專利名稱：嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是變電站監(jiān)控系統(tǒng)，具體是一種嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變電站自動化技術(shù)來源于在變電站中對電能的生產(chǎn)、傳輸、應(yīng)用實現(xiàn)全過程自動化的思想。變電站自動化系統(tǒng)通常具有以下幾個功能數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制功能；故障定位、隔離和自動恢復(fù)送電；無功補償和電壓調(diào)節(jié)；現(xiàn)場設(shè)備管理；遠(yuǎn)方抄表和電能計量及負(fù)荷控制和管理等。目前在我國電力行業(yè)實際使用的RTU有多種類型，但主要有以下幾類一種是集中式微機控制型RTU，屬于第二代RTU產(chǎn)品，有些地方仍在使用這種產(chǎn)品。其主要特點是用一個CPU管理所有RTU的工作，價格便宜，但有嚴(yán)重缺陷，如①標(biāo)準(zhǔn)化程度低，很難與其他廠家的產(chǎn)品兼容；②結(jié)構(gòu)單一，擴展性差；③CPU負(fù)擔(dān)重，因而容易造成系統(tǒng)癱瘓，可靠性差；④實時響應(yīng)性差，遙信分辨率低；⑤調(diào)試復(fù)雜，維護困難。由于集中式RTU所存在的上述缺點，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化對實時性、擴展性、準(zhǔn)確性及可靠性的要求。另一種為分布式、多CPU的RTU，功能分布、多CPU、模塊化的RTU具有如下一些特點①采集數(shù)據(jù)對象的不同，將不同的功能(如遙測、遙信、開關(guān)量、脈沖量等)分配在不同的模塊上完成。各個模塊均有單獨的CPU控制，并可通過信道與其他模塊聯(lián)系；②功能可以根據(jù)需要進行擴展；③由于多個CPU共同負(fù)擔(dān)RTU的工作，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，響應(yīng)速度加快，分辨率提高；④抗干擾能力提高，可靠性增強；調(diào)試簡單，維護容易。分布式RTU與集中式RTU相比，在功能和性能上都有質(zhì)的飛躍，但仍有不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面標(biāo)準(zhǔn)化程度低，兼容性差，穩(wěn)定性和抗干擾能力還不夠。目前應(yīng)用較多的是現(xiàn)場總線型結(jié)構(gòu)的RTU，通過引入開放式網(wǎng)絡(luò)總線，將RTU分布在現(xiàn)場的各個模塊聯(lián)系起來。它有以下幾個特點①利用串行總線可以實現(xiàn)測控模塊的就近安裝，減少布線；②由于總線的開放性，因而組網(wǎng)靈活，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度高，可實現(xiàn)方便互聯(lián)；③容易與變電站自動化系統(tǒng)組成一體。但現(xiàn)場總線技術(shù)在其發(fā)展過程中也存在許多不足，具體表現(xiàn)為①現(xiàn)有的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)過多，僅國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61158就包含了8個類型，未能統(tǒng)一到單一標(biāo)準(zhǔn)上來；②不同總線之間不能兼容，不能真正實現(xiàn)透明信息互訪，無法實現(xiàn)信息的無縫集成；③由于現(xiàn)場總線是專用實時通信網(wǎng)絡(luò)，成本較高；④現(xiàn)場總線的速度較低，支持的應(yīng)用有限，不便于和Internet信息集成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明可實時遠(yuǎn)程監(jiān)控變電站的所有運行數(shù)據(jù)。本發(fā)明由鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1、顯示電路2、中心處理器3、數(shù)字通信電路4、頻率整形電路5、監(jiān)控存儲芯片6組成；鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1的輸入輸出端連接中心處理器3的輸出輸入端，中心處理器3的顯示輸出端連接顯示電路2的輸入端，中心處理器3的通信端口連接數(shù)字通信電路4的數(shù)據(jù)輸入輸出端，數(shù)字通信電路4的以太網(wǎng)接口端連接在以太網(wǎng)上，交流電網(wǎng)的頻率信號輸入到頻率整形電路5的輸入端，頻率整形電路5的信號輸出端連接中心處理器3的頻率檢測輸入端，中心處理器3的存儲端口連接監(jiān)控存儲芯片6的輸入輸出端上。工作原理通過鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1、頻率整形電路5對電站各項參數(shù)進行檢測，其參數(shù)包括電壓、電流、頻率、視在功率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)，并把上述參數(shù)輸入到中心處理器3中，經(jīng)過中心處理器3的綜合處理后通過數(shù)字通信電路4、以太網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的計算機上進行遠(yuǎn)端時實監(jiān)控。本發(fā)明能實時遠(yuǎn)程監(jiān)控變電站的所有運行數(shù)據(jù)，并同時具有通信線路大為簡化、可靠性大幅提高、網(wǎng)絡(luò)層次分明、軟件堅固、可維護性能好、高速傳輸、并行處理、實時性高、設(shè)備增減靈活、主備監(jiān)控計算機切換方便的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是數(shù)字通信電路4的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是頻率整形電路5的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4說明本實施方式，本實施方式由鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1、顯示電路2、中心處理器3、數(shù)字通信電路4、頻率整形電路5、監(jiān)控存儲芯片6組成；鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1的輸入輸出端連接中心處理器3的輸出輸入端，中心處理器3的顯示輸出端連接顯示電路2的輸入端，中心處理器3的通信端口連接數(shù)字通信電路4的數(shù)據(jù)輸入輸出端，數(shù)字通信電路4的以太網(wǎng)接口端連接在以太網(wǎng)上，交流電網(wǎng)的頻率信號輸入到頻率整形電路5的輸入端，頻率整形電路5的信號輸出端連接中心處理器3的頻率檢測輸入端，中心處理器3的存儲端口連接監(jiān)控存儲芯片6的輸入輸出端上；所述鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1由高速靜態(tài)RAM1-1、第一可編程邏輯器件1-2、D/A轉(zhuǎn)換器1-3、放大器IC1、A/D轉(zhuǎn)換器1-4、八選一數(shù)據(jù)開關(guān)1-5、驅(qū)動器1-6、繼電器1-7、高速光耦1-8、開關(guān)(S1～S4)、電阻(R1～R4)組成；高速靜態(tài)RAM1-1的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端連接中心處理器3的數(shù)據(jù)輸出輸入端，高速靜態(tài)RAM1-1的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接第一可編程邏輯器件1-2的數(shù)據(jù)輸入輸出端，第一可編程邏輯器件1-2的數(shù)據(jù)輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換器1-3的數(shù)據(jù)輸入端，D/A轉(zhuǎn)換器1-3的兩路模擬信號輸出端通過放大器IC1放大后輸出控制模擬信號，交流電網(wǎng)的電壓、電流模擬信號通過八選一數(shù)據(jù)開關(guān)1-5輸入到A/D轉(zhuǎn)換器1-4中，A/D轉(zhuǎn)換器1-4的數(shù)據(jù)輸出端連接第一可編程邏輯器件1-2的一個數(shù)據(jù)輸入端，第一可編程邏輯器件1-2的驅(qū)動控制輸出端連接驅(qū)動器1-6的輸入端，驅(qū)動器1-6的輸出端連接繼電器1-7的輸入端，開關(guān)量和脈沖量通過高速光耦1-8連接到第一可編程邏輯器件1-2的另一個數(shù)據(jù)輸入端，開關(guān)S1的一端、開關(guān)S2的一端、開關(guān)S3的一端與開關(guān)S4的一端相連接并接地，開關(guān)S1的另一端、電阻R1的一端與第一可編程邏輯器件1-2的腳DOWN7端相連接，開關(guān)S2的另一端、電阻R2的一端與第一可編程邏輯器件1-2的腳UP99端相連接，開關(guān)S3的另一端、電阻R3的一端與第一可編程邏輯器件1-2的腳RIGHT99端相連接，開關(guān)S4的另一端、電阻R4的一端與第一可編程邏輯器件1-2的腳LEFT31端相連接，電阻R1的另一端、電阻R2的另一端、電阻R3的另一端與電阻R4的另一端相連接并接電源+Vcc端；數(shù)字通信電路4由數(shù)字信號處理器4-1、第二可編程邏輯器件4-2、以太網(wǎng)控制器4-3、濾波變壓器4-4、以太網(wǎng)接頭4-5組成；中心處理器3的通信端口連接數(shù)字信號處理器4-1的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，數(shù)字信號處理器4-1的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接第二可編程邏輯器件4-2的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，第二可編程邏輯器件4-2的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接以太網(wǎng)控制器4-3的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，以太網(wǎng)控制器4-3的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接濾波變壓器4-4的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，濾波變壓器4-4通過以太網(wǎng)接頭4-5與以太網(wǎng)相連接；頻率整形電路5由放大器IC2、放大器IC3、二極管(D1～D4)、電阻(R5～R8)、電容C1組成；二極管D1的陽極、二極管D2的陰極與放大器IC2的同相輸入端相連接，二極管D1的陰極、二極管D2的陽極、電阻R5的一端與放大器IC2的反相輸入端相連接，放大器IC2的輸出端、電阻R5的另一端、電容C1的一端與電阻R6的一端相連接，電容C1的另一端接地，電阻R6的另一端、電阻R7的一端與放大器IC3的同相輸入端相連接，放大器IC3的反相輸入端接地，電阻R7的另一端、放大器IC3的輸出端與電阻R8的一端相連接，二極管D3的陰極接電源+Vcc端，二極管D4的陽極接地，電阻R8的另一端、二極管D3的陽極、二極管D4的陰極與中心處理器3的頻率檢測輸入端相連接。顯示電路2選用的型號是QPY-ENH6255，中心處理器3選用的型號是TMS320LF2407，監(jiān)控存儲芯片6選用的型號是X25045，高速靜態(tài)RAM1-1選用的型號是IS61LV6416，第一可編程邏輯器件1-2選用的型號是MAX7128STC100-6，D/A轉(zhuǎn)換器1-3選用的型號是MX7545，放大器IC1選用的型號是OP07，A/D轉(zhuǎn)換器1-4選用的型號是AD1674，八選一數(shù)據(jù)開關(guān)1-5選用的型號是LF13508，驅(qū)動器1-6選用的型號是MC1413，高速光耦1-8選用的型號是HCPL2631，數(shù)字信號處理器4-1選用的型號是TMS320VC5402，第二可編程邏輯器件4-2選用的型號是XC95144x1，以太網(wǎng)控制器4-3選用的型號是RTL8019AS，濾波變壓器4-4選用的型號是HR61101G，以太網(wǎng)接口4-5選用的型號是RJ45，放大器IC2選用的型號是OP07，放大器IC3選用的型號是OP07。
權(quán)利要求
1.嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于它由鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路(1)、顯示電路(2)、中心處理器(3)、數(shù)字通信電路(4)、頻率整形電路(5)、監(jiān)控存儲芯片(6)組成；鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路(1)的輸入輸出端連接中心處理器(3)的輸出輸入端，中心處理器(3)的顯示輸出端連接顯示電路(2)的輸入端，中心處理器(3)的通信端口連接數(shù)字通信電路(4)的數(shù)據(jù)輸入輸出端，數(shù)字通信電路(4)的以太網(wǎng)接口端連接在以太網(wǎng)上，交流電網(wǎng)的頻率信號輸入到頻率整形電路(5)的輸入端，頻率整形電路(5)的信號輸出端連接中心處理器(3)的頻率檢測輸入端，中心處理器(3)的存儲端口連接監(jiān)控存儲芯片(6)的輸入輸出端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路1由高速靜態(tài)RAM(1-1)、第一可編程邏輯器件(1-2)、D/A轉(zhuǎn)換器(1-3)、放大器(IC1)、A/D轉(zhuǎn)換器(1-4)、八選一數(shù)據(jù)開關(guān)(1-5)、驅(qū)動器(1-6)、繼電器(1-7)、高速光耦(1-8)、開關(guān)(S1～S4)、電阻(R1～R4)組成；高速靜態(tài)RAM(1-1)的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端連接中心處理器(3)的數(shù)據(jù)輸出輸入端，高速靜態(tài)RAM(1-1)的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接第一可編程邏輯器件(1-2)的數(shù)據(jù)輸入輸出端，第一可編程邏輯器件(1-2)的數(shù)據(jù)輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換器(1-3)的數(shù)據(jù)輸入端，D/A轉(zhuǎn)換器(1-3)的兩路模擬信號輸出端通過放大器(IC1)放大后輸出控制模擬信號，交流電網(wǎng)的電壓、電流模擬信號通過八選一數(shù)據(jù)開關(guān)(1-5)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器(1-4)中，A/D轉(zhuǎn)換器(1-4)的數(shù)據(jù)輸出端連接第一可編程邏輯器件(1-2)的一個數(shù)據(jù)輸入端，第一可編程邏輯器件(1-2)的驅(qū)動控制輸出端連接驅(qū)動器(1-6)的輸入端，驅(qū)動器(1-6)的輸出端連接繼電器(1-7)的輸入端，開關(guān)量和脈沖量通過高速光耦(1-8)連接到第一可編程邏輯器件(1-2)的另一個數(shù)據(jù)輸入端，開關(guān)(S1)的一端、開關(guān)(S2)的一端、開關(guān)(S3)的一端與開關(guān)(S4)的一端相連接并接地，開關(guān)(S1)的另一端、電阻(R1)的一端與第一可編程邏輯器件(1-2)的腳DOWN7端相連接，開關(guān)(S2)的另一端、電阻(R2)的一端與第一可編程邏輯器件(1-2)的腳UP99端相連接，開關(guān)(S3)的另一端、電阻(R3)的一端與第一可編程邏輯器件(1-2)的腳RIGHT99端相連接，開關(guān)(S4)的另一端、電阻(R4)的一端與第一可編程邏輯器件(1-2)的腳LEFT31端相連接，電阻(R1)的另一端、電阻(R2)的另一端、電阻(R3)的另一端與電阻(R4)的另一端相連接并接電源(+Vcc)端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于數(shù)字通信電路(4)由數(shù)字信號處理器(4-1)、第二可編程邏輯器件(4-2)、以太網(wǎng)控制器(4-3)、濾波變壓器(4-4)、以太網(wǎng)接頭(4-5)組成；中心處理器(3)的通信端口連接數(shù)字信號處理器(4-1)的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，數(shù)字信號處理器(4-1)的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接第二可編程邏輯器件(4-2)的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，第二可編程邏輯器件(4-2)的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接以太網(wǎng)控制器(4-3)的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，以太網(wǎng)控制器(4-3)的另一個數(shù)據(jù)輸出輸入端連接濾波變壓器(4-4)的一個數(shù)據(jù)輸入輸出端，濾波變壓器(4-4)通過以太網(wǎng)接頭(4-5)與以太網(wǎng)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于頻率整形電路(5)由放大器(IC2)、放大器(IC3)、二極管(D1～D4)、電阻(R5～R8)、電容(C1)組成；二極管(D1)的陽極、二極管(D2)的陰極與放大器(IC2)的同相輸入端相連接，二極管(D1)的陰極、二極管(D2)的陽極、電阻(R5)的一端與放大器(IC2)的反相輸入端相連接，放大器(IC2)的輸出端、電阻(R5)的另一端、電容(C1)的一端與電阻(R6)的一端相連接，電容(C1)的另一端接地，電阻(R6)的另一端、電阻(R7)的一端與放大器(IC3)的同相輸入端相連接，放大器(IC3)的反相輸入端接地，電阻(R7)的另一端、放大器(IC3)的輸出端與電阻(R8)的一端相連接，二極管(D3)的陰極接電源(+Vcc)端，二極管(D4)的陽極接地，電阻(R8)的另一端、二極管(D3)的陽極、二極管(D4)的陰極與中心處理器(3)的頻率檢測輸入端相連接。
全文摘要
嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)，它具體是一種嵌入式以太網(wǎng)接口的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)。鍵盤開關(guān)量模擬量輸入輸出電路(1)的輸入輸出端連接中心處理器(3)的輸出輸入端，(3)的顯示輸出端連接顯示電路(2)的輸入端，(3)的通信端口連接數(shù)字通信電路(4)的數(shù)據(jù)輸入輸出端，(4)的以太網(wǎng)接口端連接在以太網(wǎng)上，交流電網(wǎng)的頻率信號輸入到頻率整形電路(5)的輸入端，頻率整形電路(5)的信號輸出端連接(3)的頻率檢測輸入端，(3)的存儲端口連接監(jiān)控存儲芯片(6)的輸入輸出端上。本發(fā)明能實時遠(yuǎn)程監(jiān)控變電站的所有運行數(shù)據(jù)，并同時具有通信線路大為簡化、可靠性大幅提高、網(wǎng)絡(luò)層次分明、軟件堅固、可維護性能好、高速傳輸、并行處理、實時性高的優(yōu)點。
文檔編號G05B23/02GK1584766SQ20041001377
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者曲延濱 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)