CN206506363U - 一种基于can总线级联扩展的配电自动化终端 - Google Patents

一种基于can总线级联扩展的配电自动化终端 Download PDF

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刘海龙
江红梅
林志华
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    • Y04S40/124—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wired telecommunication networks or data transmission busses

Abstract

本实用新型属于电力技术领域且公开了一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，包括遥测单元、数据处理单元、通信管理单元、遥信单元、遥控单元和电源单元，所述遥测单元、数据处理单元、通信管理单元、遥信单元和遥控单元采用并行总线互通互联，所述电源单元间采用CAN总线级联，且所述电源单元的工作电源取自10kV线路，经过电源变压器降压变换后给各个单元提供工作电源，既保证了数据传输的实时性又提高了装置的容错性。本实用新型可实现数据转发、通信整合，实现对配电线路故障的快速定位与隔离、非故障区段快速恢复供电，以及负荷转供。

Description

一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端
技术领域
本实用新型具体涉及一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，属于电力技术领域。
背景技术
现有技术中一个配电终端对于一次开关设备的监控容量满足不了开闭站或者大容量配电室一次开关设备的监控需求，因此利用工业现场CAN总线方式将多个配电终端进行级联以满足扩展应用需要显得尤为重要。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，可实现数据转发、通信整合，实现对配电线路故障的快速定位与隔离、非故障区段快速恢复供电，以及负荷转供，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
本实用新型提供一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，包括遥测单元、数据处理单元、通信管理单元、遥信单元、遥控单元和电源单元，所述遥测单元、数据处理单元、通信管理单元、遥信单元和遥控单元采用并行总线互通互联，所述电源单元间采用CAN总线级联，且所述电源单元的工作电源取自10kV线路，经过电源变压器降压变换后给各个单元提供工作电源，既保证了数据传输的实时性又提高了装置的容错性。
优选的，所述电源单元内部通过电源模块及DC/DC直流转换器产生系统工作+5V、通信+5V，系统+24V电压。
优选的，所述通信管理单元采用64位RISC微处理器和嵌入式操作系统设计，负责终端与主站系统的通信，完成遥信、遥测、遥控及遥调的数据管理与转发功能；通信管理单元具备9个RS232/485口、3个100/10 BASE-T以太网口，以上接口均通过面板RJ45及凤凰端子引出，可通过外挂Modem或以太网与主站通信。
优选的，所述数据处理单元采用高速数字信号处理器DSP为主处理器，负责10kV线路电压电流量采样、计算和故障给出，同时也可采集蓄电池电压、温湿度等直流分量，每块数据处理单元可处理32个交流模拟量输入，2个直流模拟量输入，1个温度模拟量输入；具备蓄电池管理、对上通信及线路故障告警指示等功能，通过CAN总线实现多个终端扩展级联功能。
优选的，每块所述遥信单元有30个开入量经过光电隔离及过压保护措施，再经数据缓冲器输入给CPLD，消除了开关量状态误报，避免了雷击损坏，提高了装置的可靠性，每台测控单元最多可配置2块遥信单元。
优选的，每块所述遥控单元有12个开出量经光电隔离输出，每路数字量输出均由输出使能和相应的数字输出控制位控制，只有当输出使能和数字输出控制位同时有效时，数字量输出才有效，多级校验，提高了操作的正确性，每台测控单元最多可配置2块遥控单元。
优选的，每块所述遥测单元可采集12个交流模拟量，其中6个模拟量电流电压量可共用，其余6个固定为交流电流采集，交流模拟量经电压/电流互感器变换隔离后转换成电压信号，经滤波、AD采样后送入DSP进行处理，每台测控单元最多可配置3块遥测单元。
本实用新型所达到的有益效果是：可实现数据转发、通信整合，实现对配电线路故障的快速定位与隔离、非故障区段快速恢复供电，以及负荷转供等功能，此产品可以应用于电力系统10KV配电室、环网柜、开关房、综合房、配变、开闭站(所)等场所，支持无线、光纤等多种通信方式，同时可灵活配置为集中、就地、智能分布式馈线自动化模式以适应现场使用。
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是本实用新型实施例所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端整机设计原理框图；
图3是本实用新型实施例所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端装置级联原理框图；
图4是本实用新型实施例所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端遥测单元图；
图5是本实用新型实施例所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端数据处理单元以及通信管理单元图；
图6是本实用新型实施例所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端遥信单元以及遥控单元图；
图7是本实用新型实施例所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端电源单元图；
图中标号：1、遥测单元；2、数据处理单元；3、通信管理单元；4、遥信单元；5、遥控单元；6、电源单元。
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。
实施例：请参阅图1-7，本实用新型一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，包括遥测单元1、数据处理单元3、通信管理单元2、遥信单元4、遥控单元5和电源单元6，所述遥测单元1、数据处理单元3、通信管理单元2、遥信单元4和遥控单元5采用并行总线互通互联，所述电源单元6间采用CAN总线级联，且所述电源单元6的工作电源取自10kV线路，经过电源变压器降压变换后给各个单元提供工作电源。
所述电源单元6内部通过电源模块及DC/DC直流转换器产生系统工作+5V、通信+5V，系统+24V电压，所述通信管理单元2采用64位RISC微处理器和嵌入式操作系统设计，负责终端与主站系统的通信，完成遥信、遥测、遥控及遥调的数据管理与转发功能；图7中所述电源单元6上的接口定义为：
名称 内容 说明
ON 电源开关：开 电源开关，打到ON状态为开启
OFF 电源开关：关 总电源开关，打到OFF状态为关闭
+24V 24V电源正极 外部直流24V电源正极输入接口
24VG 24V电源地 外部直流24V电源地端输入接口
+24V* 24V电源正极 对外输出直流24V电源正极输出接口
24VG* 24V电源地 对外输出直流24V电源地端输出接口
指示灯说明为：
名称 内容 说明
24V 24V电源指示 24V电源模块正常工作时，24V电源指示灯亮
5V+ 5V+电源指示 5V+电源模块正常工作时，5V+电源指示灯亮
5VE 通讯电源指示 5VE电源模块正常工作时，5VE电源指示灯亮
通信管理单元2具备9个RS232/485口、3个100/10BASE-T以太网口，以上接口均通过面板RJ45及凤凰端子引出，可通过外挂Modem或以太网与主站通信；图5中所述通信管理单元3上的接口定义为：
指示灯说明为：
名称 内容 说明
RUN 运行状态 通信管理单元运行正常时，RUN指示灯以1S的频率闪烁
ERR 错误告警 通信管理单元内部硬件故障或与数据处理单元通讯中断时亮
RX1～RX4 串口1～4收 通信管理单元RS232通信口1～4数据收指示
TX1～TX4 串口1～4发 通信管理单元RS232通信口1～4数据发指示
RX5～RX8 串口5～8收 通信管理单元RS232/485通信口5～8数据收指示
TX5～TX8 串口5～8发 通信管理单元RS232/485通信口5～8数据发指示
所述数据处理单元3采用高速数字信号处理器DSP为主处理器，负责10kV线路电压电流量采样、计算和故障给出，同时也可采集蓄电池电压、温湿度等直流分量，每块数据处理单元可处理32个交流模拟量输入，2个直流模拟量输入，1个温度模拟量输入，通过CAN总线实现多个终端扩展级联功能；图5中所述数据处理单元2上的接口定义为：
指示灯说明为：
每块所述遥信单元4有30个开入量经过光电隔离及过压保护措施，再经数据缓冲器输入给CPLD，每台测控单元最多可配置2块遥信单元；图6中所述遥信单元4上的接口定义为：
名称 内容 说明
YX1～YX60 遥信1～60 外部遥信1～60回路接入正极
YXG 遥信公共端 外部遥信1～60回路接入地端
指示灯说明为：
名称 内容 说明
RUN 运行状态 遥信单元运行正常时，RUN指示灯以1S的频率闪烁
ERR 错误告警 遥信单元内部硬件故障时亮，恢复正常后灭
YX1～YX60 遥信1～60 当有外部遥信回路接入时，相应回路指示灯亮
每块所述遥控单元5有12个开出量经光电隔离输出，每路数字量输出均由输出使能和相应的数字输出控制位控制，只有当输出使能和数字输出控制位同时有效时，数字量输出才有效，多级校验，每台测控单元最多可配置2块遥控单元；图6中所述遥控单元5上的接口定义为：
名称 内容 说明
H1～H12 合闸出口1～12 遥控单元对外合闸出口1～12
F1～F12 分闸出口1～12 遥控单元对外分闸出口1～12
C1～C12 分合闸公共端1～12 遥控单元对外分合闸出口公共端1～12
指示灯说明为：
名称 内容 说明
RUN 运行状态 遥控单元运行正常时，RUN指示灯以1S的频率闪烁
ERR 错误告警 遥控单元内部硬件故障时亮，恢复正常后灭
H1～H12 线路1～12合闸 线路1～12有合闸脉冲输出时，相应指示灯亮
F1～F12 线路1～12分闸 线路1～12有分闸脉冲输出时，相应指示灯亮
每块所述遥测单元1可采集12个交流模拟量，其中6个模拟量电流电压量可共用，其余6个固定为交流电流采集，交流模拟量经电压/电流互感器变换隔离后转换成电压信号，经滤波、AD采样后送入DSP进行处理，每台测控单元最多可配置3块遥测单元；图4中所述遥测单元1上的接口定义为：
需要说明的是，本实用新型为一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，工作时，采用数据处理+通信管理并行设计思想，通过数据处理单元16位AD实现32路交流模拟量采样及2路直流模拟量采样，通过CAN总线实现多单元扩展级联，通过16位并行数据总线及6位地址总线实现多个遥信、遥控插件扩展，同时数据处理单元能独立实现对上、对下101、104规约通信交互，通信管理插件与数据处理插件通过高速串行总线实现数据交互，通信管理插件可实现外挂表计、PLC、无功投切装置等数据交互转发，包括规约转换等，且整个装置电源系统采用并行供电模式。
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 (7)

1.一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，包括遥测单元(1)、数据处理单元(3)、通信管理单元(2)、遥信单元(4)、遥控单元(5)和电源单元(6)，其特征在于，所述遥测单元(1)、数据处理单元(3)、通信管理单元(2)、遥信单元(4)和遥控单元(5)采用并行总线互通互联，所述电源单元(6)间采用CAN总线级联，且所述电源单元(6)的工作电源取自10kV线路，经过电源变压器降压变换后给各个单元提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，其特征在于，所述电源单元(6)内部通过电源模块及DC/DC直流转换器产生系统工作+5V、通信+5V，系统+24V电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，其特征在于，所述通信管理单元(2)采用64位RISC微处理器和嵌入式操作系统设计，负责终端与主站系统的通信，完成遥信、遥测、遥控及遥调的数据管理与转发功能；通信管理单元(2)具备9个RS232/485口、3个100/10BASE-T以太网口，以上接口均通过面板RJ45及凤凰端子引出，可通过外挂Modem或以太网与主站通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，其特征在于，所述数据处理单元(3)采用高速数字信号处理器DSP为主处理器，负责10kV线路电压电流量采样、计算和故障给出，同时也可采集蓄电池电压、温湿度等直流分量，每块数据处理单元可处理32个交流模拟量输入，2个直流模拟量输入，1个温度模拟量输入，通过CAN总线实现多个终端扩展级联功能。
5.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，其特征在于，每块所述遥信单元(4)有30个开入量经过光电隔离及过压保护措施，再经数据缓冲器输入给CPLD，每台测控单元最多可配置2块遥信单元。
6.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，其特征在于，每块所述遥控单元(5)有12个开出量经光电隔离输出，每路数字量输出均由输出使能和相应的数字输出控制位控制，只有当输出使能和数字输出控制位同时有效时，数字量输出才有效，多级校验，每台测控单元最多可配置2块遥控单元。
7.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线级联扩展的配电自动化终端，其特征在于，每块所述遥测单元(1)可采集12个交流模拟量，其中6个模拟量电流电压量可共用，其余6个固定为交流电流采集，交流模拟量经电压/电流互感器变换隔离后转换成电压信号，经滤波、AD采样后送入DSP进行处理，每台测控单元最多可配置3块遥测单元。
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