CN206226121U - 一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统，包括电压互感器、电流互感器、测控模块、保护模块、通信模块、显示模块、电源模块和在线监测模块，所述测控模块分别连接电压互感器、电流互感器、保护模块、通信模块、电源模块和在线监测模块，所述显示模块与通信模块连接，所述电源模块包括依次连接的切换开关、电源管理器和蓄电池，所述切换开关分别连接电压互感器和测控模块，所述电源管理器与测控模块连接。与现有技术相比，本实用新型具有工作效率高、安全稳定性高等优点。

Description

一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及一种配电网数据采集系统，尤其是涉及一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统。

背景技术

配电网自动化系统具有复杂度高、规模大等特点。为保证居民和工业生产的用电可靠性和避免电源瞬时中断的发生，在实际使用中需要对中压配电网进行分散式监控，数据采集部分则成为监控终端故障诊断的重要环节。配电自动化正好是解决新问题的新途径，也是现代电力系统发展的必然趋势。

上世纪远程终端控制系统主要依据51系列单片机，已经不能满足现代电力系统对设备的要求。近年来虽然出现了ARM+DSP结构的配电自动化远方终端，但是其在设备稳定性能和通信方面的发展却并不能满足现代电力系统的要求。电力系统是一个庞大的、瞬变的多输入多输出系统，为了保证其安全运行，需要实时地检测各个节点的运行状况，及时的发现电力系统的不正常状态及故障状态，通知运行人员或者在本地快速地进行控制和处理。电力系统监测和控制的参数要求实时性较强，不仅包括频率、电压、电流、有功、无功、谐波分量、序分量等，还有些采集的特征量频率变化快而且复杂，如暂态突变量、高频故障行波等。但现有的配电网自动化远方终端DTU设备还存在运行的安全性和稳定性较差等不足。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统，包括电压互感器、电流互感器、测控模块、保护模块、通信模块、显示模块、电源模块和在线监测模块，所述测控模块分别连接电压互感器、电流互感器、保护模块、通信模块、电源模块和在线监测模块，所述显示模块与通信模块连接，所述电源模块包括依次连接的切换开关、电源管理器和蓄电池，所述切换开关分别连接电压互感器和测控模块，所述电源管理器与测控模块连接。

所述测控模块包括滤波电路、频率采样电路、AD芯片、ARM处理器、录波器、RTC时钟电路、存储器和CAN接口，所述滤波电路分别连接电压互感器、电流互感器和频率采样电路，所述ARM处理器分别连接录波器、AD芯片、RTC时钟电路、存储器和CAN接口，所述频率采样电路与AD芯片连接，所述CAN接口分别连接保护模块和通信模块。

所述频率采样电路和AD芯片之间连接有电压跟随电路。

所述电源模块还包括电源防雷器，该电源防雷器与电源管理器连接。

所述切换开关包括三个动触点和一个静触点，所述静触点与电源管理器连接，所述三个动触点中的两个连接于电压互感器，另一个为空接。

所述在线监测模块包括相互连接的ARM监控电路和报警器，所述ARM监控电路与ARM处理器连接。

所述保护模块包括光电耦合器以及分别与光电耦合器连接的多路开关量输入单元、多路开关量输出单元和多路继电器输出单元，所述光电耦合器通过总线收发器与测控模块连接。

所述通信模块包括通信ARM芯片以及分别与所述通信ARM芯片连接的总线接口、串口接口、以太网接口和红外接口。

所述显示模块包括人机交互ARM芯片以及分别与所述人机交互ARM芯片连接的键盘和显示器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型以模块化方式设计测控模块、通信模块、显示模块等，各模块各司其职，相互协作，保证了每个模块的高效运行，使系统更加高效快速的工作。

(2)本实用新型设置有在线监测模块，对ARM处理器的状态进行实时监测，保证了信息采集的精确性，事故处理操作的准确性和稳定性。

(3)本实用新型在测控模块中设置有录波器，可方便实现带录波功能，解决配电网发生故障后缺少故障分析数据的难题。

(4)本实用新型电源模块设置有切换开关，可方便在外部电源和蓄电池间进行供电切换，保证系统运行的稳定性。

(5)本实用新型电源模块还设置有电源防雷器，保证系统安全可靠运行。

(6)本实用新型提高了配电网自动化远方终端的精确、高效和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中频率采样电路的结构示意图；

图3为本实用新型中电压跟随电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统，包括电压互感器1、电流互感器2、测控模块3、保护模块4、通信模块5、显示模块6、电源模块7和在线监测模块8，测控模块3分别连接电压互感器1、电流互感器2、保护模块4、通信模块5、电源模块7和在线监测模块8，显示模块6与通信模块5连接。实现的是“三遥”功能，包括：三相电压和电流信息、开关设备的位置状态信息等。配电网正常工作时，DTU终端设备采集各个节点的运行参数，通过通信网络将采集到的实时数据传送给本系统并被存储起来。在配电网发生故障时，各节点的DTU将采集到的实时故障数据传输至本系统。本系统能对故障进行准确分析的前提是准确地恢复出原信号。

测控模块3包括滤波电路31、频率采样电路32、AD芯片33、ARM处理器34、录波器35、RTC时钟电路36、存储器37和CAN接口38，滤波电路31分别连接电压互感器1、电流互感器2和频率采样电路32，ARM处理器34分别连接录波器35、AD芯片33、RTC时钟电路36、存储器37和CAN接口38，频率采样电路32与AD芯片33连接，CAN接口38分别连接保护模块4和通信模块5。

信息采集需要交流采样模块的配合，对高压配电网的数据进行采样。本实施例中，交流采样采用的是高精度、高耐压的PT和CT，将配电网的高电压和大电流转换成可供测控模块采样的低压信号。存储器37包括Flash和RAM存储器，对采样数据进行实时储存和高速运算，保障了DTU终端设备高精度和可靠性。

配电网的工频为50Hz，实际运行时会存在频率波动情况，所以，对配电网运行状态信号的采集时，采用交流同步采集的方式，为此设计了频率采样电路，如图2所示。频率采样电路由运放设计的过零比较电路和二极管加上拉电阻的钳位电路两部分组成。经PT或者CT转换后的交流信号由O_Ub和和O_Uc两个端子输入，正弦信号经过过零比较器从运放输出端输出±12V方波，运放输出的方波信号再经过钳位电路，最终输出信号是幅值为0～3V的方波信号，最后将0～3V的方波信号连接至STM32F103芯片的定时器捕获引脚，实现同步信号采集，保障了DTU终端工作的稳定性和精度。

所采集到的数字量信号都是经过AD芯片33而得到的，选择AD芯片33需要考虑采样芯片的转换速度、精度要求和输入电压。本实施例中选择的是AD7606模拟采样芯片，能够满足高速、高精度、多通道同步采样的要求。该芯片可以实现多通道同步采样，避免了因采样实时性而造成的误差。

本实施例中频率采样电路32和AD芯片33之间还连接有电压跟随电路，如图3所示，在采样信号进入采样通道之前采用电压跟随器，可以有效减小信号损失。

电源模块7包括依次连接的切换开关71、电源管理器72和蓄电池73，切换开关71分别连接电压互感器1和测控模块3，电源管理器与测控模块连接。电源模块7还包括电源防雷器74，该电源防雷器74与电源管理器72连接。电压互感器1包括AB相电压互感器和BC相电压互感器，切换开关71包括三个动触点和一个静触点，静触点与电源管理器连接，三个动触点中的两个分别对应连接AB相电压互感器和BC相电压互感器，获得外部电源，另一个为空接。切换开关71的切换由测控模块3发出信号，录波器未启动时，电源切换开关17切换到AB相或CB相电压互感器作为外部电源。外部电源通过电源管理器15为整个系统供电，同时为蓄电池充电，蓄电池充电电流限制在1A以下，以减少电压互感器的负载。当录波器启动后，切换开关切换到空位置，切断外部电源的输入，整个系统由蓄电池供电，避免电压互感器作为电源对电压信号采集精度的影响。

在线监测模块8包括相互连接的ARM监控电路81和报警器82，ARM监控电路81与ARM处理器34连接，监测ARM处理器34的工作状态，并在存在故障时通过报警器82发出警报。

保护模块4包括光电耦合器以及分别与光电耦合器连接的多路开关量输入单元、多路开关量输出单元和多路继电器输出单元，光电耦合器通过总线收发器与测控模块连接。通信模块5包括通信ARM芯片以及分别与通信ARM芯片连接的总线接口、串口接口、以太网接口和红外接口。显示模块6包括人机交互ARM芯片以及分别与人机交互ARM芯片连接的键盘和显示器。

Claims (9)

1.一种智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，包括电压互感器、电流互感器、测控模块、保护模块、通信模块、显示模块、电源模块和在线监测模块，所述测控模块分别连接电压互感器、电流互感器、保护模块、通信模块、电源模块和在线监测模块，所述显示模块与通信模块连接，所述电源模块包括依次连接的切换开关、电源管理器和蓄电池，所述切换开关分别连接电压互感器和测控模块，所述电源管理器与测控模块连接。

2.根据权利要求1所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述测控模块包括滤波电路、频率采样电路、AD芯片、ARM处理器、录波器、RTC时钟电路、存储器和CAN接口，所述滤波电路分别连接电压互感器、电流互感器和频率采样电路，所述ARM处理器分别连接录波器、AD芯片、RTC时钟电路、存储器和CAN接口，所述频率采样电路与AD芯片连接，所述CAN接口分别连接保护模块和通信模块。

3.根据权利要求2所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述频率采样电路和AD芯片之间连接有电压跟随电路。

4.根据权利要求1所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述电源模块还包括电源防雷器，该电源防雷器与电源管理器连接。

5.根据权利要求1所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述切换开关包括三个动触点和一个静触点，所述静触点与电源管理器连接，所述三个动触点中的两个连接于电压互感器，另一个为空接。

6.根据权利要求2所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述在线监测模块包括相互连接的ARM监控电路和报警器，所述ARM监控电路与ARM处理器连接。

7.根据权利要求1所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述保护模块包括光电耦合器以及分别与光电耦合器连接的多路开关量输入单元、多路开关量输出单元和多路继电器输出单元，所述光电耦合器通过总线收发器与测控模块连接。

8.根据权利要求1所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述通信模块包括通信ARM芯片以及分别与所述通信ARM芯片连接的总线接口、串口接口、以太网接口和红外接口。

9.根据权利要求1所述的智能配电网自动化远方终端数据采集系统，其特征在于，所述显示模块包括人机交互ARM芯片以及分别与所述人机交互ARM芯片连接的键盘和显示器。