CN208707387U - 一种配电变压器远方终端设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种配电变压器远方终端设备，该配电变压器远方终端设备通过电源单元能够实现不同电压等级的转换，以供对应的芯片和电路使用，提高了配电变压器远方终端设备的抗干扰性，还能够在掉电情况下保证第一处理单元和第二处理单元的正常运行，如此，该配电变压器远方终端设备具有较高的运行可靠性。

Description

一种配电变压器远方终端设备
技术领域
本实用新型实施例涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种配电变压器远方终端设备。
背景技术
近些年来，我国的国民经济迅速发展，人民的物质文化生活水平不断提高，与此同时，人们对电力的需求也越来越大，因此，电力事业得到了迅速的发展，电网也不断扩大。通常把电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压后向用户供电的网络，称为配电网，它由架空线或电缆配电线路、配电所或柱上降压变压器直接接入用户构成。由于用户对供电质量和供电可靠性要求越来越高，要求电力供应部门提供安全、经济、可靠和高质量的电力，传统的技术和管理手段已无法适应新的形势，而配电自动化正是为了这一目的而提出对配网上的设备进行远方实时监视、协调与控制的一个集成系统。将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机的融合在一起，改进供电质量，与用户建立更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。
配电自动化系统包括配电网数据采集和监控、配电地理信息系统和需方管理几个部分。进线监视主要完成对配网进线变电所的开关位置、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电度量的监测；馈线自动化在远方实时监测馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压的情况，实现线路开关的远方控制，故障信息的获取与记录，并自动判别和隔离故障区段以及恢复非故障区域供电；开闭所和配电变电站自动化完成对10kV开闭所、小区变的开关位置，保护动作信号，小电流接地选线情况，母线电压，线路电流有功、无功功率以及电度量的远方监视、开关远方控制、变压器远方调压等；配电变压器监测系统主要是监测配电变压器的电压、电流，二次侧有功功率以及变压器的损耗等，同时可根据配电网的电压和无功情况投切补偿电容器。
配电自动化是电力系统现代化的必然趋势，其主要意义在于：在正常的运行情况下，通过监视配网运行的工况，优化配网运行方式；当配网发生故障或异常时，迅速查出故障区域并进行隔离，及时恢复非故障区域的供电，缩短对用户的停电时间，减少停电面积；合理控制用电负荷，提高电力设备的利用率；根据配网电压合理控制无功负荷和电压水平，提高供电质量；自动抄表计费，保证抄表数据的准确与抄表时间的及时，提高企业的经济效益与工作效率；与无线网络相结合，为用户提供自动化的用电信息服务。配电自动化在人力尽量少介入的情况下完成大量的重复性工作，有助于使配电网的潜力得以更大限度的利用，并且确保提供给用户的电能质量满足要求。目前实现配电网自动化所需求的技术已经成熟，电力公司和用户都能从配电自动化中得到益处。
配电变压器远方终端设备，简称配变终端设备(TransformersupervisoryTerminal Unit，TTU)，是配网自动化系统中的重要组成部分，虽然目前配网自动化系统有了比较成熟的发展，但是TTU的运行可靠性较低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种配电变压器远方终端设备，具有较高的运行可靠性。
本实用新型实施例提供了一种配电变压器远方终端设备，包括：电源单元、第一处理单元和第二处理单元；所述电源单元包括开关电源、第一电压转换电路、第二电压转换电路和备用电路；
所述开关电源分别与所述第一电压转换电路和所述第二处理单元连接，所述第一电压转换电路分别与所述第二电压转换电路以及所述备用电路连接，所述第二电压转换电路分别与所述第一处理单元和所述第二处理单元连接；所述第一处理单元与所述第二处理单元连接；
所述开关电源用于接收外部一配电变压器提供的交流电压，将所述交流电压转换为第一直流电压和第二直流电压；所述第一直流电压流向所述第二处理单元，所述第一直流电压用于对所述第二处理单元供电以实现所述第二处理单元的终端数据采集功能；所述第二直流电压流向所述第一电压转换电路，所述第一电压转换电路用于将所述第二直流电压转换成第三直流电压；
所述第三直流电压分别流向所述第二电压转换电路和所述备用电路，所述第二电压转换电路用于将所述第三直流电压转换为第四直流电压，所述第四直流电压用于向所述第一处理单元和第二处理单元供电；所述备用电路用于将所述第三直流电压转换为第五直流电压，所述第五直流电压流向与所述备用电路连接的一锂电池以实现对所述锂电池的充电；当所述第一处理单元或所述第二处理单元掉电时，所述备用电路用于将所述锂电池中存储的第五直流电压转换为第三直流电压，经所述备用电路转换获得的第三直流电压流向所述第二电压转换电路以实现对所述第一处理单元和所述第二处理单元的续电；
所述第一处理单元用于接收所述第二处理单元采集的终端数据，将所述终端数据进行发送。
可选地，所述第一处理单元包括第一主控芯片、无线传输芯片和通信接口；
所述第一主控芯片、所述无线传输芯片和所述通信接口均与所述第二电压转换电路连接；
所述第一主控芯片分别与所述无线传输芯片、所述通信接口和所述第二处理单元连接；
所述第一主控芯片用于接收所述第二处理单元采集的终端数据，所述无线传输芯片用于将所述终端数据进行发送，所述通信接口用于将所述终端数据进行发送。
可选地，所述配电变压器远方终端设备还包括时钟电路；
所述时钟电路分别与所述第一电压转换电路和所述第一主控芯片连接，所述时钟电路的型号为SLM1302。
可选地，所述无线传输芯片为EC20-LCC芯片，所述通信接口为RS232接口和RS485接口。
可选地，所述第二处理单元包括第二主控芯片和采集器；
所述第二主控芯片与所述第二电压转换电路连接；
所述第二主控芯片与所述第一主控芯片连接；
所述采集器与所述开关电源连接，所述第一直流电压流向所述采集器，所述第一直流电压用于对所述采集器供电以实现所述采集器的终端数据采集功能；
所述第二主控芯片与所述采集器连接，所述采集器用于采集所述终端数据并将所述终端数据传输至所述第二主控芯片，所述第二主控芯片用于将所述终端数据传输至所述第一主控芯片。
可选地，所述采集器的型号为FKR-21。
可选地，所述备用电路包括充电电路和放电电路；
所述充电电路连接于所述第一电压转换电路和所述第二电压转换电路之间，所述充电电路连接于所述锂电池；所述充电电路用于将所述第三直流电压转换为第五直流电压，所述第五直流电压流向所述锂电池实现对所述锂电池的充电；
所述放电电路连接于所述第一电压转换电路和所述第二电压转换电路之间，所述放电电路连接于所述锂电池，所述放电电路连接于所述第一主控芯片和所述第二主控芯片，当所述放电电路接收到所述第一主控芯片或第二主控芯片传输的掉电信号时，所述放电电路用于将所述锂电池中存储的第五直流电压转换为第三直流电压，经所述放电电路转换获得的第三直流电压流向所述第二电压转换电路以实现对所述第一主控芯片和所述第二主控芯片的续电。
可选地，所述放电电路包括门电路、三极管和电压转换芯片；
所述门电分别路与所述第一主控芯片和所述第二主控芯片连接；所述三极管连接于所述门电路和所述电压转换芯片之间；
当所述门电路接收到所述第一主控芯片或所述第二主控芯片传输的掉电信号时，所述门电路用于触发所述三极管导通，所述电压转换芯片用于获取所述锂电池中存储的第五直流电压，将所述第五直流电压转换为第三直流电压，经所述电压转换芯片转换获得的第三直流电压流向所述第二电压转换电路以实现对所述第一主控芯片和所述第二主控芯片的续电。
可选地，所述备用电路还包括保护电路；
所述保护电路连接于所述第一电压转换电路和所述第二电压转换电路之间，所述保护电路与所述锂电池连接；
所述保护电路用于防止所述锂电池中存储的第五直流电压回流。
可选地，所述门电路的型号为74AHC1G02，所述电压转换芯片的型号为IRF7726。
有益效果
本实用新型实施例提供的一种配电变压器远方终端设备，电源单元能够提供多种电源电压，以实现对第一处理单元、第二处理单元以及锂电池的充放电，由于电源单元是将外部一配电变压器提供的交流电压进行转换的，因此降低了额外电源引入的干扰，提高了整个配电变压器远方终端设备的抗干扰性，当第一处理单元或第二处理单元掉电时，电源单元能够控制锂电池放电以实现对第一处理单元或第二处理单元的续电，保证第一处理单元或第二处理单元掉电时也能够正常工作，从而提高了配电变压器远方终端设备的运行可靠性。
采用第一处理单元和第二处理单元这种双CPU模式对终端数据进行采集和传输，能够更加高效的对数据进行采集与分析。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例所提供的一种配电变压器远方终端设备100的结构框。
图2为本实用新型实施例所提供的一种第一电压转换电路11的电路原理图。
图3为本实用新型实施例所提供的一种第二电压转换电路12和备用电路13的电路原理图。
图4为本实用新型实施例所提供的一种放电电路132的电路原理图。
图标：
100-配电变压器远方终端设备；
1-电源单元；10-开关电源；11-第一电压转换电路；12-第二电压转换电路；13-备用电路；131-充电电路；132-放电电路；1321-门电路；1322-三极管；1323-电压转换芯片；133-保护电路；14-锂电池；
2-第一处理单元；21-第一主控芯片；22-无线传输芯片；23-通信接口；
3-第二处理单元；31-第二主控芯片；32-采集器；
4-时钟电路。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
发明人经调查发现，现有的TTU的运行可靠性较低，例如，现有的TTU难以满足各个芯片或者电路的不同电压等级要求，而现有的TTU应对多个电压等级要求的方式大多是增设不同电压等级的电源，但是这样也会引入电源干扰，导致TTU的抗干扰性较差，且现有的TTU遇到掉电时，会导致数据采集、处理和传输的中断。
以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本实用新型实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本实用新型过程中对本实用新型做出的贡献。
基于上述研究，本实用新型实施例提供了一种配电变压器远方终端设备，具有较高的运行可靠性。
图1示出了本实用新型实施例所提供的一种配电变压器远方终端设备100的结构框图，由图可见，该配电变压器远方终端设备100包括电源单元1、第一处理单元2、第二处理单元3和时钟电路4。
其中，电源单元1包括开关电源10、第一电压转换电路11、第二电压转换电路12和备用电路13。第一处理单元2包括第一主控芯片21、无线传输芯片22和通信接口23。第二处理单元3包括第二主控芯片31和采集器32。
进一步地，开关电源10分别与第一电压转换电路11和采集器32连接，第一电压转换电路11分别与第二电压转换电路12以及备用电路13连接，第二电压转换电路12分别与第一主控芯片21、无线传输芯片22、通信接口23和第二主控芯片31连接。可以理解，开关电源10、第一电压转换电路11和第二电压转换电路12互相配合，能够实现多种电压等级的变换，进而满足第一主控芯片21、无线传输芯片22、通信接口23、第二主控芯片31以及采集器32的电压等级需求，避免了额外引入其他电源，进而降低了由电源引入的干扰，提高了整个配电变压器远方终端设备100的抗干扰性。
例如，开关电源10用于接收外部一配电变压器提供的交流电压(220V)，将交流电压(220V)进行变压、整流以及滤波，进而转换为第一直流电压(24V)和第二直流电压(12V)。
第一直流电压(24V)对采集器32进行供电，以实现采集器32的终端数据采集功能，可以理解，采集器32的终端数据采集功能为遥信遥测功能，在本实施例中，采集器32的型号选用但不限于FKR-21。
第二直流电压(12V)流向第一电压转换电路11，第一电压转换电路11用于将第二直流电压(12V)转换成第三直流电压(5V)。第三直流电压(5V)分别流向第二电压转换电路12和备用电路13。
其中，第二电压转换电路12用于将第三直流电压(5V)转换为第四直流电压(3.3V)，第四直流电压(3.3V)用于对第一主控芯片21和第二主控芯片31供电。备用电路13用于将第三直流电压(5V)转换为第五直流电压(2.7V)，第五直流电压(2.7V)流向与备用电路13连接的一锂电池14以实现对锂电池14的充电。当第一主控芯片21或第二主控芯片31掉电时，备用电路13用于将锂电池14中存储的第五直流电压(2.7V)转换为第三直流电压(5V)，经备用电路13转换获得的第三直流电压(5V)流向第二电压转换电路12以实现对第一主控芯片21或第二主控芯片31的续电，如此，能够保证在第一主控芯片21或第二主控芯片31掉电时可以继续工作，提高了整个配电变压器远方终端设备100的运行可靠性。
请继续参阅图1，第一主控芯片21分别与无线传输芯片22、通信接口23和第二主控芯片31连接，第二主控芯片31与采集器32连接，采集器32用于采集终端数据(电压、电流、有功功率和无功功率等)，将终端数据传输至第二主控芯片31，第二主控芯片31用于将终端数据传输至第一主控芯片21，无线传输芯片22和通信接口23用于将终端数据进行发送或传输，在本实施例中，无线传输芯片22为EC20-LCC芯片，通信接口23为RS232接口和RS485接口。可以理解，通过采用第一主控芯片21+第二主控芯片31的双合设计，能够更加高效的对数据进行采集与分析，其中，第一主控芯片21可以采用ARM芯片，第二主控芯片31可以采用低功率的芯片。
请继续参阅图1，时钟电路4可以采用SLM1302芯片，时钟电路4与第一电压转换电路11和第一主控芯片21连接，时钟电路4能够保证第一主控芯片21在掉电或复位的情况下时钟不丢失。其中，SLM1302芯片具有完备的时钟及日历功能，其内部的时间信息能够保持相当长的时间，时钟精确。
图2示出了本实用新型实施例所提供的一种第一电压转换电路11的电路原理图，由图可见，第二直流电压(12V)通过该第一电压转换电路11转换成第三直流电压(5V)，其中，第三直流电压(5V)为图2中的VCC。可以理解，第一电压转换电路11通过芯片TPS54331以及相关电路元件构成，在此不作更多说明。
图3示出了本实用新型实施例所提供的一种第二升压转换电路12和备用电路13的电路原理图。有图可见，第二升压转换电路12由芯片TPS54331以及相关的电路元件组成，用以将第三直流电压(5V)转换为第四直流电压(3.3V)，第四直流电压(3.3V)用于向第一主控芯片21和第二主控芯片31供电。
请继续参阅图3，备用电路13包括充电电路131和保护电路133，充电线路131连接于第一电压转换电路11和第二电压转换电路12之间，充电电路131还连接于锂电池14，充电电路131用于将第三直流电压(5V)转换为第五直流电压(2.7V)，以实现对锂电池14的充电，其中，由LM2703芯片以及周围的电路元件完成电压等级的变换，可以理解，第五直流电压(2.7V)为图3中的VCAP。保护电路133连接于第一电压转换电路11和第二电压转换电路12之间，保护电路133还连接于锂电池14，保护电路133用于防止锂电池14中存储的第五直流电压(2.7V)回流，在本实施例中，保护电路133包括图3所示的多个二极管。
请参阅图4，备用电路13还包括放电电路132，放电电路132包括门电路1321、三极管1322和电压转换芯片1323。门电路1321分别与第一主控芯片21和第二主控芯片31连接，三极管1322连接于门电路1321和电压转换芯片1323之间，当门电路1321接收到第一主控芯片21或第二主控芯片31传输的掉电信号时，门电路1321触发三极管1322导通，电压转换芯片1323用于获取锂电池14中存储的VCAP，将VCAP转换为第三直流电压(5V)，也就是图4中的VCC，该VCC流向第二电压转换电路12以实现对第一主控芯片21和第二主控芯片31的续电。
在本实施例中，门电路1321的型号为74AHC1G02，电压转换芯片1323的型号为IRF7726。
可选地，该配电变压器远方终端设备与主站通过GPRS4G网络进行通讯，保证了终端数据传输的时效性。
综上，本实用新型实施例所提供的配电变压器远方终端设备，终端数据采集、处理和传输效率高、时效性好，抗干扰能力强，在掉电情况下也能够正常工作，具有较高的运行可靠性。
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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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)

1.一种配电变压器远方终端设备，其特征在于，包括：电源单元、第一处理单元和第二处理单元；所述电源单元包括开关电源、第一电压转换电路、第二电压转换电路和备用电路；
所述开关电源分别与所述第一电压转换电路和所述第二处理单元连接，所述第一电压转换电路分别与所述第二电压转换电路以及所述备用电路连接，所述第二电压转换电路分别与所述第一处理单元和所述第二处理单元连接；所述第一处理单元与所述第二处理单元连接；
所述开关电源用于接收外部一配电变压器提供的交流电压，将所述交流电压转换为第一直流电压和第二直流电压；所述第一直流电压流向所述第二处理单元，所述第一直流电压用于对所述第二处理单元供电以实现所述第二处理单元的终端数据采集功能；所述第二直流电压流向所述第一电压转换电路，所述第一电压转换电路用于将所述第二直流电压转换成第三直流电压；
所述第三直流电压分别流向所述第二电压转换电路和所述备用电路，所述第二电压转换电路用于将所述第三直流电压转换为第四直流电压，所述第四直流电压用于向所述第一处理单元和第二处理单元供电；所述备用电路用于将所述第三直流电压转换为第五直流电压，所述第五直流电压流向与所述备用电路连接的一锂电池以实现对所述锂电池的充电；当所述第一处理单元或所述第二处理单元掉电时，所述备用电路用于将所述锂电池中存储的第五直流电压转换为第三直流电压，经所述备用电路转换获得的第三直流电压流向所述第二电压转换电路以实现对所述第一处理单元和所述第二处理单元的续电；
所述第一处理单元用于接收所述第二处理单元采集的终端数据，将所述终端数据进行发送。
2.根据权利要求1所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述第一处理单元包括第一主控芯片、无线传输芯片和通信接口；
所述第一主控芯片、所述无线传输芯片和所述通信接口均与所述第二电压转换电路连接；
所述第一主控芯片分别与所述无线传输芯片、所述通信接口和所述第二处理单元连接；
所述第一主控芯片用于接收所述第二处理单元采集的终端数据，所述无线传输芯片用于将所述终端数据进行发送，所述通信接口用于将所述终端数据进行发送。
3.根据权利要求2所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述配电变压器远方终端设备还包括时钟电路；
所述时钟电路分别与所述第一电压转换电路和所述第一主控芯片连接，所述时钟电路的型号为SLM1302。
4.根据权利要求2所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述无线传输芯片为EC20-LCC芯片，所述通信接口为RS232接口和RS485接口。
5.根据权利要求2所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述第二处理单元包括第二主控芯片和采集器；
所述第二主控芯片与所述第二电压转换电路连接；
所述第二主控芯片与所述第一主控芯片连接；
所述采集器与所述开关电源连接，所述第一直流电压流向所述采集器，所述第一直流电压用于对所述采集器供电以实现所述采集器的终端数据采集功能；
所述第二主控芯片与所述采集器连接，所述采集器用于采集所述终端数据并将所述终端数据传输至所述第二主控芯片，所述第二主控芯片用于将所述终端数据传输至所述第一主控芯片。
6.根据权利要求5所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述采集器的型号为FKR-21。
7.根据权利要求5所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述备用电路包括充电电路和放电电路；
所述充电电路连接于所述第一电压转换电路和所述第二电压转换电路之间，所述充电电路连接于所述锂电池；所述充电电路用于将所述第三直流电压转换为第五直流电压，所述第五直流电压流向所述锂电池实现对所述锂电池的充电；
所述放电电路连接于所述第一电压转换电路和所述第二电压转换电路之间，所述放电电路连接于所述锂电池，所述放电电路连接于所述第一主控芯片和所述第二主控芯片，当所述放电电路接收到所述第一主控芯片或第二主控芯片传输的掉电信号时，所述放电电路用于将所述锂电池中存储的第五直流电压转换为第三直流电压，经所述放电电路转换获得的第三直流电压流向所述第二电压转换电路以实现对所述第一主控芯片和所述第二主控芯片的续电。
8.根据权利要求7所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述放电电路包括门电路、三极管和电压转换芯片；
所述门电分别路与所述第一主控芯片和所述第二主控芯片连接；所述三极管连接于所述门电路和所述电压转换芯片之间；
当所述门电路接收到所述第一主控芯片或所述第二主控芯片传输的掉电信号时，所述门电路用于触发所述三极管导通，所述电压转换芯片用于获取所述锂电池中存储的第五直流电压，将所述第五直流电压转换为第三直流电压，经所述电压转换芯片转换获得的第三直流电压流向所述第二电压转换电路以实现对所述第一主控芯片和所述第二主控芯片的续电。
9.根据权利要求8所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述备用电路还包括保护电路；
所述保护电路连接于所述第一电压转换电路和所述第二电压转换电路之间，所述保护电路与所述锂电池连接；
所述保护电路用于防止所述锂电池中存储的第五直流电压回流。
10.根据权利要求8所述的配电变压器远方终端设备，其特征在于，所述门电路的型号为74AHC1G02，所述电压转换芯片的型号为IRF7726。
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