一种网络型电力黑匣子制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于配电自动化系统的网络型电力黑匣子，属于数据采集技术领域。本发明专利技术由电源模块、微控制器模块、通信模块、显示模块、上位机配置程序等组成。电源模块用于提供电源给微控制器模块和通信模块；微控制器模块以嵌入式处理器ＡＲＭ９为核心，外部扩展程序存储器ＦＬＡＳＨ和数据存储器ＳＤＲＡＭ；通信模块具有多个不同种类的通讯端口；显示模块用于显示系统当前的运行状态。所述电力黑匣子通过ＲＳ－４８５和ＲＳ－２３２端口挂接各种数据采集终端，能够通过以太网、ＣＤＭＡ／ＧＰＲＳ／ＧＳＭ等实现与上位管理单元的通信。本发明专利技术数据传送方式种类丰富，配置灵活，能够脱离上位机独立运行，自治性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于配电自动化系统的网络型电力黑匣子，属于数据采 集

技术介绍
随着改革开放的逐渐深入，电力逐步市场化，用电的供需矛盾逐渐趋于平 衡，在此背景下，用户需求从有电用变成有高质量、高可靠性的电力能 源用，进而提出对供电质量和供电可靠性要求的需求。配电网自动化作为达 到上述目标的一种重要技术手段应运而生。配电自动化系统(Distribution Automation System,简写为DAS)是一种 可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。 其内容包括配电网数据采集和监控(SCADA)，配电地理信息系统(GIS)和需方管 理(Demand Side Management,简写为DSM)几个部分。其中配电网数据采集和 监控部分是实现配电自动化的关键本着故障检测准确、故障隔离迅速和网络重构慎重的原则，配电网自 动化从运行管理的模式上，正向着分层、分布式、开放系统的方向发展，配电 终端设备逐渐智能化和一体化，从提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电 质量，降低劳动强度，充分利用现有设备的能力，縮短停电时间和减少停电面 积，历史数据存储和管理，历史事件/事故报警记录等方面，为供电系统带来 可观的经济效益和很高的安全保障。4目前，各企业的配电终端使用的通信协议并不兼容。传统的调度自动化或远动系统的RTU仅是一个完成上传数据，下达命令任务的现场终端单元。 在配电自动化系统中，人们愈来愈倾向于使用一个微机化自动装置完成更多的 功能，RTU、保护、录波器、PLC (可编程逻辑控制器)以及仪表的界限正在消 失。因此，配电自动化系统远方终端正在向综合性的微机化自动装置发展，除 了完成上传下达任务外，还能不依赖于主站完成一些当地自动控制功能， 如低周减载、备用电源自投等。另一方面， 一些过去相对独立的微机自动化装 置，如线路、变压器保护装置等，要能够与主站通信，完成RTU所具有的数据 采集和控制功能。从国内外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很 好的满足配电系统自动化所有层次的需要。在一个配电自动化系统内，往往由 多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需要采用合适的通信方 式。从应用的角度看，由于配电自动化存在其本身的特点，如容量大、故障记 录信息及定值远传、远方抄表等，传统的通信规约不能够很好的满足使用要 求，因此给实现配电自动化又带来了困难。另一方面，由于配电网和输电网自 身特点不同，输电网自动化许多成熟技术仅可借鉴，并不能直接使用。种种原 因导致我国目前配电网的自动化水平不高。
技术实现思路
针对目前市场上现有产品所存在的兼容性低、不能灵活配置、数据传送方 式单一、自治性差等缺点，本专利技术提供了一种适用于配电自动化系统的网络型 电力黑匣子，它能够实现多种不同现场终端单元通信协议的转换，完成信息的 存储与转发；为满足不同连接方式或连接终端的需要，电力黑匣子提供了多种 通信端口 ，在软硬件设计上具有足够的带宽和通信速率并具有很强的通信抗干 扰性和安全性；考虑监控系统组态的灵活性、可扩展性以及对RTU终端的兼容 性，所专利技术的电力黑匣子具有可配置性，能够实现任意端口挂接任意设备；为满足不同系统层次的需求，电力黑匣子具有很强的自治性，可以脱离 上位机独立运行并实现对现场监控层挂接的RTU模块的监视与控制。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是网络型电力黑匣子，由 通信模块、微控制器模块、显示模块、电源模块以及配置程序组成。通信模块包括RS-485接口、调试串口、以太网接口和无线传输模块接口。 微控制器模块包括微控制器、NAND FLASH、 SDR層、DATA FLASH、 FR扁以及辅 助单片机电路。显示模块包括ll个状态指示发光二极管(LED)，分别用于指 示电源状态、RS-485接口以及RS-232接口的收发状态。电源模块由相互独立的 两个子模块组成，其中的一个模块为由一个+3.3V锂电池构成的供电电路，用 于在电力黑匣子断电时维持系统时钟正常运行。本专利技术具有可配置性，配置程序运行于上位PC机中，用于对电力黑匣子的 端口挂接设备进行配置。RS-485接口其端口数量为4个，每一个端口均支持硬件数据流方向控制； 所述的调试串口用于实现电力黑匣子与上位机之间的命令交互；所述的以太网 接口为1个自适应10/100M全双工以太网，带有隔离变压器和状态指示灯，用于 以有线方式传送电力黑匣子所采集的数据；所述的无线传输模块接口至少挂接 一个CDMA/GPRS/GSM终端，实现电力黑匣子所采集数据的无线传输。RS-485接 口对于挂接在其各端口上的数据采集终端(电力仪表)的数量、类型可通过配 置程序在上位机中进行任意配置。与现有技术相比，本专利技术的优点在于l.数据传送方式种类丰富，配置灵 活，适用环境、范围广泛；2.采用了统一的数据通信格式，以不同方式接入的 各种数据采集终端能够以统一的流程与远程应用系统通信；3.系统采用智能化 监控、诊断算法，能够自动实现通信、终端设备等的故障定位、隔离；4.存储 容量大，能够储存三个月以上的历史故障、定值信息等数据；5.出现通信故障时，不影响系统对采集数据的正常存储，可靠性高；6.能够脱离上位机独立运 行，自治性好。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图l为本专利技术的功能模块图。图2为单个RS-485接口电路原理图。图3为以本专利技术为核心的设备构成的网络化智能配电系统结构图。图4为本专利技术内嵌的火灾综合预警算法的程序流程图。图5为适用于本专利技术的配置程序在上位机中的运行界面之一。具体实施例方式如附图1所示，网络型电力黑匣子包括通信模块l、微控制器模块2、显 示模块3、电源模块4以及配置程序5。通信模块l包括RS-485接口6、调试串口7、以太网接口8和无线传输模块接 口9。其中RS-485接口6的接口数量总共为4个，单个RS-485接口6的电路原理图 如图2所示，电路中采用SN75LBC184芯片将微控制器本身自带的异步串行总线 转换为485总线，该芯片具有抗雷击的特性，抗外界干扰能力强，同时采用 6N137高速光耦实现微控制器与SN75LBC184之间的隔离，通过对SN75LBC184芯 片DE端的控制，实现对每一个接口硬件数据流方向的控制，使用过程中RS-485 接口用于挂接各种数据采集终端(电力仪表)；上位机通过调试串口7连接到 本专利技术，可以实现两者之间的命令交互；以太网接口8为1个自适应10/100M全 双工以太网，带有隔离变压器和状态指示灯，借此可以将本专利技术所采集的数据 以有线的方式传送至上位子站或远程主站；无线传输模块接口9至少挂接一个C函A/GPRS/GSM终端，用以将本专利技术所采集的数据以无线的方式传送至上位子 站或远程主站。实际智能配电应用系统结构如附图3所示。微控制器模块2包括微控制器10、 NAND FLASHll、 SDRAM12、 DATA FLASH13、 FRAM14以及辅助单片机电路15。微控制器10使用的是ATMEL公司ARM9 系列AT91SAM9260处理器；NAND FLASHll的容量为256M; SDRAM12的容量为 64M; DATA FLASH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络型电力黑匣子，其特征在于：由通信模块（１）、微控制器模块（２）、显示模块（３）、电源模块（４）以及配置程序（５）组成。

【技术特征摘要】
1、一种网络型电力黑匣子，其特征在于由通信模块(1)、微控制器模块(2)、显示模块(3)、电源模块(4)以及配置程序(5)组成。2. 根据权利要求l所述的网络型电力黑匣子，其特征在于所述的通信模块(l)包括RS-485接口(6)、调试串口(7)、以太网接口(8)和无线传输模块接口3. 根据权利要求l所述的网络型电力黑匣子，其特征在于所述的微控制 器模块(2)包括微控制器(10)、 NAND FLASH(ll)、 SDRAM(12)、 DATA FLASH(13)、 FRAM(14)以及辅助单片机电路(15)。4. 根据权利要求l所述的网络型电力黑匣子，其特征在于所述的显示模 块(3)包括11个状态指示发光二极管(LED)，分别用于指示电源状态、RS-485 接口以及RS-232接口的收发状态。5. 根据权利要求l所述的网络型电力黑匣子，其特征在于所述的电源模 块(4)由相互独立的两个子模块组成，其中的一个模块为由一个+3. 3V锂电池构 成的供电电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：张扬，辛国栋，李支柱，李军远，曲延滨，
申请(专利权)人：威海华通开关设备有限公司，
类型：发明
国别省市：37[]