信号电源测控终端制造技术

本实用新型专利技术涉及一种配电系统的监控终端，它是以ＡＲＭ处理器和ｕＣｌｉｎｕｘ操作系统为基础采用嵌入式系统设计一种小的远动终端。采用模块化、多微处理器的层叠工业控制板结构，实现不同通讯组网方式。它包括几大模块：电源模块、主板模块、遥信模块、遥控模块、遥测模块组成，可以应用于铁路的远动系统中，实现对铁路中贯通、自闭两大电路的控制。除此之外它其能够实现的功能还包括：测量功能，开关状态监视、遥控功能、事件记录与录波功能、通讯功能等。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种配电系统的监控终端。
技术介绍
设计信号电源测控终端RTU常见的方法，是采用工业控制计算机，扩展测控硬件接口电 路。这种方法具有设计周期短、扩展性好，开发方便的优点，但是设计的RTU成本高，体积 大，耗电大。采用80C196等单片机或DSP设计RTU，侧重于实现远动终端的基本功能，由 于单片机的运算处理和硬件扩展等能力较低，影响RTU的性能。采用uC/OS-II设计远动终 端，实现远动终端的基本功能，侧重于交流采样功能的实现，但是没有支持网络协议，也没 有远动终端上协议的实现。而基于ARM处理器设计的RTU，硬件上具有成本低，体积小，耗电省，处理能力强等 优点；软件上由于采用uClinux操作系统，有许多优秀的应用程序成果可以利用。正是由于 这些优势，采用ARM和uClinux设计远动终端已经成为一个热点。uClinux开放源代码、具 有完备的操作系统功能、对硬件资源要求不高。应用ARM-uCinux设计的系统，在体积、成 本、功耗、功能等方面具有综合的优势。这一技术在远动领域有一定的应用前景，但是以往 主要采用台式计算机设计的系统。
技术实现思路
本技术的目的是针对目前存在的问题，提供一种新的嵌入系统的信号电源测控终端。针对以上目的，本技术采用的技术路线是包括以下模块电源模块、主板模块、 遥信模块、遥控模块、遥测模块，各模块以母板总线为接口基础；主板模块包括嵌入式ARM 处理器、FLSAH存储器、内存、串口、嵌入式实时操作系统、母板总线驱动电路；遥控和遥 信模块由母板总线直接扩展；母板总线上扩展CAN总线通信模块，通过CAN和遥测模块通信。以ARM处理器和uClinux操作系统为基础采用嵌入式系统设计一种小的远动终端，主 CPU模块采用32位高性能嵌入式ARM处理器，应用软件基于嵌入式实时多任务操作系统 ucLirmx，数据采集与处理采用DSP技术，多CPU分工明确，协调合作，很好的保证了远动系 统测量、录波原始数据的准确性和完整性；硬件上信号电源测控终端的核心部分是计算机，包括处理器、存储器、人机接口等，为了执行远动终端的测控功能，需要扩展大量外围接口 电路。不同变电所的测控对象数量差别很大，为了提高远动终端的通用性，本技术采用 测控电路模块化、多微处理器的层叠工业控制板结构，实现不同通讯组网方式；采用全封闭 隐藏式安装机箱结构，美观实用；多层板表面贴装设计使得系统功能扩展非常方便，同时可 靠性和EMC设计非常全面，设备的电磁兼容性各项性能均达到IEC标准规定的要求。 信号电源测控终端FTU具有以下特点(1) 采用模块化设计，各功能单元的数量可以根据现场情况，方便的扩展。(2) 主处理器采用32位微处理器，处理速度快。采用嵌入式操作系统，性能稳定，功能强大，网络功能丰富。(3) 交流采样单元采用先进的DSP技术，14位高性能AD转换器。实时采集与分析电网 波形，记录故障波形数据。(4) 通讯部分适合多种网络形式，如以太网、铁路专线等，同时通讯媒介可选光纤、同 轴电缆、屏蔽双绞线。(5) 采用欧式标准机箱，安装维护方便，电磁兼容性能好。(6) 采用标准的现场总线技术，可以根据需要扩展现场总线设备。(7) 系统采用了抗干扰设计，WATCH DOG实现死机自复位功能，系统可靠性高。(8) 具有强大的当地监视遥信、遥测、事件记录、通信报文、故障波形记录的功能。当 地通过网口或者串口，可以方便的获取装置中的各种数据文件。(9) 采用标准的通讯规约IEC870-5-101和IEC870-5-104协议。 信号电源测控终端FTU具有以下功能(1) 测量功能基本配置8路输入电压，8路输入电流。A/D转换精度不低于0.W，并在输人接口采 取了一定的抗干扰及隔离措施。可以测量的电量包括贯通、自闭两条线路的所有三相交流电 量，即三相线电压、相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等。(2) 开关状态监视遥信基本配置15路输入。可以方便的配置为30路或45路输入。遥信输入采用无源接 点方式，遥信电源为DC48V (可根据现场实际情况进行变换)。在输入接口采取了光电隔离措 施及防止监视对象接点抖动干扰的手段。SOE的分辨率为5ms(毫秒)，可以精确地对开关顺序 记录，进行故障分析、事故追忆。(3) 遥控功能基本配置为IO路继电器控制输出(DO)，实现远动控制。可以方便地配置为20路。接点输出容量为250VAC 5A，输出接点闭合时间为100ms 20s连续可调，并在输出接口采取光电 隔离措施。输出接点可以独立使用，也可以组成合/分闸对使用。采用遥控信号输出保证措施， 确保控制输出可靠无误。(4) 事件记录与录波可以将开关动作、参数越限设定为触发条件，触发条件成立，将进行事件记录或波形记录。事件记录将触发的时刻、事件类型、相关参数、状态一并记录存储。 波形记录会将触发时刻、触发点前5个周期、触发点后5个周期的各通道的波形真实地 记录下来。自动记录数据后，可实现自动上传数据或人工召取。(5) 通讯功能基本配置中有2个标准的RS232接口， 一个用于维护的通讯口， 一个网络通讯接口。 三个串口均支持19.2Kbps的通讯速率，两个标准的RS232 口可以同时进行两个方向的通 讯传输。各串口的通讯波特率，可以根据需要软件设置，波特率最高可达115.2Kbps。 支持IEC870-5-101和IEC870-5-104通讯规约。 网口还支持FTP文件传输。附图说明图1信号电源测控终端总体结构框图图2主板电路组成框图图3 CAN总线模块电路原理图图4遥信输入原理图图5遥控电路原理图图6遥测模块电路框图图7遥测电流、电压测量输入电路图8各板卡安装顺序图具体实施方式附图l中，各种电路按功能设计成相应模块，以母板总线为接口基础。 主板模块以S3C4510B为核心。主要配置是16M字节动态随机存储器SDRAM (两片 HY57V651620B)， 2M字节的FLASH (—片AM29LV160DB);处理器内部集成的两个异步串行通信接口，串口0和串口1; 一个10M以太网接口；看门狗与复位电路(MAX706); RTU母板总线驱动电路。串口0作为控制台，用于调试；串口 1接LCD显示屏和触摸屏，实现当地监控的人机界面。测控接口电路，主要有遥控模块、遥信模块(开关量采集)和遥测模块(模拟量采集)。遥控和摇信模块由母板总线直接扩展。遥测模块采用现场总线(CAN)通信接口。为此在RTU 母板总线上扩展CAN总线通信模块，实现和遥测模块的通信。串口模块(芯片PC16C550)从母板总线上扩展。用该模块连接调制解调器(Modem),实 现RTU远程通信。RTU母板总线是测控硬件模块扩展的基础，又是处理器总线上的一个外设接口。 为便于模块的扩展，RTU母板总线定义如下数据总线H-D0 H-D7;地址总线H-A0 H-A7;地址片选信号H-S0 H-S6;读写控制信 号H-WR和H-RD;地址锁存控制信号H-ALE;中断服务请求控制信号H-INT0 H-INT3;复位 信号H-RESET 。使用处理器的如下总线信号驱动RTU母板总线地址总线AO-All，数据总线D0-D7。读 使能控制信号nOE,写使能控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
信号电源测控终端，其特征为：包括以下模块：电源模块、主板模块、遥信模块、遥控模块、遥测模块，各模块以母板总线为接口基础；主板模块包括嵌入式ＡＲＭ处理器、ＦＬＳＡＨ存储器、内存、串口、嵌入式实时操作系统、母板总线驱动电路；遥控和遥信模块由母板总线直接扩展；母板总线上扩展ＣＡＮ总线通信模块，通过ＣＡＮ和遥测模块通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊江涛，费远鹏，杨国华，
申请(专利权)人：北京太格时代自动化系统设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]