CN220473872U - 一种基于mcu的小型继电保护测控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于国产高性能MCU的小型继电保护测控装置,包括一个方形机箱和设置在箱体内的CPU模块、交流信号采集模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、电源模块、人机交互模块以及通信模块。所述CPU模块采用基于ARM Cortex‑M或RISC‑V内核的国产高性能MCU芯片；所述交流信号采集模块，数字信号输入模块，数字信号输出模块，电源模块，人机交互模块及通讯模块均分别与CPU模块相连接。本实用新型具有高性能、低功耗、低成本、体积小和易于安装维护等优点，可以满足不同场景下的应用需求，并达到了自主可控的新要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统及其自动化技术领域，具体的说是一种基于MCU的小型继电保护测控装置，用于10kV及以下配电网信息采集和保护控制。
背景技术
配电网是指从电力系统中送电网内的降压变压器二次侧接受电能处起，经配电、变压、控制及接户等环节，将电能送至用电负荷点所形成的电力网，在电力网中起重要分配电能作用，是电力系统的重要组成部分。配电网直接面向电力用户，因此安全可靠的供电尤为重要。
传统的微机保护装置多采用嵌入式微处理器作为核心处理器，以实现对电力系统的保护、监测、控制等功能。嵌入式微处理器是单芯片CPU，在应用时通常需要配置复杂的外围电路，这为传统的微机保护装置的设计增加了难度。
和嵌入式微处理器相比，MCU的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。大多数MCU的完整结构除了CPU，还包括RAM、ROM、USART、计时器和中断调度电路等，都集成在一块集成电路上。集成度高、片上资源丰富、成本低、易于开发、灵活可配置等优点，非常适于继电保护的应用场合。因此，在现代电力系统中，越来越多的继电保护装置开始采用基于MCU的设计方案。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于MCU的小型继电保护测控装置。
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于MCU的小型继电保护测控装置，包括CPU模块、交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、电源模块和人机交互模块；所述CPU模块分别与所述交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、电源模块和人机交互模块相连接。
所述CPU模块采用基于ARM Cortex-M或RISC-V内核的MCU。
所述MCU集成了Flash单元、SRAM单元、ADC单元、定时器单元、GPIO单元及USART单元。
所述交流信号采集模块包括一个或者多个微型互感器。
所述数字量输入模块包括一个或多个开入通道，用于接收来自其他设备的开入信号。
所述数字量输出模块包括一个或多个开出通道，用于向其他设备输出开出量。
所述电源模块为用于提供直流电源的模块式开关电源。
所述人机交互模块包括液晶显示屏、若干按键和若干信号指示灯，所述液晶显示屏、按键和信号指示灯均连接所述CPU模块。
所述通信模块通过串口或以太网连接外部设备。
还包括方形机箱，所述CPU模块、交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块和电源模块设置在所述方形机箱内部，所述人机交互模块设置于所述方形机箱的前面板上。
本实用新型具有以下优点及有益效果：
1.本实用新型具有高性能、自主可控、小巧轻便、多种信号输入输出、高效节能和显示清晰的优点和益处，是一种具有实用性和市场竞争力的新型产品。
2.本实用新型采用基于ARM Cortex-M或RISC-V内核的国产高性能MCU芯片，易于开发，配置灵活，具有高集成度、高性能和高可靠性，满足了继电保护功能和性能需求。
3.本实用新型采用小型方形盒体，体积小巧轻便，便于携带和安装维护，应用广泛。
4.本实用新型具备多种信号输入输出接口，可满足不同应用场景的需求。
5.本实用新型的电源模块采用国产小体积模块式开关电源，具有高效节能、稳定可靠的特点。
6.本实用新型采用高清液晶显示屏，显示清晰直观，方便用户操作和管理。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的人机交互模块图；
图3为本实用新型实施例的背板端子图；
图4为本实用新型实施例的装置侧视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，一种基于国产MCU的保护测控装置，其特征在于，包括CPU模块、交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、电源和人机交互模块。所述CPU模块采用基于Cortex-M或RISC-V内核的国产高性能MCU芯片，位于液晶显示屏(人机交互模块)的后方；所述交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块和人机交互模块分别与CPU模块通过板间连接器相连接。所述保护测控装置，能够实时监测和分析所接入的各种电气信号，根据预设参数进行判断、控制和数据记录，为用户提供详细的历史数据，帮助用户进行设备的维护和管理。
CPU模块采用了基于ARM Cortex-M或RISC-V内核的国产高性能MCU，具有高运算速度、低功耗、高可靠性等特点。所述的MCU集成了Flash单元、SRAM单元、ADC单元、定时器单元、GPIO单元及USART单元等。
所述的交流信号采集模块包括一个或者多个微型互感器，用于对交流信号进行采集和处理，并将采集到的数据传输给CPU模块。
所述数字量输入模块包括一个或多个开入通道，用于接收来自其他设备的开入信号。
所述的数字量输出模块包括一个或多个开出通道，各通道均通过继电器向其他设备输出开出量。
所述的通讯模块通过串口或以太网方式和外部进行通信。当采用以太网方式时，所述通讯模块采用国产以太网芯片。
所述的电源模块采用国产小体积模块式开关电源，交直流两用、低功耗、高效率、高可靠性、安全隔离等优点。所述电源模块为内置电源，额定电压为直流24V、48V，交直流110V或220V自适应。
所述的人机交互模块包括液晶显示屏、若干按键和信号指示灯，可用于显示装置当前状态和设置各种参数。
如图2所示，所述的人机交互模块包括一个液晶显示屏、八个按键和五个信号指示灯，可用于显示装置当前状态和设置各种参数。液晶显示屏通过SPI接口与CPU模块进行通讯。
如图2、图3、图4所示，方形机箱包括前面板、箱体、背板及接线端子，箱体通过螺丝固定前面板和背板。所述CPU模块、交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块和电源模块设置在所述方形机箱内部。如图2所示，所述人机交互模块设置于所述方形机箱的前面板上。如图3所示，装置通过背板的接线端子和外部设备电性连接。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，包括CPU模块、交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、电源模块和人机交互模块；所述CPU模块分别与所述交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、电源模块和人机交互模块相连接；
所述CPU模块采用基于ARM Cortex-M或RISC-V内核的MCU。
2.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，所述MCU集成了Flash单元、SRAM单元、ADC单元、定时器单元、GPIO单元及USART单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，所述交流信号采集模块包括一个或者多个微型互感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，所述数字信号输入模块包括一个或多个开入通道，用于接收来自其他设备的开入信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，所述数字信号输出模块包括一个或多个开出通道，用于向其他设备输出开出量。
6.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，所述电源模块为用于提供直流电源的模块式开关电源。
7.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，所述人机交互模块包括液晶显示屏、若干按键和若干信号指示灯，所述液晶显示屏、按键和信号指示灯均连接所述CPU模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，所述通信模块通过串口或以太网连接外部设备。
9.根据权利要求1所述的一种基于MCU的小型继电保护测控装置，其特征在于，还包括方形机箱，所述CPU模块、交流信号采集模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块和电源模块设置在所述方形机箱内部，所述人机交互模块设置于所述方形机箱的前面板上。
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