一种光纤物联网智能终端制造技术

本申请实施例公开一种光纤物联网智能终端，包括：中央控制单元、信号采集单元、通信传输单元以及动作控制单元；中央控制单元包括计量微控制单元以及控制微控制单元，计量微控制单元与控制微控制单元之间通过通用同步异步收发器进行通信，计量微控制单元与信号采集单元连接，控制微控制单元分别与通信传输单元以及动作控制单元连接；本申请实施例的光纤物联网智能终端，能够实现快速、实时、高精度地对电网的运行状态进行在线监控。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤物联网智能终端
本申请涉及电力
，尤其涉及一种光纤物联网智能终端。
技术介绍
伴随着智能电网“信息化、自动化、互动化”的发展趋势，国内外从政府到电力企业都在积极推进智能电网的研究和建设，以加快其电力能源供应与信息融合，实现电网和用户的双向互动。2009年，电力光纤到户关键技术取得重大突破，世界上第一条用于商业运营的光纤复合低压电缆研制成功，它集光缆、电力输电缆于一体，支持多种传输技术。作为一个刚刚研制成功的新生事物，光纤复合低压电缆的稳定性、耐受性还有待检验。为此，业内有公司搭建了一种“智能电网电力光纤到户系统测试”平台，建成电力光纤到户技术实验室，开展光纤复合电缆的组网方式、基于以太网方式的无源光网络光传输设备性能和“三网融合”业务应用等实验室模拟测试。经过测试，采用光纤复合低压电缆和基于以太网方式的无源光网络技术的电力光纤到户系统，已实现基于光纤的远程用电信息采集功能及承载“三网融合”功能，呈现出良好的稳定性。但是，目前还没有专门的设备能够实现快速、实时、高精度地对电网的运行状态进行在线监控。
技术实现思路
本申请提供一种光纤物联网智能终端，以解决现有技术无法实现快速、实时、高精度地对电网的运行状态进行在线监控的问题。本申请实施例提供一种光纤物联网智能终端，包括：中央控制单元、信号采集单元、通信传输单元以及动作控制单元；所述中央控制单元包括计量微控制单元以及控制微控制单元，所述计量微控制单元与所述控制微控制单元之间通过通用同步异步收发器进行通信，所述计量微控制单元与所述信号采集单元连接，所述控制微控制单元分别与所述通信传输单元以及所述动作控制单元连接。可选的，所述信号采集单元包括电压电流传感器、调理放大电路以及AD采样芯片，所述电压电流传感器与所述调理放大电路连接，所述调理放大电路与所述AD采样芯片连接，所述AD采样芯片与所述计量微控制单元连接。可选的，所述电压电流传感器的精度为1％。可选的，所述AD采样芯片为16位AD采样芯片。可选的，所述通信传输单元包括PHY芯片和光线接口，所述PHY芯片与所述控制微控制单元连接，所述光线接口与所述PHY芯片连接，工业以太网交换机与所述光线接口连接。可选的，所述控制微控制单元通过移植轻量TCP/IP协议LWIP实现以太网数据高效快速收发。可选的，所述动作控制单元由继电器及I/O接口构成。由以上技术方案可知，本申请实施例提供的一种光纤物联网智能终端，包括：中央控制单元、信号采集单元、通信传输单元以及动作控制单元；中央控制单元包括计量微控制单元以及控制微控制单元，计量微控制单元与控制微控制单元之间通过通用同步异步收发器进行通信，计量微控制单元与信号采集单元连接，控制微控制单元分别与通信传输单元以及动作控制单元连接；本申请实施例的光纤物联网智能终端，能够实现快速、实时、高精度地对电网的运行状态进行在线监控，实现了对电网电气信号的精确采集，从采样数据中精确快速的获取监测点运行状态信息，通过光纤通信技术实现监测数据可靠实时地传输至中央决策单元，能够满足未来电网实时快速控制的要求，具备广阔的应用前景，同时也具备应用到其他类型包含分布式发电的主动配电网系统监测与数据采集的潜力。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种光纤物联网智能终端的结构图。图2为本申请实施例提供的一种光纤物联网智能终端的信号采集单元的结构图。图3为本申请实施例提供的一种光纤物联网智能终端的通信传输单元的结构图。图4为本申请实施例提供的dq旋转坐标系下三相电压矢量相位图。图5为本申请实施例提供的三相锁相环实现原框图。图6为本申请实施例提供的三相锁相环系统控制框图。图7为本申请实施例提供的锁相环系统波特图。图8为本申请实施例提供的优化后的锁相环在相位和频率突变时的相位跟踪性能。图9为本申请实施例提供的优化后的锁相环在三相不平衡时的频率相位测量性能。图10为本申请实施例提供的主动孤网时监测得到的联络线有功变化曲线。图11为本申请实施例提供的主动孤网时监测得到的联络线无功变化曲线。图12为本申请实施例提供的主动并网时监测得到的电网频率变化曲线。图13为本申请实施例提供的主动并网时监测得到的电网电压变化曲线。具体实施方式请参阅图1，本申请实施例提供一种光纤物联网智能终端，包括：中央控制单元1、信号采集单元2、通信传输单元3以及动作控制单元4。其中，中央控制单元1作为系统控制和运算核心，完成模块管理和数据处理任务。所述中央控制单元1包括计量微控制单元11以及控制微控制单元12，所述计量微控制单元11与所述控制微控制单元12之间通过通用同步异步收发器(USART)进行通信，所述计量微控制单元11与所述信号采集单元2连接，所述控制微控制单元12分别与所述通信传输单元3以及所述动作控制单元4连接。通信传输单元3以及动作控制单元4对响应速度有较高要求，但一般不涉及复杂数据运算，对处理器资源消耗低；而信号采集单元2采集的采样数据需通过复杂运算得到运行状态参数，消耗大量处理器资源。基于以上考虑，中央控制单元1采用双微控制单元(英文：MicrocontrollerUnit，缩写：MCU)结构设计，其中计量微控制单元11专门负责采样数据处理及电量计算，控制微控制单元12负责对计量MCU和其他功能单元进行综合管理，两个MCU间通过高速USART口进行通信，该方案能够同时满足数据传输和动作控制的实时性，可快速、精确地获得电能计量结果。如图2所示，所述信号采集单元2包括电压电流传感器21、调理放大电路22以及AD采样芯片23，所述电压电流传感器21与所述调理放大电路22连接，所述调理放大电路22与所述AD采样芯片23连接，所述AD采样芯片23与所述计量微控制单元11连接。信号采集单元2完成对监测点电气信号的采样，设计时同时考虑采样精度和响应速度的提高，采用低时延、高精度的电压电流传感器21实现强电到弱电信号的变换，在本实施例中，所述电压电流传感器21的精度为1％。电压电流传感器21采集的数据经过调理放大电路22作用后，由16位高精度AD采样芯片23实现同步快速采样，所述计量微控制单元11通过并口读取采样结果。如图3所示，所述通信传输单元3包括PHY芯片31和光线接口32，所述PHY芯片31与所述控制微控制单元12连接，所述光线接口32与所述PHY芯片31连接，工业以太网交换机33与所述光线接口32连接。通信传输单元3实现将监测点状态信息快速上传至决策单元，由于电网决策单元一般远离发电现场，为满足其获得的监测数据的实时性，采用光纤以太网实现数据的高速可靠传输。光纤以太网具备高效性、高安全性和传输距离长等特点，能很好的解决远距离监测结果实时传输的问题。同时其“即插即用”的特性能够满足电网在任意时刻对任意节点实施监测的要求。所述控制微控制单元12通过移植轻量TCP/IP协议LWIP实现以太网数据高效快速收发。所述动作控制单元4由快速响应的继电器及I/O接口构成，能够辅助决策单元远程控制电力设备，实现故障单元切除、设备运行模式选择、静态开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤物联网智能终端，其特征在于，包括：中央控制单元(1)、信号采集单元(2)、通信传输单元(3)以及动作控制单元(4)；所述中央控制单元(1)包括计量微控制单元(11)以及控制微控制单元(12)，所述计量微控制单元(11)与所述控制微控制单元(12)之间通过通用同步异步收发器进行通信，所述计量微控制单元(11)与所述信号采集单元(2)连接，所述控制微控制单元(12)分别与所述通信传输单元(3)以及所述动作控制单元(4)连接。

【技术特征摘要】
1.一种光纤物联网智能终端，其特征在于，包括：中央控制单元(1)、信号采集单元(2)、通信传输单元(3)以及动作控制单元(4)；所述中央控制单元(1)包括计量微控制单元(11)以及控制微控制单元(12)，所述计量微控制单元(11)与所述控制微控制单元(12)之间通过通用同步异步收发器进行通信，所述计量微控制单元(11)与所述信号采集单元(2)连接，所述控制微控制单元(12)分别与所述通信传输单元(3)以及所述动作控制单元(4)连接。2.如权利要求1所述的一种光纤物联网智能终端，其特征在于，所述信号采集单元(2)包括电压电流传感器(21)、调理放大电路(22)以及AD采样芯片(23)，所述电压电流传感器(21)与所述调理放大电路(22)连接，所述调理放大电路(22)与所述AD采样芯片(23)连接，所述AD采样芯片(23)与所述计量微控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，曹敏，赵旭，魏龄，邹京希，闫永梅，周年荣，张林山，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：云南,53