一种配电参数监测控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种配电参数监测控制系统及控制方法，包括人机交互单元；用以实现监测信息处理、记录和报警控制的实时控制单元；用以实现配电系统进线回路及各出线回路数据采样分析的电参数采集单元；所述人机交互单元与所述实时控制单元采用RS485总线连接实现数据通讯；所述实时控制单元与所述电参数采集单元采用SPI总线连接实现数据通讯；本发明专利技术技术使配电参数监测控制系统通讯结构简单，扩展性好，工业现场抗干扰性强，保证了电参数监控的精确性与可靠性。

A distribution parameter monitoring control system and control method

The invention discloses a distribution parameter monitoring and control system and control method, including human-computer interaction unit; in order to realize the real-time control unit monitoring and information processing, recording and alarm control; electric parameter acquisition unit to realize the distribution system and the line loop outlet loop data sampling and analysis; the human-computer interaction unit and the real-time control unit using RS485 bus connection data communication; the control unit and the electric parameter acquisition unit using SPI bus to realize the data communication connection; the invention of technology to make distribution parameter monitoring and control communication system has the advantages of simple structure, good expansibility, industrial strong anti-interference, ensure the accuracy and reliability of electrical parameters monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种配电参数监测控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种配电参数监测控制系统及控制方法，属于配电监控

技术介绍
随着配电机房、楼宇配电间、网络服务器监控中心对供电质量监测要求的日益提高，配电监控技术得到了日渐广泛的应用。配电列头柜是机房、配电间、监控中心的主要设备之一。市电进线回路经过配电列柜分流出若干出线回路，设备通过连接出线回路获取供电电源，配电列头柜通过采集进线回路和出线回路的电参数，分析并比较预设阀值实现对配电系统的监控，配电参数监测控制系统是配电列头柜的核心部分。面对复杂多样的配电参数采样需求，原有的独立作业的简易配电参数监测控制系统逐步被淘汰，现如今的配电参数监测控制系统逐渐朝着多采样回路、多参数种类、高集成度的方向发展。为了应对机房配电列柜布线精密、严谨、追求资源有效利用的需求，人们对多功能、小尺寸并且检测回路能够根据需要添加、减少的配电参数监测控制系统的需求大大增加。
技术实现思路
针对已有配电参数监测控制系统监测参数种类单一、精度低、采样模块体积大、模块采样回路数固定不可更改，导致监控效益低，且现有控制系统存在报警种类少、反应慢等缺点。本专利技术提供一种监测参数种类多、精度高，采样模块体积小、采样模块硬件回路数可更改，报警种类多且灵敏，并保证系统运行的可靠性的配电参数监测控制系统及控制方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种配电参数监测控制系统，包括人机交互单元；用以实现监测信息处理、记录和报警控制的实时控制单元；用以实现配电系统进线回路及各出线回路数据采样分析的电参数采集单元；所述人机交互单元与所述实时控制单元采用RS485总线连接实现数据通讯；所述实时控制单元与所述电参数采集单元采用SPI总线连接实现数据通讯；所述电参数采集单元采用电阻分压采样的方式对电压参数进行采样，采用对经过外部工作现场交流互感器的二次电流采样的方式对电流参数进行采样。所述的人机交互单元包括液晶显示屏、触摸屏、基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统、USB接口、以太网接口和数据中心通讯RS485接口；所述的基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统分别通过线路与液晶显示屏、触摸屏、USB接口、以太网接口和数据中心通讯RS485接口相连；所述的人机交互单元利用以太网接口或数据中心通讯RS485接口分别通过线路与数据中心相连实现数据通讯。所述人机交互单元，以嵌入式QTGUI界面为系统人机交互平台，用于显示配电监测控制系统的状态信息；用于设置各项参数报警阀值，并根据实时控制系统反馈的报警信息操控继电器报警输出；用于通过预留的RS485端口与数据中心监控系统实现数据传递。所述的人机交互单元具有数据输入端和数据输出端，所述的数据输入端通过触摸屏输入数据，存储于基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统。所述的数据输出端有液晶显示屏、以太网接口和数据中心通讯RS485接口。所述实时控制单元包括基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器、铁电存储器、防雷器输入端口、继电器输出端口；所述的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器分别通过线路与铁电存储器、防雷器输入端口、继电器输出端口相连，所述的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器通过RS485总线与人机交互单元中的基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统相连实现数据通讯。所述实时控制单元，用于储存基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块中电能计量芯片的校表参数，并通过SPI总线写入电能计量芯片上的校表寄存器；用于通过SPI总线读取电参数采集单元数据；用于通过对比采样参数和报警阀值实现报警信息反馈；用于控制外部异常报警器实现报警；用于采集外部防雷器输入端口所采集的状态信息判断防雷器报警。所述的实时控制单元中，对系统电路进行实时监控，并实时反馈给人机交互单元，显示在液晶显示屏上，对反常的电能数据进行反馈报警。所述实时控制单元中，用于通讯的模块包括基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器、电能计量芯片的SPI总线和实时控制单元与人机交互单元通讯的485总线；所述的实时控制单元的输出端主要是向人机交互单元的基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统发送获得的电能计量数据和向电参数采集单元中的基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块的电能计量芯片输入校表参数，继电器输出端口用于提醒是否触发报警。所述电参数采集单元包括基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块；所述的基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块通过SPI总线与实时控制单元中的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器相连实现数据通讯；基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块通过电阻分压的方式采样回路电压值、通过电流互感器变比的方式采样回路电流值，通过计算可得到监测回路电压、电流、功率、电量、谐波相关电参数；电参数采集单元与实时控制单元之间通过SPI总线进行数据传输，根据SPI总线物理层面上包括数据输入线DIN、数据输出线DOUT、同步信号线SCLK三条公共线和若干条片选信号线CS的特点，电参数采集单元可以通过使用实时控制单元预留的多余片选信号线CS的方式对基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块个数进行扩展，从而实现对监测回路数的扩展。所述电参数采集单元，用于对电压、电流参数进行自动采集；用于实现电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐波含量参数的测量；用于实现有功电能、无功电能、视在电能信息的记录。所选的电能计量芯片能够与基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器通过SPI通讯，对获得电能计量数据进行实时传输。该系统可根据SPI总线的扩展特性，最多扩展对72路出线回路的监测。一种配电参数监测控制系统的控制方法，包括如下步骤：1）根据控制系统所需监测的回路数，利用电参数采集单元的SPI总线扩展特性，组装小于等于72路出线回路的基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块；2）由液晶显示屏显示，通过操作将每个基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块对应的电能计量芯片的校表参数通过USB接口导入基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统内，并通过RS485总线写入基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器的寄存器内，最终根据步骤1）所组装基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块的顺序将校表参数值保存在铁电存储器内；3）系统上电启动时，实时控制单元中的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器将读取步骤2）中保存于铁电存储器内的校表参数值，对电参数采集单元进行软件配置；4）通过人机交互单元中的基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统对系统进行正确的参数设置，内容包括电压阀值、电流阀值、功率阀值；5）所述电参数采集单元通过对回路采样点电压、电流进行采样，计算回路电压、电流、功率、谐波电参数；所述实时控制单元中的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器通过SPI总线，对每个基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块中的各电能计量芯片计算数据进行读取；所述人机交互单元中的基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统通过RS485总线，采用Modbus-RTU通讯协议对实时控制单元中的基于ARMCortex-M0的嵌入式控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电参数监测控制系统，其特征在于：包括人机交互单元(1)；用以实现监测信息处理、记录和报警控制的实时控制单元(2)；用以实现配电系统进线回路及各出线回路数据采样分析的电参数采集单元；所述人机交互单元(1)与所述实时控制单元(2)采用RS485总线连接实现数据通讯；所述实时控制单元(2)与所述电参数采集单元采用SPI总线连接实现数据通讯。

【技术特征摘要】
1.一种配电参数监测控制系统，其特征在于：包括人机交互单元(1)；用以实现监测信息处理、记录和报警控制的实时控制单元(2)；用以实现配电系统进线回路及各出线回路数据采样分析的电参数采集单元；所述人机交互单元(1)与所述实时控制单元(2)采用RS485总线连接实现数据通讯；所述实时控制单元(2)与所述电参数采集单元采用SPI总线连接实现数据通讯。2.如权利要求1所述的一种配电参数监测控制系统，其特征在于：所述的人机交互单元(1)包括液晶显示屏(4)、触摸屏(5)、基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统(6)、USB接口(7)、以太网接口(8)和数据中心通讯RS485接口(9)；所述的基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统(6)分别通过线路与液晶显示屏(4)、触摸屏(5)、USB接口(7)、以太网接口(8)和数据中心通讯RS485接口(9)相连；所述的人机交互单元(1)利用以太网接口(8)或数据中心通讯RS485接口(9)分别通过线路与数据中心相连实现数据通讯。3.如权利要求1所述的一种配电参数监测控制系统，其特征在于：所述实时控制单元(2)包括基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器(10)、铁电存储器(11)、防雷器输入端口(12)、继电器输出端口(13)；所述的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器(10)分别通过线路与铁电存储器(11)、防雷器输入端口(12)、继电器输出端口(13)相连，所述的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器(10)通过RS485总线与人机交互单元(1)中的基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统(6)相连实现数据通讯。4.如权利要求1所述的一种配电参数监测控制系统，其特征在于：所述电参数采集单元包括基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块(3)；所述的基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块(3)通过SPI总线与实时控制单元(2)中的基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器(10)相连实现数据通讯。5.一种配电参数监测控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据控制系统所需监测的回路数，利用电参数采集单元的SPI总线扩展特性，组装小于等于72路出线回路的基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块(3)；2)由液晶显示屏(4)显示，通过操作将每个基于高精度电能计量芯片的电参数采集模块(3)对应的电能计量芯片的校表参数通过USB接口(7)导入基于ARMCortex-A8的嵌入式Linux操作系统(6)内，并通过RS485总线写入基于ARMCortex-M0的嵌入式控制器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建强，彭来湖，史伟民，万海峰，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33