基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置制造方法及图纸

一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器；所述嵌入式主板为双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；所述电源板为整个装置供电。消弧线圈控制器装置能实现调匝式消弧线圈、8421式消弧线圈的控制功能，同时具备单相接地故障选线功能、高采样率的故障录波功能。本实用新型专利技术技术成熟、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种电力设备，具体涉及一种消弧线圈控制器装置，适用于3～66kV小电流接地电网。消弧线圈控制器装置能实现调匝式消弧线圈、8421式消弧线圈的控制功能，同时具备单相接地故障选线功能、高采样率的故障录波功能。
技术介绍
随着我国配电网的不断发展，以及电力电缆线路的增多，配电网系统的电容电流不断增大，消弧线圈的使用越来越多。目前我国消弧线圈控制器装置水平参差不齐，硬件平台存在一些问题，主要包括：接口固定不易扩展，而且板卡插错时容易烧毁；数据传输速度慢，数据采样率低；抗干扰能力差等。这些问题影响了消弧线圈控制器装置的控制性能、影响装置的单相接地故障判断准确性、影响装置的功能扩展。随着用户对设备的安全性、稳定性提出更好的要求，现场迫切需要一种更高性能的消弧线圈控制器装置。
技术实现思路
本技术的目的是在现有技术上对消弧线圈控制装置进行改造，提出了一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，填补了国内外相关
的空白。本技术的技术方案如下：一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、彩色液晶显示器；其特征为：所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与采集板、输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；所述电源板为整个装置供电；所述彩色液晶显示器接收嵌入式主板显示信息实时显示；所述嵌入式嵌入式主板通过串口连接到后台；本技术还进一步包括以下优选方案。所述的控制器装置嵌入式主板安装Linux操作系统。控制器装置的工作原理是：模拟量输入板从互感器的二次线路上获得电压、电流信号，后进行低通滤波，再经过AD转换后变为数字信号，最后通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入嵌入式主板。开关量输入信号通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入嵌入式主板。控制信息和报警信息经过串行总线从主板到达开关量输出板后，由FPGA对其进行解析，并驱动继电器动作，实现控制输出和报警输出。主板接收到模拟量和开关量信息后，完成计算、逻辑判断，由彩色液晶LCD实时显示，同时由开关量输出板输出控制信息和报警信息。控制器装置采用两种方式输出：①液晶汉字化显示；②通过通讯接口、开关量输出板输出控制信号和报警信号。本技术的优点如下：1.控制器装置采用同步串行总结技术，提高了数据采样率和数据传输速度，提高了抗干扰能力。2.双CUP设计，将显示和运算分开，运算采用DSP处理、显示采用ARM芯片处理，提高装置的整体性能。3.将接口标准化，仅通过通讯协议确定接口的类型，便于扩展，同时避免板卡因插错位置而烧毁的情况。附图说明图1是本技术的结构示意图；其中101-1、…、101-n表示多个模拟量输入；102-1、…、102-n表示多个开关量输入；103-1、…、103-n表示多个开关量输出；201为串行总线，连接所有板卡；嵌入式主板为双CPU设计，运算和显示分开；显示器和键盘为外设，完成人机交互。图2是模拟量输入原理图；图3是开关量输入原理图；图4是开关量输出原理图；图5是嵌入式主板功能结构图；具体实施方式下面结合说明书如图，通过具体实施例对本技术的技术方案作进一步详细说明。本技术提出了一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置。控制器装置的工作原理是：模拟量输入板从互感器的二次线路上获得电压、电流信号，先进行低通滤波，再经过AD转换后变为数字信号，最后通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入主板。开关量输入信号通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入嵌入式主板。 控制信息和报警信息经过串行总线从主板到达开关量输出板后，由FPGA对其进行解析，并驱动继电器动作，实现控制输出和报警输出。主板接收到模拟量和开关量信息后，完成计算、逻辑判断，由彩色液晶LCD实时显示，同时由开关量输出板输出控制信息和报警信息。控制器装置的选线算法程序采用本公司的专利技术(专利名称：小电流接地电网单相接地故障选线装置；专利号：ZL200320126180.5)，应用多种选线方法相融合进行综合选线，能够针对金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等各种情况准确选出故障线路。控制器装置采用两种方式输出：①液晶汉字化显示；②通过通讯接口、开关量输出板输出控制信号和报警信号。控制器装置由模拟量输入板、开关量输出板、嵌入式主板、电源板、彩色液晶显示器组成，所有板卡安装在一个便携式的机箱内，采用自然冷却，电源、嵌入式主板及机箱内部都无需安装风扇，没有易损元件。嵌入式主板是装置的核心，包括DSP处理器、ARM处理器、FPGA芯片、232/485串口和10M以太网。装置各板卡之间通过同步串行总线连接，装置性能优越。主板安装Linux操作系统，不同的硬件功能对应Linux操作系统的驱动程序，应用程序通过这些驱动程序对硬件进行控制。控制器装置结构示意如图1所示，模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、主板通过串行总线连接在一起。液晶显示器和键盘连接至主板。101-1至101-n表示多个模拟输入量，能够把互感器的二次电流、电压先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，再转化为串行数据，通过串行总线传至主板。102-1至102-n表示多个开关量输入量，通过串行总线到达主板。103-1至103-n表示多个开关输出量，控制信息和报警信息经过串行总线从主板到达开关量输出板后，由FPGA对其进行解析，并驱动继电器动作，实现控制输出和报警输出。主板接收到模拟量和开关量信息后，完成计算、逻辑判断，由彩色液晶LCD实时显示，同时由开关量输出板输出控制信息和报警信息。模拟量输入原理如图2所示，模拟量输入板有16路模拟量输入通道，模拟信号经过低通滤波后，直接进入A/D转换模块(AD7606-6)进行数字化转换，在经过FPGA(EP4CE10E2217)的处理，采集到的模拟数据已经转变为串行数据，采用差分信号将数据上传至主板。开关量输入原理如图3所示，开关量输入板有14路信号输入通道，接收到开关量输入信号后，经过FPGA(EP4CE10E2217)的处理，将开关量输入信息转变为串行数据，采用差分信号将数据上传至主板。开关量输出原理如图4所示，开关量输出板有8路信号输出通道，接收到主板发出的串行信号后，通过FP6A(EP4CE10E2217)的解析，得到继电器的控制信息，并驱动继电 器，实现控制输出或报警输出。嵌入式主板结构原理如图5所示，嵌入式主板由DSP处理器、ARM芯片、FPGA组成，FPGA是(EP4CE10E2217)，负责串行数据翻译和解析；DSP是TM320，从FPGA处获取模拟量输入数据，通过FPGA输出开关量控制信息；RAM是ARM3359，只负责信息显示和键盘输入信息的采集，完成人机交互。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器；其特征为：所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；所述电源板为整个装置供电；所述彩色液晶显示器接收嵌入式主板显示信息并实时显示；所述嵌入式主板通过串口连接至通讯后台；所述的装置安装Linux操作系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器；其特征为：所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板相...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志伟，齐郑，孟繁军，
申请(专利权)人：南京丹华昊博电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32