用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊及其測(cè)控模組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊及其測(cè)控模組，該模塊包括DSP、CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、若干電流互感器、若干電壓互感器、若干接線端子、隔離繼電器輸出控制電路、遙信輸入電路、通信模塊、信號(hào)放大調(diào)理電路和模塊電源；電流互感器和電壓互感器的一次側(cè)分別與電流端子和電壓端子連接，其二次側(cè)通過(guò)信號(hào)放大調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；CPLD通過(guò)I/O端口與A/D轉(zhuǎn)換器連接；DSP通過(guò)GPIO端口與CPLD連接；CPLD通過(guò)信號(hào)輸出端口與隔離繼電器輸出控制電路連接；CPLD的信號(hào)輸入端口通過(guò)遙信輸入端電路與若干遙信端子連接。本實(shí)用新型保護(hù)出口時(shí)間短，可靠性高，便于監(jiān)測(cè)回路數(shù)量的擴(kuò)展，集成度高。
【專利說(shuō)明】用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊及其測(cè)控模組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊及其測(cè)控模組。
【背景技術(shù)】
[0002]配電自動(dòng)化終端主要用于開(kāi)閉所、開(kāi)關(guān)站、電纜分界室、環(huán)網(wǎng)柜等場(chǎng)所的監(jiān)控。目前應(yīng)用較多的配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，采用獨(dú)立的互感器板，其通過(guò)背板將模擬量匯集到采樣板；遙控板采用獨(dú)立的控制器進(jìn)行控制；遙信也是采用獨(dú)立的控制器進(jìn)行采樣；其模數(shù)轉(zhuǎn)換一般采用多路開(kāi)關(guān)加A/D轉(zhuǎn)換器的方案，雖然這類終端也能可進(jìn)行線路的采集與控制，但仍然存在較多問(wèn)題:
[0003]( I)遙控板采用獨(dú)立的控制器，并通過(guò)背板與主控進(jìn)行信息交互，在進(jìn)行短路保護(hù)控制時(shí)，保護(hù)指令通過(guò)背板下發(fā)到主控，主控通過(guò)背板下發(fā)到遙控板，最后由遙控板執(zhí)行保護(hù)跳閘指令等步驟，過(guò)程復(fù)雜，延時(shí)較長(zhǎng)，保護(hù)出口時(shí)間一般在60ms以上，難以適應(yīng)快速切斷故障的應(yīng)用需求；
[0004](2)模擬量等信號(hào)通過(guò)背板傳送到測(cè)控板，傳輸距離長(zhǎng)，容易受電磁干擾，可靠性不聞;
[0005](3)采用獨(dú)立的互感器板，通過(guò)背板將模擬量匯集到采樣板，在互感器擴(kuò)展時(shí)，需通過(guò)采樣板進(jìn)行校表，對(duì)于已經(jīng)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的配電自動(dòng)化終端，現(xiàn)場(chǎng)校表將難以實(shí)現(xiàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種能對(duì)多條線路進(jìn)行采集與控制且集成度高的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊及其測(cè)控模組。
[0007]本實(shí)用新型提供的這種用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，該模塊包括DSP、CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、若干電流互感器、若干電壓互感器、若干電壓端子、若干電流端子、若干遙信端子、若干遙控端子、隔離繼電器輸出控制電路、遙信輸入電路、通信模塊、信號(hào)放大調(diào)理電路和模塊電源；所述電流互感器和電壓互感器的一次側(cè)分別與所述電流端子和所述電壓端子連接，其二次側(cè)通過(guò)信號(hào)放大調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；所述CPLD通過(guò)I/O端口與所述A/D轉(zhuǎn)換器連接；DSP通過(guò)GPIO端口與CPLD連接；CPLD通過(guò)信號(hào)輸出端口與隔離繼電器輸出控制電路連接；CPLD的信號(hào)輸入端口通過(guò)遙信輸入端電路與若干遙信端子連接；模塊電源為DSP、CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、隔離繼電器輸出控制電路和遙信輸入電路供電。
[0008]該模塊還包括若干遙信指示燈；所述CPLD的I/O端口與各個(gè)所述指示燈連接。該模塊還包括看門(mén)狗電路；所述看門(mén)狗電路與所述DSP的GPIO端口連接。該模塊還包括溫度傳感器；所述溫度傳感器的輸出端與所述DSP的I2C端口連接，用于所述電流互感器的溫度補(bǔ)償。所述隔離繼電器輸出控制電路包括若干合閘繼電器和若干分閘繼電器。所述通信模塊包括RS485通信電路和CAN總線通信電路。所述模塊電源包括裝置電源和隔離電源；所述裝置電源包括2.5V基準(zhǔn)電源、3.3V數(shù)字電源和5V模擬電源；所述隔離電源包括用于給所述遙信輸入電路供電的24V電源和用于給所述隔離繼電器輸出控制電路供電的12V電源入。
[0009]由此所得的測(cè)控模組包括互感器PCB板、測(cè)控PCB板、測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板；測(cè)控PCB板置于中間，互感器PCB板與測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板分置于所述測(cè)控PCB板的兩側(cè)；所述測(cè)控PCB板通過(guò)雙排插針與所述互感器PCB板連接，所述測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板通過(guò)雙排插針與所述測(cè)控PCB板連接。
[0010]所述互感器PCB板上布置有若干電流互感器、若干電壓互感器、若干電流端子、若干電壓端子和若干雙排插針。所述測(cè)控PCB板上布置有一片DSP、一片CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、若干遙信端子、若干合閘繼電器、若干分閘繼電器和若干雙排插針；所述測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板上布置有若干遙信端子、若干合閘繼電器、若干分閘繼電器和若干雙排插針。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所帶來(lái)的有益效果是:
[0012](I)本實(shí)用新型的模擬量數(shù)據(jù)由DSP分析處理，短路保護(hù)由DSP控制輸出，保護(hù)出口時(shí)間小于30ms ；
[0013](2)本實(shí)用新型將互感器PCB板、測(cè)控PCB板集成在一起，信號(hào)傳輸距離短，不易受電磁干擾影響，具有可靠性高的特點(diǎn)；
[0014](3)本實(shí)用新型可單獨(dú)生產(chǎn)、測(cè)試、校表；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控回路擴(kuò)展時(shí)，直接將本實(shí)用新型接入即可，可擴(kuò)展性高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的原理示意框圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型的AD同步采樣控制電路圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型的隔離繼電器輸出控制電路圖。
[0018]圖4是本實(shí)用新型模組箱體內(nèi)部的正視圖。
[0019]圖5是本實(shí)用新型模組箱體內(nèi)部的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型包括I片DSP、1片CPLD、2片A/D轉(zhuǎn)換器、12個(gè)電流互感器、3個(gè)電壓互感器、隔離繼電器輸出控制電路、遙信輸入電路、通信模塊、信號(hào)放大調(diào)理電路、模塊電源、若干接線端子和若干遙信指示燈。這些接線端子包括若干電壓端子、若干電流端子、若干遙信端子和若干遙控端子。通信模塊包括RS485通信電路和CAN總線通信電路。
[0021]電流互感器的一次側(cè)與電流端子和電壓端子連接，其二次側(cè)通過(guò)信號(hào)放大調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；電壓互感器的一次側(cè)與電壓端子連接，其二次側(cè)通過(guò)信號(hào)放大調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。CPLD的I/O端口與A/D轉(zhuǎn)換器連接；其信號(hào)輸出端口與隔離繼電器輸出控制電路連接；其信號(hào)輸入端口通過(guò)遙信輸入電路與若干遙信端子連接；其I/O端口與若干遙信指示燈連接。DSP通過(guò)GPIO端口與CPLD連接；其通過(guò)GPIO端口與看門(mén)狗電路連接；其通過(guò)12C端口與溫度傳感器連接；其通過(guò)UART2端口與RS485通信電路連接；其通過(guò)SP1-O端口與CAN總線通信電路連接。
[0022]模塊電源為DSP、CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、隔離繼電器輸出控制電路和遙信輸入電路供電。模塊電源包括裝置電源和隔離電源。裝置電源包括2.5V基準(zhǔn)電源、3.3V數(shù)字電源和5V模擬電源。隔離電源包括用于給所述遙信輸入電路供電的24V電源和用于給所述隔離繼電器輸出控制電路供電的12V電源入。本實(shí)用新型的電源均通過(guò)板件連接器從外引入。
[0023]A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD7606的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，該型號(hào)芯片為8通道16位高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其每個(gè)通道具有獨(dú)立轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型采用兩片此類A/D轉(zhuǎn)換器可同時(shí)接入16位模擬量。
[0024]DSP采用型號(hào)為T(mén)MS320C6747的芯片，其為主頻可達(dá)300MHz的浮點(diǎn)型數(shù)字信號(hào)處理器。
[0025]CPLD采用型號(hào)為EPM240T100I5的芯片。
[0026]若干遙信指示燈與若干路遙信對(duì)應(yīng)；哪路遙信發(fā)來(lái)，則電量對(duì)應(yīng)的那個(gè)指示燈。
[0027]看門(mén)狗電路實(shí)為一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，用于防止程序進(jìn)入死循環(huán)。
[0028]溫度傳感器用作測(cè)量板極溫度以及電流互感器的溫度補(bǔ)償。
[0029]如圖2所示，模擬信號(hào)I?模擬信號(hào)8分別接入A/D轉(zhuǎn)換器ADl的各個(gè)通道，模擬信號(hào)9?模擬信號(hào)15分別接入A/D轉(zhuǎn)換器AD2的各個(gè)通道。A/D轉(zhuǎn)換器ADl的采樣中斷弓丨腳AD_BUSY 1、片選引腳AD_CS 1、復(fù)位引腳AD_RST、同步轉(zhuǎn)換引腳AD_C0NV、時(shí)鐘引腳AD_CLK1、數(shù)據(jù)引腳AD_DATA1分別連接到CPLD的IO端口的對(duì)應(yīng)引腳；A/D轉(zhuǎn)換器AD2的采樣中斷引腳AD_BUSY2，片選引腳AD_CS2，復(fù)位引腳AD_RST，同步轉(zhuǎn)換引腳AD_C0NV，時(shí)鐘引腳AD_CLK2，數(shù)據(jù)引腳AD_DATA2分別連接到CPLD的IO端口的對(duì)應(yīng)引腳。CPLD的GPIO端口的AD時(shí)鐘引腳AD_CLK、AD數(shù)據(jù)引腳AD_DATA、AD中斷引腳AD_INT與DSP的對(duì)應(yīng)引腳連接。
[0030]CPLD上電后，對(duì)2片A/D轉(zhuǎn)換器復(fù)位，并通過(guò)同步轉(zhuǎn)換引腳AD_C0NV對(duì)該兩片A/D轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)同步轉(zhuǎn)換信號(hào)；待兩片A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換完成后，才由CPLD將數(shù)據(jù)搬運(yùn)到DSP。由此可完成AD同步采樣，并降低DSP通信負(fù)荷。
[0031]如圖2所示，CPLD的GPIO端口的遙控執(zhí)行信號(hào)引腳YK_ZX_DSP、遙控合閘信號(hào)引腳YK_H_DSP、遙控分閘信號(hào)引腳YK_F_DSP、遙控反校信號(hào)引腳YK_FJ_DSP與DSP的對(duì)應(yīng)引腳連接。
[0032]圖3所示為隔離繼電器輸出控制電路。該控制電路包括合閘繼電器K1、分閘繼電器K2、光耦U1、光耦U2、光耦U3、光耦U4。
[0033]圖2中CPLD的遙控執(zhí)行信號(hào)引腳YK_ZX通過(guò)電阻Rl與光耦Ul的陽(yáng)極連接，該引腳ΥΚ_ΖΧ還通過(guò)電阻R3接模擬地GND。該光耦Ul的陰極接模擬地GND ;其集電極與電源V12P_IS0連接；其射極與光耦U2的集電極連接，該射極還與光耦U3的集電極連接。光耦U2的陽(yáng)極通過(guò)電阻R4與電源V3P3連接；其陰極通過(guò)電阻R5與電源V3P3連接，該陰極還與圖2中CPLD的遙控合閘信號(hào)引腳YK_H連接；該光耦的射極與合閘繼電器Kl的線圈正極端連接。光耦U3的陽(yáng)極通過(guò)電阻R6與電源V3P3連接；其陰極通過(guò)電阻R7與電源V3P3連接，該陰極還與圖2中CPLD的遙控分閘信號(hào)引腳YK_F連接；該光耦的射極與分閘繼電器K2的線圈正極端連接。光耦U4的集電極通過(guò)電阻與電源V3P3連接，該集電極還與圖2中CPLD的遙控反校信號(hào)引腳YK_FJ連接；其射極接地；該光耦的陽(yáng)極通過(guò)電阻R2與電源V12P_IS0連接，該陽(yáng)極還與二極管D3的陰極連接GND ；該光耦的陰極與三極管D4的集電極連接。該三極管D4的發(fā)射極接模塊數(shù)字地GND_IS0 ;三極管D4的基極通過(guò)電阻R9與合閘繼電器Kl的線圈負(fù)極端連接，該基極通過(guò)電阻R9與分閘繼電器K2的線圈負(fù)極端連接，該基極通過(guò)電阻R9與二極管D5的陽(yáng)極連接。二極管D5的陰極與模塊數(shù)字地GND_ISO連接。電容Cl與電阻RlO并聯(lián)后接于三極管D4的基極與模塊數(shù)字地GND_ISO之間。二極管Dl的陰極與合閘繼電器Kl的線圈正極端連接；該二極管的陽(yáng)極與該繼電器Kl的線圈負(fù)極端連接。二極管D2的陰極與合閘繼電器K2的線圈正極端連接；該二極管的陽(yáng)極與該繼電器K2的線圈負(fù)極端連接。
[0034]本實(shí)用新型是配電自動(dòng)化終端的核心部件，可進(jìn)行交流采樣、遙信監(jiān)測(cè)、遙控輸出，并可通過(guò)CAN總線及RS485總線與主控進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0035]在具體實(shí)施時(shí)，如圖4和圖5所示，本實(shí)用新型包括一塊互感器PCB板、一塊測(cè)控PCB板、一塊測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板。測(cè)控PCB板置于中間，互感器PCB板與測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板分置于所述測(cè)控PCB板的兩側(cè)。測(cè)控PCB板通過(guò)雙排插針與所述互感器PCB板連接，測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板通過(guò)雙排插針與所述測(cè)控PCB板連接。
[0036]互感器PCB板上布置有若干電流互感器、若干電壓互感器、若干電流端子、若干電壓端子和若干雙排插針；其可接入3個(gè)電壓模擬量、12個(gè)電流模擬量。本實(shí)用新型通過(guò)若干電壓端子和若干電流端子將強(qiáng)電交流信號(hào)接入；該電流端子具有開(kāi)路保護(hù)功能，即斷開(kāi)電流端子時(shí)，端子內(nèi)的短接片將電流互感器短路，起到保護(hù)電流互感器的作用。
[0037]測(cè)控PCB板上布置有一片DSP、一片CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、若干遙信端子、若干合閘繼電器、若干分閘繼電器和若干雙排插針。該測(cè)控PCB板通過(guò)雙排插針從互感器PCB板將弱電信號(hào)接入。測(cè)控PCB板可接入12路遙信，輸出2路遙控。
[0038]測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板上布置有若干遙信端子、若干合閘繼電器、若干分閘繼電器和若干雙排插針。測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板可接入12路遙信，輸出2路遙控。
[0039]測(cè)控PCB板和測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板共有4路遙控輸出，24路遙信輸入。因此，本實(shí)用新型的一個(gè)模組可監(jiān)控4個(gè)回路的環(huán)網(wǎng)柜。若采用一個(gè)4U插箱結(jié)構(gòu)的箱體，可接入如上所述的4個(gè)模組，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)16條回路開(kāi)關(guān)柜的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【權(quán)利要求】
1.一種用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，其特征在于:該模塊包括DSP、CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、若干電流互感器、若干電壓互感器、若干電壓端子、若干電流端子、若干遙信端子、若干遙控端子、隔離繼電器輸出控制電路、遙信輸入電路、通信模塊、信號(hào)放大調(diào)理電路和模塊電源；所述電流互感器和電壓互感器的一次側(cè)分別與所述電流端子和所述電壓端子連接，其二次側(cè)通過(guò)信號(hào)放大調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；所述CPLD通過(guò)I/O端口與所述A/D轉(zhuǎn)換器連接；DSP通過(guò)GPIO端口與CPLD連接；CPLD通過(guò)信號(hào)輸出端口與隔離繼電器輸出控制電路連接；CPLD的信號(hào)輸入端口通過(guò)遙信輸入端電路與若干遙信端子連接；模塊電源為DSP、CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、隔離繼電器輸出控制電路和遙信輸入電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，其特征在于:該模塊還包括若干遙信指示燈；所述CPLD的I/O端口與各個(gè)所述指示燈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，其特征在于:該模塊還包括看門(mén)狗電路；所述看門(mén)狗電路與所述DSP的GPIO端口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，其特征在于:該模塊還包括溫度傳感器；所述溫度傳感器的輸出端與所述DSP的I2C端口連接，用于所述電流互感器的溫度補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，其特征在于:所述隔離繼電器輸出控制電路包括若干合閘繼電器和若干分閘繼電器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，其特征在于:所述通信模塊包括RS485通信電路和CAN總線通信電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊，其特征在于:所述模塊電源包括裝置電源和隔離電源；所述裝置電源包括2.5V基準(zhǔn)電源、3.3V數(shù)字電源和5V模擬電源；所述隔離電源包括用于給所述遙信輸入電路供電的24V電源和用于給所述隔離繼電器輸出控制電路供電的12V電源入。
8.—種適應(yīng)于權(quán)利要求1所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊的測(cè)控模組，其特征在于:該模組包括互感器PCB板、測(cè)控PCB板、測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板；測(cè)控PCB板置于中間，互感器PCB板與測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板分置于所述測(cè)控PCB板的兩側(cè)；所述測(cè)控PCB板通過(guò)雙排插針與所述互感器PCB板連接，所述測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板通過(guò)雙排插針與所述測(cè)控PCB板連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊的測(cè)控模組，其特征在于:所述互感器PCB板上布置有若干電流互感器、若干電壓互感器、若干電流端子、若干電壓端子和若干雙排插針。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于配電自動(dòng)化終端的測(cè)控模塊的測(cè)控模組，其特征在于:所述測(cè)控PCB板上布置有一片DSP、一片CPLD、若干A/D轉(zhuǎn)換器、若干遙信端子、若干合閘繼電器、若干分閘繼電器和若干雙排插針；所述測(cè)控?cái)U(kuò)展PCB板上布置有若干遙信端子、若干合閘繼電器、若干分閘繼電器和若干雙排插針。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK203689076SQ201420064151
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】李君 , 黃雄凱, 陽(yáng)武, 談賽 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙威勝信息技術(shù)有限公司