CN206364593U - 一种改进的馈线自动化终端 - Google Patents

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杨文波
张泽州
王波
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Abstract

本申请公开了一种改进的馈线自动化终端，包括空气开关、交直流逆变器、蓄电池模块、电源管理模块、STM32主控模块、四口光纤交换机、PRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、信号调整模块、电流互感器、电压互感器、串口转GPIO模块、光电隔离模块、继电器控制模块及开关量输入输出模块。根据本申请实施例的技术方案，此种改进的馈线自动化终端抗干扰能力强、准确度高、通信接口丰富、使用简单方便。

Description

一种改进的馈线自动化终端
技术领域
本公开一般涉及输电设备技术领域，尤其涉及一种改进的馈线自动化终端。
背景技术
随着我国国民经济的迅猛发展，社会和科技都得到了很大进步，工厂企业也不断发展，包括居民在内的这些用户对我国的电能质量有了新的需求。这也就要求我国的电力行业需要不断进步。这其中就包括配电网需要保证供电的可靠性和供电的高质量，从技术上来说，也就是需要发展高性能完善的配电网自动化系统。因此，也就是需要我们深入去研究配电网自动化技术特别是馈线自动化系统技术，包括其系统的结构、运行机制、控制方式等相关技术。而馈线自动化是配电网技术的核心内容，因此它是提高用户供电质量和可靠性，同时也是最有效最直接的方式。因此，在发展配电网自动化的过程中，我们首先要发展馈线自动化技术。
总的来说，就我国配电自动化的发展现状而言，其技术水平仍较低，目前传统的馈线自动化系统工作方式都不能满足未来智能配电网发展的需要。传统的馈线自动化的发展也还不完善，需要根据供电用电的实际情况，合理地构建配电网络建设，有条理科学地改造现有的配电网络和相应的管理监控系统。同时更重要的是我们需要研究出新的馈线自动化系统的技术，才能真正提高我国馈线自动化技术的水平和能力。
从运行方式上来看，各继电保护装置之间没有信息共享，缺乏全局或局部区域的信息来完成共同的故障保护。因此针对这一问题，研究相应的技术来改善配电网故障保护性能，设计出新型的馈线自动化系统。要克服这个缺陷首先就是要克服通信的问题。目前主要的通信分为有线和无线。从目前的技术能力来看，有线通信虽然速度快，但铺设困难，成本也较高，而且缺乏灵活性。一旦配电网络结构变化，有线通信也需要跟着改变，增加布线。而无线通信较为灵活，网络覆盖区域很广，能够满足配电网馈线自动化系统的应用要求。将无线通信和有线通信进行相比较就可以发现，价格低、灵活方便是无线通信的优势。
无线通信已逐步运用到电力领域，电力系统监控中心通过无线通信技术就可以实现对远端设备的五遥功能。通过无线通信的信息传递，就能够将分布在配电网各个分散区域的电力设备的状态数据、故障数据、配电结构数据等收集起来，传送给监控中心。同时无线通信技术的发展为馈线自动化系统的通信提供了很好的渠道，能够保证不同保护装置之间实现信息共享。同时自动控制领域已经有许多成熟的控制理论和控制算法，将这些理论借助无线通信技术手段，可以保证这些控制方法的实现。地理位置上具有分布式特点的协调控制，是提升配电网继电保护的水平的很好的手段，因而在电力系统的继电保护领域具有较高的研究价值和意义。
实用新型内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种抗干扰能力强、准确度高、通信接口丰富、使用简单方便的改进的馈线自动化终端。
一种改进的馈线自动化终端，包括：
用于接通、分断和承载整个终端的额定工作电流，并能在终端线路发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠保护的空气开关，
用于将接入的交流电逆变为直流电的交直流逆变器，
用于存储电能，并且给STM32主控模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、信号调整模块和串口转GPIO模块供电的蓄电池模块，
用于控制蓄电池模块给其他模块的供电，并作为整体终端的电源开关的电源管理模块，
作为终端的微控制单元和主控中心的STM32主控模块，
用于光电信号转换，并将光纤接口转换为以太网接口使用的四口光纤交换机，
用于终端的GPRS远程通信的GPRS通信模块，
用于终端的近距离通信和控制的无线控制模块，
用于终端的通信状态、终端自检状态和终端数据显示输出的液晶显示模块，
用于终端短距离WiFi通信使用，用于终端的本地短距离无线连接之后对终端进行调试使用的WIFI调试模块，
用于终端的数据存储的数据存储模块，
用于终端的模拟信号与数字信号数据之间转换的AD转换模块，
用于终端对采集的电压数据和电流数据信号进行调整和信号放大的信号调整模块，
用于终端采集电流数据的电流互感器，
用于终端采集电压数据的电压互感器，
用于将串口数据转换为GPIO通用输入输出I/O数据的串口转GPIO模块，
用于终端光电数据隔离和保护的光电隔离模块，
用于终端对继电器进行控制的继电器控制模块，及
用于终端的开关量信号输入读取和输出控制的开关量输入输出模块，
其中，空气开关与交直流逆变器相连接，交直流逆变器的输出端与蓄电池模块的输入端连接，蓄电池模块与电源管理模块相连接，蓄电池模块的输出端分别与STM32主控模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、信号调整模块和串口转GPIO模块的电源端连接；STM32主控模块分别与电源管理模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、串口转GPIO模块双向连接；电流互感器、电压互感器的输出端连接于信号调整模块的输入端，信号调整模块的输出端连接于AD转换模块的输入端；光电隔离模块的输出端连接于继电器控制模块和开关量输入输出模块的输入端，开关量输入输出模块的输出端连接于光电隔离模块的输入端，光电隔离模块的输出端连接于串口转GPIO模块的输入端。
上述交直流逆变器采用YK-S-60W-24逆变器。
上述空气开关与交直流逆变器通过电线物理连接。
上述交直流逆变器的输出端通过电线与蓄电池模块的输入端物理连接。
上述蓄电池模块与电源管理模块通过电线物理连接。
上述蓄电池模块的输出端分别通过电线与STM32主控模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、信号调整模块和串口转GPIO模块的电源端物理连接。
上述STM32主控模块分别与电源管理模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、串口转GPIO模块通过双向通信线物理连接在一起。
上述光电隔离模块的输出端与继电器控制模块和开关量输入输出模块的输入端通过电缆物理连接。
上述开关量输入输出模块的输出端与光电隔离模块的输入端通过电缆物理连接。
上述光电隔离模块的输出端与串口转GPIO模块的输入端通过电缆物理连接。
根据本申请实施例提供的技术方案，本申请具有以下改进：
(1)通过采用无线通信方式，使得调试人员不需要上杆插拔网线或串口线，在设备附近使用无线方式连接上设备即可以对设备进行操作或者参数配置，因此配置操作简单易行；
(2)另外使用了液晶显示模块，能够清晰、方便地查看设备的运行情况，并能够对设备进行可视化操作；
(3)通过使用空气开关，能够对设备的电源进行二次保护，使设备运行更加的稳定可靠。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请的整体架构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，本申请公开一种改进的馈线自动化终端，包括空气开关1、交直流逆变器2、蓄电池模块3、电源管理模块4、STM32主控模块5、四口光纤交换机6、GPRS通信模块7、无线控制模块8、液晶显示模块9、WIFI调试模块10、数据存储模块11、AD转换模块12、信号调整模块13、电流互感器14、电压互感器15、串口转GPIO模块16、光电隔离模块17、继电器控制模块18和开关量输入输出模块19，下面分别介绍。
所述空气开关1用于接通、分断和承载整个终端的额定工作电流，并能在终端线路发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠的保护。
所述交直流逆变器2用于将接入的交流220V电源逆变为直流24V，为终端供电，具体可采用YK-S-60W-24逆变器。
所述蓄电池模块3用于存储电能，并且给STM32主控模块5、四口光纤交换机6、GPRS通信模块7、无线控制模块8、液晶显示模块9、WIFI调试模块10、数据存储模块11、AD转换模块12、信号调整模块13和串口转GPIO模块16供电。
所述电源管理模块4用于控制蓄电池模块3给其他模块的供电，并作为整体终端的电源开关使用。
所述STM32主控模块5作为本申请终端的微控制单元和主控中心。
所述四口光纤交换机6包括两组光纤TX和RX，用于光电信号转换，并将光纤接口转换为以太网接口使用。
所述GPRS通信模块7用于本申请终端的GPRS远程通信使用。
所述无线控制模块8用于本申请终端的近距离通信和控制使用。
所述液晶显示模块9用于本申请终端的通信状态、终端自检状态和终端数据显示输出使用。
所述WIFI调试模块10用于本申请终端短距离WiFi通信使用，用于终端的本地短距离无线连接之后对终端进行调试使用。
所述数据存储模块11用于终端的数据存储。
所述AD转换模块12用于终端的模拟信号与数字信号数据之间的转换使用。
所述信号调整模块13用于终端对采集的电压数据和电流数据信号进行滤波、除噪音等调整和信号放大使用。
所述电流互感器14用于终端进行电流数据采集使用。
所述电压互感器15用于终端进行电压数据采集使用。
所述串口转GPIO模块16用于终端将串口数据转换为GPIO通用输入输出I/O数据。
所述光电隔离模块17用于终端光电数据进行隔离和保护使用。
所述继电器控制模块18用于终端对继电器进行控制。
所述开关量输入输出模块19用于终端的开关量信号输入读取和输出控制使用。
本申请的具体连接方式是：空气开关1与交直流逆变器2通过电线物理连接，交直流逆变器2的输出端通过电线与蓄电池模块3的输入端物理连接，蓄电池模块3与电源管理模块4通过电线物理连接，蓄电池模块3的输出端分别通过电线与STM32主控模块5、四口光纤交换机6、GPRS通信模块7、无线控制模块8、液晶显示模块9、WIFI调试模块10、数据存储模块11、AD转换模块12、信号调整模块13和串口转GPIO模块16的电源端物理连接；
STM32主控模块5分别与电源管理模块4、四口光纤交换机6、GPRS通信模块7、无线控制模块8、液晶显示模块9、WIFI调试模块10、数据存储模块11、AD转换模块12、串口转GPIO模块16通过双向通信线物理连接在一起，即：STM32主控模块5的输出端连接于电源管理模块4、四口光纤交换机6、GPRS通信模块7、无线控制模块8、液晶显示模块9、WIFI调试模块10、数据存储模块11、AD转换模块12和串口转GPIO模块16的输入端，STM32主控模块5的输入端连接于电源管理模块4、四口光纤交换机6、GPRS通信模块7、无线控制模块8、液晶显示模块9、WIFI调试模块10、数据存储模块11、AD转换模块12和串口转GPIO模块16的输出端；
电流互感器14、电压互感器15、信号调整模块13、AD转换模块12通过通信线物理连接在一起，即：电流互感器14、电压互感器15的输出端连接于信号调整模块13的输入端，信号调整模块13的输出端连接于AD转换模块12的输入端；
继电器控制模块18、开关量输入输出模块19、光电隔离模块17、串口转GPIO模块16通过电缆物理连接，光电隔离模块17的输出端连接于继电器控制模块18和开关量输入输出模块19的输入端，开关量输入输出模块19的输出端连接于光电隔离模块的输入端17，光电隔离模块17的输出端连接于串口转GPIO模块16的输入端。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述终端包括：
用于接通、分断和承载整个终端的额定工作电流，并能在终端线路发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠保护的空气开关，
用于将接入的交流电逆变为直流电的交直流逆变器，
用于存储电能，并且给STM32主控模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、信号调整模块和串口转GPIO模块供电的蓄电池模块，
用于控制蓄电池模块给其他模块的供电，并作为整体终端的电源开关的电源管理模块，
作为终端的微控制单元和主控中心的STM32主控模块，
用于光电信号转换，并将光纤接口转换为以太网接口使用的四口光纤交换机，
用于终端的GPRS远程通信的GPRS通信模块，
用于终端的近距离通信和控制的无线控制模块，
用于终端的通信状态、终端自检状态和终端数据显示输出的液晶显示模块，
用于终端短距离WiFi通信使用，用于终端的本地短距离无线连接之后对终端进行调试使用的WIFI调试模块，
用于终端的数据存储的数据存储模块，
用于终端的模拟信号与数字信号数据之间转换的AD转换模块，
用于终端对采集的电压数据和电流数据信号进行调整和信号放大的信号调整模块，
用于终端采集电流数据的电流互感器，
用于终端采集电压数据的电压互感器，
用于将串口数据转换为GPIO通用输入输出I/O数据的串口转GPIO模块，
用于终端光电数据隔离和保护的光电隔离模块，
用于终端对继电器进行控制的继电器控制模块，及
用于终端的开关量信号输入读取和输出控制的开关量输入输出模块，
其中，空气开关与交直流逆变器相连接，交直流逆变器的输出端与蓄电池模块的输入端连接，蓄电池模块与电源管理模块相连接，蓄电池模块的输出端分别与STM32主控模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、信号调整模块和串口转GPIO模块的电源端连接；STM32主控模块分别与电源管理模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、串口转GPIO模块双向连接；电流互感器、电压互感器的输出端连接于信号调整模块的输入端，信号调整模块的输出端连接于AD转换模块的输入端；光电隔离模块的输出端连接于继电器控制模块和开关量输入输出模块的输入端，开关量输入输出模块的输出端连接于光电隔离模块的输入端，光电隔离模块的输出端连接于串口转GPIO模块的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述交直流逆变器采用YK-S-60W-24逆变器。
3.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述空气开关与交直流逆变器通过电线物理连接。
4.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述交直流逆变器的输出端通过电线与蓄电池模块的输入端物理连接。
5.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述蓄电池模块与电源管理模块通过电线物理连接。
6.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述蓄电池模块的输出端分别通过电线与STM32主控模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、信号调整模块和串口转GPIO模块的电源端物理连接。
7.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述STM32主控模块分别与电源管理模块、四口光纤交换机、GPRS通信模块、无线控制模块、液晶显示模块、WIFI调试模块、数据存储模块、AD转换模块、串口转GPIO模块通过双向通信线物理连接在一起。
8.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述光电隔离模块的输出端与继电器控制模块和开关量输入输出模块的输入端通过电缆物理连接。
9.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述开关量输入输出模块的输出端与光电隔离模块的输入端通过电缆物理连接。
10.根据权利要求1所述的一种改进的馈线自动化终端，其特征在于，所述光电隔离模块的输出端与串口转GPIO模块的输入端通过电缆物理连接。
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