板，分别与所述母板信号连接的通信板和核心控制板，以及与所述通信板连接的人机交互装置；所述核心控制板，能够实时监测并控制所述母板、通信板的工作。
2.根据权利要求1所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，该箱式馈线终端装置，还包括与所述母板数据连接的远程控制中心；所述远程控制中心，通过所述母板向核心控制板发送遥信量，以及，通过所述母板接收核心控制板发出的遥控量、并基于该遥控量对待测交流电源进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述母板，包括集成式设置、且分别与所述核心控制板和通信板数据连接的遥测电路和遥信遥控电路。
4.根据权利要求3所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述遥测电路，包括：电压输出型电压互感器、电压输出型电流互感器、以及一个8通道16位的工业级AD芯片；其中，
所述电压输出型电压互感器和电压输出型电流互感器，分别与待测交流电源连接；所述工业级AD芯片的4个通道，连接在所述电压输出型电压互感器与母板的电压输入端之间、且用于将电压采样数据输入到核心控制板进行运算处理以获取输入的交流电压值；所述工业级AD芯片的另4个通道，连接在所述电压输出型电流互感器与母板的电流输入端之间、且用于将电流采样数据输入到核心控制板进行运算处理以获取输入的交流电流值。
5.根据权利要求4所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述遥测电路，还包括：系统供电电源；其中，
所述系统供电电源，包括：
电源模块，用于将220VAC转为24VDC给所述装置供电；24VDC进入所述装置后，经24V/5V模块给相应电气元件供电；以及超级电容或电池作为后备电源，用于短时间给所述装置供电。
6.根据权利要求3所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述遥信遥控电路，包括与所述核心控制板连接、且用于将接收到的遥信量隔离处理后输入到核心控制板的输入隔离模块，以及依次与所述核心控制板连接、且用于将遥控量进行隔离后输出并控制外部干接点短接或断开的输出隔离模块和继电器；其中，
所述遥信量指从外部引入的数字输入量信号，遥控量指可由控制器控制的空节点输出信号，遥信量和遥控量都与外部电路连接，与核心控制板上核心电路连接前都需要经过光耦及继电器隔离。
7.根据权利要求1或2所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述人机交互装置，包括与所述通信板连接的ARM9处理器，以及与所述ARM9处理器连接、且用于操作人员与通信板之间进行信息交互的操作面板。
8.根据权利要求7所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述人机交互装置，还包括与所述ARM9处理器连接的液晶显示屏；所述液晶显示屏，能够实时显示操作人员通过操作面板与核心控制板之间的交互信息、以及根据操作人员的需求显示所述母板、通信板和核心控制板的实时工作信息。
9.根据权利要求1或2所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述核心控制板，包括单片机。
10.根据权利要求1或2所述的箱式馈线终端装置，其特征在于，所述通信板，包括与所述母板插拔式连接、且至少能够外挂无线GPRS模块和/或433MHz无线模块和/或ZIGBEE无线模块的RS485接口。
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Cited By (2)
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| CN106291329A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 南京国电南自电网自动化有限公司 | 一种具有自动检测配点终端三遥功能的测试系统 |
| CN112670863A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-16 | 航天银山电气有限公司 | 适用于多种安装方式的ftu核心单元及安装方法 |
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