CN211207130U - 一种应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，包括：通信主板模块和与通信主板模块连接的多路开关量输出电路模块、多路开关量输入监测电路模块以及多路模拟量输入检测电路模块；开关量输出电路模块用于控制开关输出信号的通断，并通过第一通用输入/输出接口与通信主板模块的处理器进行通信；开关量输入监测电路模块用于采集直流电源的开关输入信号值，并通过第二通用输入/输出接口与处理器进行通信；模拟量输入检测电路模块用于采集模拟量电流并转换为电压信号，并通过串行外设接口与处理器进行通信。本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置实现了变电站的设备的监测和控制，提高了变电站的智能化程度。

Description

一种应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置

技术领域

本实用新型涉及智慧变电站技术领域，具体涉及一种应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置。

背景技术

随着我国经济、军事等各个领域的高速发展，我国的用电量也急剧增加，对电网变电站的挑战也越来越大。传统的变电站由于效率较低，智能化不高，反应速度慢，环境污染高等缺点越来越不能适应当今社会的用电需求，因此急需一种先进、可靠、集成、低碳环保的智慧变电站，其能够以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，用以解决传统的变电站智能化较低带来的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，包括：

通信主板模块和与所述通信主板模块连接的多路开关量输出电路模块、多路开关量输入监测电路模块以及多路模拟量输入检测电路模块；

其中，所述开关量输出电路模块用于控制开关输出信号的通断，所述开关量输出电路模块通过第一通用输入/输出接口(GPIO)与所述通信主板模块的处理器进行通信；所述开关量输入监测电路模块用于采集直流电源的开关输入信号值，所述开关量输入监测电路模块通过第二通用输入/输出接口(GPIO)与所述处理器进行通信；所述模拟量输入检测电路模块用于采集模拟量电流并转换为电压信号，所述模拟量输入检测电路模块通过串行外设接口(SPI)与所述处理器进行通信。

根据本实用新型的一实施方式，所述通信主板模块还包括一路以太网电路和两路光纤电路，所述处理器通过所述以太网电路和/或所述光纤电路与所述智慧变电站的控制台中心进行通信。

根据本实用新型的另一实施方式，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置还包括背板模块，所述背板模块通过第三通用输入/ 输出接口(GPIO)与所述处理器进行通信，所述背板模块包括三个主板连接器，所述主板连接器与所述通信主板模块上相应的背板连接器连接。

根据本实用新型的另一实施方式，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括8路开关量输出电路模块，每路所述开关量输出电路模块包括开出控制电路和开出背板连接器，所述开出控制电路经所述开出背板连接器连接至所述背板模块上相应的所述主板连接器。

根据本实用新型的另一实施方式，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括16路开关量输入监测电路模块，每路所述开关量输入监测电路模块包括开入监测电路和开入背板连接器，所述开入监测电路经所述开入背板连接器连接至所述背板模块上相应的所述主板连接器。

根据本实用新型的另一实施方式，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括8路模拟量输入检测电路模块，每路所述模拟量输入检测电路模块包括模拟量采集电路、模数转换电路和模拟量背板连接器，所述模拟量采集电路采集的小电流信号经所述模数转换电路转换成电压信号后再通过所述模拟量背板连接器和所述背板模块上相应的所述主板连接器传输到所述处理器。

根据本实用新型的另一实施方式，所述通信主板模块还包括信号隔离电路，所述开关量输出电路模块、所述开关量输入监测电路模块以及所述模拟量输入检测电路模块的通信信号均通过所述信号隔离电路后接入所述处理器。

根据本实用新型的另一实施方式，所述开关量输出电路模块包括交转直电源电路，所述交转直电源电路用于给所述通信主板模块、所述开关量输入监测电路模块以及所述模拟量输入检测电路模块供电。

根据本实用新型的另一实施方式，所述通信主板模块、所述开关量输出电路模块、所述开关量输入监测电路模块以及所述模拟量输入检测电路模块均包括电源隔离电路，用于实现各模块之间的电源隔离。

根据本实用新型的另一实施方式，所述背板模块还包括数码管显示电路、按键检测电路以及指示灯电路，所述数码管显示电路用于显示电流、电压以及设置的设备参数，所述按键检测电路用于设置设备参数，所述指示灯电路用于显示设备正常/异常。

本实用新型方法具有如下优点：

本实用新型实施例的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括通信主板模块和与通信主板模块连接的多路开关量输出电路模块、多路开关量输入监测电路模块以及多路模拟量输入检测电路模块，实现了多路开出控制多路模拟量监测以及多路开入监测，并将数据上传给处理器集中处理，功能强大而且智慧程度高，因此，本实用新型实施例的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置实现了变电站的设备的监测和控制，提高了变电站的智能化程度。

附图说明

图1为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的一些实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的另一些实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的以太网电路的一些实施例的原理示意图；

图4为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的光纤电路的一些实施例的原理示意图；

图5为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的背板连接器的一些实施例的电路原理示意图；

图6为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的主板连接器的一些实施例的电路原理示意图；

图7为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的开入监测电路的一些实施例的原理示意图；

图8为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的开入背板连接器的一些实施例的电路原理示意图；

图9为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的开出控制电路的一些实施例的原理示意图；

图10为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的开出背板连接器的一些实施例的电路原理示意图；

图11为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的模拟量采集电路的一些实施例的原理示意图；

图12为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的模数转换电路的一些实施例的原理示意图；

图13为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的模拟量背板连接器的一些实施例的电路原理示意图；

图14为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的信号隔离电路的一些实施例的原理示意图；

图15为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的通信主板模块的电源隔离电路的一些实施例的原理示意图；

图16为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的开关量输出电路模块的电源隔离电路的一些实施例的原理示意图；

图17为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的开关量输入监测电路模块的电源隔离电路的一些实施例的原理示意图；

图18为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的模拟量输入检测电路模块的电源隔离电路的一些实施例的原理示意图；

图19为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的数码管显示电路的一些实施例的原理示意图；

图20为本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的按键检测电路的一些实施例的原理示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。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的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

参见图1-2所示，图中示出了本实用新型一些实施例提供的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置的结构示意图。本实用新型实施例的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置1，包括：通信主板模块10和与通信主板模块10连接的多路开关量输出电路模块20、多路开关量输入监测电路模块30以及多路模拟量输入检测电路模块40；

其中，开关量输出电路模块20用于控制开关输出信号的通断，开关量输出电路模块20通过第一通用输入/输出接口(GPIO)与通信主板模块 10的处理器11进行通信；开关量输入监测电路模块30用于采集直流电源的开关输入信号值，开关量输入监测电路模块30通过第二通用输入/输出接口(GPIO)与处理器11进行通信；模拟量输入检测电路模块40用于采集模拟量电流并转换为电压信号，模拟量输入检测电路模块40通过串行外设接口(SPI)与处理器11进行通信。

需要说明的是，本实施例中处理器可以为A8内核处理器，例如：AM3354处理器，当然还可以为其他型号的处理器，只要能够满足本实施例的功能需求即可。该AM3354处理器具有工作频率高、运算速度快、接口丰富、高低温下工作稳定等特点。采用该处理器我们可以设计多路独立开关量输出电路，可以同时实现多路开关的控制输出；多路模拟量输入检测电路，可以同时实现多路电流模拟量的输入检测；多路开关量输入监测电路，可以同时实现多路DC24V电源的开入监测。

本实施例中通信主板模块包括第一通用输入/输出接口(GPIO通信口)，与开关量输出电路模块进行通信控制；第一通用输入/输出接口 (GPIO通信口)与开关量输入监测电路模块进行通信监测；串行外设接口(SPI通信线)与模拟量输入检测电路进行通信，负责模拟量的接收通信。

本实用新型实施例的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括通信主板模块和与通信主板模块连接的多路开关量输出电路模块、多路开关量输入监测电路模块以及多路模拟量输入检测电路模块，实现了多路开出控制多路模拟量监测以及多路开入监测，并将数据上传给处理器集中处理，功能强大而且智能化程度高，因此，本实用新型实施例的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置实现了变电站的设备的监测和控制，提高了变电站的智能化程度。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的通信主板模块10还包括一路以太网电路12和两路光纤电路13，处理器11通过以太网电路12和/ 或光纤电路13与智慧变电站的控制台中心进行通信。本实用新型实施例的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置通过太网电路和/或光纤电路与智慧变电站的控制台中心进行通信，工作人员只需查看控制中心数据就可以知道哪个设备出现故障或告警，进一步提高了变电站的设备智能化管理程度。

参见图3-5所示，图中示出了本实施例中通信主板模块的部分电路原理示意图。图5为通信主板模块10的背板连接器14，通信主板模块10 插入背板模块50然后再与开关量输出电路模块、开关量输入监测电路模块以及模拟量输入检测电路模块相连，背板连接器14包含了所有的通信信号线。图3为以太网电路，图4为光纤电路，此两个电路实现了通信主板模块10与智慧变电站的控制台中心或其他设备通信的作用。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置1还包括背板模块50，背板模块50通过第三通用输入/输出接口(GPIO)与处理器11进行通信，背板模块50包括三个主板连接器51(参见图6所示，图中示出了本实施例中主板连接器51的电路原理示意图。)，主板连接器51与通信主板模块10上相应的背板连接器14 连接。本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置通过设置背板模块，该背板模块包括连接以上各个模块的所有接插件，使其作为通信主板模块与开关量输出电路模块、开关量输入监测电路模块以及模拟量输入检测电路模块的唯一桥梁，简化了设备结构，使设备可以做到更小型化。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置1包括8路开关量输出电路模块20，每路开关量输出电路模块20包括开出控制电路21和开出背板连接器22，开出控制电路21经开出背板连接器22连接至背板模块50上相应的主板连接器51。

参见图9-10所示，图中示出了本实施例中开关量输出电路模块20 的部分电路原理示意图。如图9所示，为开出控制电路21，本板卡包含 8路独立的此电路，可以同时控制8路开出量，其中继电器K9可以用来控制高电压和大电流通过，实现了以弱电控制强电的目的，保护了人身安全。当OUTPUT_CONTCL1为高电平时，三极管Q1导通，此时光耦 U21中的发光二极管导通，光耦中的三极管导通，此时继电器吸合；当 OUTPUT_CONTCL1为低电平时，三极管Q1不导通，此时光耦U21中的发光二极管不导通，光耦中的三极管不导通，此时继电器不吸合。图 10为开出背板连接器22，通过开出背板连接器22与通信主板模块10通信以接收处理器11的控制信号。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置1包括16路开关量输入监测电路模块30，每路开关量输入监测电路模块30包括开入监测电路31和开入背板连接器32，开入监测电路31经开入背板连接器32连接至背板模块50上相应的主板连接器51。

参见图7-8所示，图中示出了本实施例中开关量输入监测电路模块 30的部分电路原理示意图。如图7所示，为开入监测电路31，本模块包含16个图7所示的电路。当DC24V_INPUT1输入时，MOS管Q12导通， U21光耦中的发光二极管导通，此时ARM_DC24V_INPUT_FD1为高电平；当DC24V_INPUT1不输入时，MOS管Q12不导通，U21光耦中的发光二极管不导通，此时ARM_DC24V_INPUT_FD1为低电平。此时处理器可以通过此两种状态，来判断开关量是否有输入。图中D48为TVS 管，当外部电压高于24V时，D48导通，然后将电压稳定在24V，保护了后级电路。此电路中的光耦还有隔离外部24V的作用，防止对本板卡内部电路的干扰。图8为开入背板连接器32，通过开入背板连接器32可以将开关量监测信号传送给通信主板模块10。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置1包括8路模拟量输入检测电路模块40，每路模拟量输入检测电路模块40包括模拟量采集电路41、模数转换电路42和模拟量背板连接器43，模拟量采集电路41采集的小电流信号经模数转换电路42转换成电压信号后再通过模拟量背板连接器43和背板模块50上相应的主板连接器51传输到处理器11。

参见图11-13所示，图中示出了本实施例中模拟量输入检测电路模块 40的部分电路原理示意图。如图11所示为模拟量采集电路41，F1为保险丝，L1为共模电感，这两个器件均为保护器件，F1为防止输入电流过大，过大时，F1熔断，保护了后级电路。L1起到了输入信号滤波作用，保证输入电流信号的平稳性。D1、D2为钳位二极管，防止电压信号过高和过低。输入信号为4～20mA电流量，R1为高精度、低温票电阻，电流流过R1会产生电压，输入运算放大器U1A的输入脚，U1A和电阻R3 组成了跟随器，此时AI_OUT1为电阻两端的电压值。如图12所示为模数转换电路42，AI_OUT1电压值通过此电路转为数字信号，通过SPI通信协议传输给如图13所示的模拟量背板连接器43，模拟量背板连接器 43连接背板模块50，通过背板模块50传输给通信主板模块10的处理器 11。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的通信主板模块10还包括信号隔离电路15，开关量输出电路模块20、开关量输入监测电路模块 30以及模拟量输入检测电路模块40的通信信号均通过信号隔离电路15后接入处理器11。参见图14所示，图中示出了本实用新型实施例的信号隔离电路15的原理示意图。开关量输入监测电路模块30的GPIO通信口、开关量输出电路模块20的GPIO通信口与模拟量输入检测电路模块40的SPI 通信线均经过此信号隔离电路进行隔离，然后再送入处理器11。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的开关量输出电路模块 20包括交转直电源电路23，交转直电源电路23用于给通信主板模块10、开关量输入监测电路模块30以及模拟量输入检测电路模块40供电。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的通信主板模块10、开关量输出电路模块20、开关量输入监测电路模块30以及模拟量输入检测电路模块40均包括电源隔离电路，用于实现各模块之间的电源隔离。参见图15-18所示，分别示出了本实用新型实施例的通信主板模块10、开关量输出电路模块20、开关量输入监测电路模块30以及模拟量输入检测电路模块40的电源隔离电路的原理示意图。通过电源隔离电路为各模块隔离电源，隔离开各模块板卡与其他板卡电源，独立供电以免受到其他板卡干扰。

在一些实施例中，参见图2所示，本实用新型的背板模块50还包括数码管显示电路52、按键检测电路53以及指示灯电路54，数码管显示电路 52用于显示电流、电压以及设置的设备参数，按键检测电路53用于设置设备参数，指示灯电路54用于显示设备正常/异常。

参见图19-20所示，图中示出了本实用新型实施例的背板模块的部分电路的原理示意图。如图19所示为数码管显示电路52，本电路采用两片 74HC595进行级联，来控制4位一体的共阴数码管，可以最大限度的减少CPU的IO口线，硬件设计简便化最大程度的简单化；并且每条控制线上均采用了防静电TVS管，从而可以保证电路不受外界静电损坏，本电路可以利用数码管进行电压电流等参数的显示。如图20为按键检测电路53，本电路采用了光耦隔离器件和防静电TVS管，极大限度的保护了电路的正常工作，本电路可以进行电压电流等参数设置。

综上所述，本实用新型实施例的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括了多路开出控制、多路模拟量监测、多路开入监测以及与控制台中心通信能功能，而且本设备还有自身的显示、设置、告警等功能。可以实现同时监测多个设备和控制多个设备等功能，功能强大而且完全智能化，只需要工作人员查看控制台中心的数据，就可以知道哪个设备出现故障或告警，使得变电站能够更加智能，实现变电站设备的监测、控制及通信等功能。另外，本实施例中还增加了隔离电路和防护器件的设计，每块板卡内部均有自己的电源和地，信号也是采用了全部隔离，极大程度的增加了本设备的抗干扰度，保证了本设备的正常运行，即使外部环境再恶劣，本设备也能正常工作。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，包括：通信主板模块和与所述通信主板模块连接的多路开关量输出电路模块、多路开关量输入监测电路模块以及多路模拟量输入检测电路模块；

其中，所述开关量输出电路模块用于控制开关输出信号的通断，所述开关量输出电路模块通过第一通用输入/输出接口与所述通信主板模块的处理器进行通信；所述开关量输入监测电路模块用于采集直流电源的开关输入信号值，所述开关量输入监测电路模块通过第二通用输入/输出接口与所述处理器进行通信；所述模拟量输入检测电路模块用于采集模拟量电流并转换为电压信号，所述模拟量输入检测电路模块通过串行外设接口与所述处理器进行通信。

2.根据权利要求1所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述通信主板模块还包括一路以太网电路和两路光纤电路，所述处理器通过所述以太网电路和/或所述光纤电路与所述智慧变电站的控制台中心进行通信。

3.根据权利要求1所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置还包括背板模块，所述背板模块通过第三通用输入/输出接口与所述处理器进行通信，所述背板模块包括三个主板连接器，所述主板连接器与所述通信主板模块上相应的背板连接器连接。

4.根据权利要求3所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括8路开关量输出电路模块，每路所述开关量输出电路模块包括开出控制电路和开出背板连接器，所述开出控制电路经所述开出背板连接器连接至所述背板模块上相应的所述主板连接器。

5.根据权利要求3所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括16路开关量输入监测电路模块，每路所述开关量输入监测电路模块包括开入监测电路和开入背板连接器，所述开入监测电路经所述开入背板连接器连接至所述背板模块上相应的所述主板连接器。

6.根据权利要求3所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置包括8路模拟量输入检测电路模块，每路所述模拟量输入检测电路模块包括模拟量采集电路、模数转换电路和模拟量背板连接器，所述模拟量采集电路采集的小电流信号经所述模数转换电路转换成电压信号后再通过所述模拟量背板连接器和所述背板模块上相应的所述主板连接器传输到所述处理器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述通信主板模块还包括信号隔离电路，所述开关量输出电路模块、所述开关量输入监测电路模块以及所述模拟量输入检测电路模块的通信信号均通过所述信号隔离电路后接入所述处理器。

8.根据权利要求1-6任一项所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述开关量输出电路模块包括交转直电源电路，所述交转直电源电路用于给所述通信主板模块、所述开关量输入监测电路模块以及所述模拟量输入检测电路模块供电。

9.根据权利要求1-6任一项所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述通信主板模块、所述开关量输出电路模块、所述开关量输入监测电路模块以及所述模拟量输入检测电路模块均包括电源隔离电路，用于实现各模块之间的电源隔离。

10.根据权利要求3-6任一项所述的应用于智慧变电站辅助设备监控系统的就地装置，其特征在于，所述背板模块还包括数码管显示电路、按键检测电路以及指示灯电路，所述数码管显示电路用于显示电流、电压以及设置的设备参数，所述按键检测电路用于设置设备参数，所述指示灯电路用于显示设备正常/异常。

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