一种电力系统用分布式智能I/O接口装置及测控系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电力系统用分布式智能I/O接口装置及测控系统，该接口装置包括箱体，箱体内设置有背板，箱体的前部设置有若干个插接槽位，当插件插在其上时能够使各插件通过背板总线互连；该接口装置设置有CPU和用于为各插件和CPU供电的电源，CPU连接背板总线，CPU用于对装置中的各插接槽位进行循环扫描，扫描过程中根据插件类型信息字对各个插接槽位进行相应的开入或开出操作。该测控系统包括控制装置、分布式智能I/O接口装置及现场I/O终端，所述控制装置通过上述接口装置实现对现场I/O终端的控制与测量。本发明专利技术的接口装置及测控系统使控制系统与现场层I/O终端之间的接口控制更加智能、灵活、快速、高效和安全。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统用分布式智能I/O接口装置及测控系统
本专利技术涉及电力系统测控
，具体涉及一种电力系统用分布式智能I/O接口装置及测控系统。
技术介绍
在电力系统领域，测控接口装置主要分布在换流站/变电站的现场层，完成对开关/刀闸的位置、断路器等数字信号和一些电压、电流等模拟信号的采集、测量、传输、控制等功能，是现场层控制和保护出口的关键设备。随着电力系统领域变电站和其他工业领域的现场层应用向着大型化、复杂化、智能化发展，这就对现场层的测控接口装置提出了更高的要求。目前在现场层使用数量庞大的测控接口装置，来完成对所有IO终端的测量和控制。分布式测控装置之间可以相互连接组成分布式测控系统，整个分布式测控系统在控制系统的控制下协同执行同一任务，可最少依赖于集中的程序、数据或硬件。这些资源在地理上可以是相邻的或分散的。其共同特征是：场地分布、数据分布、硬件平台配置多样化。集中式测控装置越来越难以满足电力系统领域及工业领域当前及未来发展的要求。相比于集中式测控装置，分布式测控装置具有更加智能化、更高的处理速度、高可靠性、可扩展性、更多通道数，更复杂的测量控制类型等优势。因此，急需一种能够实现电力领域及其他工业领域中控制系统与现场层数量庞大的IO终端之间的接口控制的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电力系统用分布式智能I/O接口装置及测控系统，以解决现有测控接口装置难以满足数量庞大的现场层I/O终端与控制系统之间接口控制需求的问题。为实现上述目的，本专利技术的电力系统用分布式智能I/O接口装置为：该装置包括箱体，箱体内设置有背板，箱体的前部设置有若干个插接槽位，所述各插接槽位用于插接插件，且当插件插在其上时能够使各插件通过背板总线互连；该装置设置有CPU和用于为各插件和CPU供电的电源，所述CPU连接背板总线，CPU用于对装置中的各插接槽位进行循环扫描，扫描过程中根据插件类型信息字对各个插接槽位进行相应的开入或开出操作。所述插件的类型为继电器开出插件、电信号开入插件、光信号开入/开出插件。所述CPU和/或电源以插拔式结构插接在对应的插接槽位上。CPU采用Zynq芯片，集成了双核ARM和FPGA。该装置最大配置336路开入或224路开出；开入/开出最快扫描周期为200us。本专利技术的电力系统用分布式测控系统包括控制装置、分布式智能I/O接口装置及现场I/O终端，所述控制装置通过分布式智能I/O接口装置实现对现场I/O终端的控制与测量，所述分布式智能I/O接口装置包括箱体，箱体内设置有背板，箱体的前部设置有若干个插接槽位，所述各插接槽位用于插接插件，且当插件插在其上时能够使各插件通过背板总线互连；所述布式智能I/O接口装置还设置有CPU和用于为各插件和CPU供电的电源，所述CPU连接背板总线，CPU用于对装置中的各插接槽位进行循环扫描，扫描过程中根据插件类型信息字对各个插接槽位进行相应的开入或开出操作。所述插件的类型为继电器开出插件、电信号开入插件、光信号开入/开出插件。所述CPU和/或电源以插拔式结构插接在对应的插接槽位上。CPU采用Zynq芯片，集成了双核ARM和FPGA。该装置最大配置336路开入或224路开出；开入/开出最快扫描周期为200us。本专利技术的有益效果是：本专利技术的分布式智能I/O接口装置及测控系统配置有多个插接槽位，可以随意灵活配置插件类型，装置的CPU能自动获取各个插接槽位插件类型信息字，根据槽位插件信息字对各个槽位进行相应的开入或开出操作，通过该分布式智能I/O接口装置使控制系统与现场层I/O终端之间的接口控制更加智能、灵活、快速、高效和安全。CPU板卡处理器为Zynq芯片。Zynq芯片集成了双核ARM和FPGA，运算能力强，处理速度快。附图说明图1是分布式智能I/O接口装置结构示意图；图2是读取槽位类型信息字过程示意图；图3是CPU处理器内部全局扫描过程示意图；图4是开出操作扫描过程示意图；图5是开入操作扫描过程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。本专利技术的电力系统用分布式智能I/O接口装置实施例本实施例的分布式智能I/O接口装置应用于电力领域及其他工业领域的现场层，采集多路I/O终端的数字信号开入量，经过数据预处理后汇总上送到控制系统；根据控制系统命令，分发开出多路数字信号到I/O终端，实现控制系统和现场层I/O终端之间的接口功能。该分布式智能I/O接口装置具体结构如图1所示，包括箱体，箱体内设置有背板，箱体的前部设置有若干个插接槽位，所述各插接槽位用于插接插件，且当插件插在其上时能够使各插件通过背板总线互联；该装置设置有CPU和用于为各插件和CPU供电的电源，所述CPU连接背板总线，CPU用于对装置中的各插接槽位进行循环扫描，扫描过程中根据插件类型信息字对各个插接槽位进行相应的开入或开出操作。为了便于维修与检修，可将CPU与电源设置为插拔式结构的插件。为了提高运算能力和加快处理速度，CPU插件选用Zynq芯片作为处理器芯片，Zynq集成了双核ARM和FPGA。CPU插件为装置的总处理器插件，实现数据汇总、数据分发和预处理等功能。在CPU上可图形化编程，这样根据不同的环境需求可灵活实现不同的功能。各插接槽位可任意配置继电器开出插件、电信号开入插件、光信号开出\开入插件3种类型插件。本专利技术的分布式智能I/O装置最大可配置336路开入或224路开出，下面以16个插接槽位的分布式智能I/O装置为例，来阐述本专利技术分布式智能I/O装置的各部分功能。该分布式智能I/O接口装置可以采用6U标准19英寸全宽铝机箱、嵌入式安装、插拔式结构，前面板可开启。其中，将插接槽位8设置为CPU插件槽位，插接槽位1-7和插接槽位9-15为通用槽位，可任意灵活配置插件类型。插接槽位16和插接槽位17固定为双电源槽位。各个插件通过背板总线与CPU通讯。如图2所示，本专利技术还提供了一种CPU内部扫描机制，该机制是一种高效、智能的扫描方法，实现了装置内部槽位智能扫描和扫描周期可任意配置。整个机制使该装置更加灵活、快速、高效、安全。该机制的全局扫描过程主要包括以下步骤：(1)上电初始化工作；(2)读取插接槽位插件类型信息字；(3)等待全局扫描定时器中断；(4)全局扫描定时器中断到来后，判断开出分频计数器Count是否等于配置开出分频参数。如果小于配置开出分频参数，则开出分频计数器自加1，且跳过开出操作，执行步骤(5)。如果等于配置开出分频参数，则执行开出操作扫描任务；(5)执行开入操作扫描任务；(6)在一次全局扫描任务完成后，回到步骤(3)等待下一次全局扫描任务。各种类型的插件有对应的插件类型信息字，插件类型信息字存储在插件上的EEPROM中，在插件完成生产时已写入。CPU上电初始化工作完成后，首先会依次读取各个槽位上的插件信息字，如图3所示。开出/开入扫描周期可通过应用程序进行配置，最快扫描周期为200us。在扫描定时器中断到来时，响应中断启动相应开出/开入扫描任务。开出/开入扫描流程如图4和图5所示，首先1槽位开始扫描，判断1槽位对应插件类型信息字，根据插件类型信息字进行相应的电信号开出/开入操作或光信号开出/开入操作。依次扫描下一个槽位，直到扫描完第15槽位，表示本次扫描任务执行完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统用分布式智能I/O接口装置，其特征在于，该装置包括箱体，箱体内设置有背板，箱体的前部设置有若干个插接槽位，所述各插接槽位用于插接插件，且当插件插在其上时能够使各插件通过背板总线互连；该装置设置有CPU和用于为各插件和CPU供电的电源，所述CPU连接背板总线，CPU用于对装置中的各插接槽位进行循环扫描，扫描过程中根据插件类型信息字对各个插接槽位进行相应的开入或开出操作。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统用分布式智能I/O接口装置，其特征在于，该装置包括箱体，箱体内设置有背板，箱体的前部设置有若干个插接槽位，所述各插接槽位用于插接插件，且当插件插在其上时能够使各插件通过背板总线互连；该装置设置有CPU和用于为各插件和CPU供电的电源，所述CPU连接背板总线，CPU用于对装置中的各插接槽位进行循环扫描，扫描过程中根据插件类型信息字对各个插接槽位进行相应的开入或开出操作。2.根据权利要求1所述的电力系统用分布式智能I/O接口装置，其特征在于，所述插件的类型为继电器开出插件、电信号开入插件、光信号开入/开出插件。3.根据权利要求1所述的电力系统用分布式智能I/O接口装置，其特征在于，所述CPU和/或电源以插拔式结构插接在对应的插接槽位上。4.根据权利要求1所述的电力系统用分布式智能I/O接口装置，其特征在于，CPU采用Zynq芯片，集成了双核ARM和FPGA。5.根据权利要求1-4任意一项所述的电力系统用分布式智能I/O接口装置，其特征在于，该装置最大配置336路开入或224路开出；开入/开出最快扫描周期为200us。6.一种电力系统用分布式测控系统，其特征在于，包括控制装置、分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭虎锋，李楠，杨敏，刘增超，郝俊芳，张亚琼，赵东亮，傅亚光，刘威鹏，张玉娇，张群，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41