本发明专利技术涉及一种智能电力装置，属于智能配电站技术领域。本发明专利技术的有益效果是:本发明专利技术的智能电力装置，背板位置不区分I/O插件和采样插件，板卡信息通过模块之间的联络进行交互，可以达到I/O插件和采样插件混插的目的，依据工程需要，灵活配置各插件的数量，本发明专利技术通过将可编程逻辑控制器引入到子模块中，大大减轻了主模块中可编程逻辑控制器的运算压力，系统扩展性显著增强，同时主模块可编程逻辑控制器不参与数据的前期处理，减少了系统资源，在外部扩展需求较大的场合，亦可以考虑用较低级的处理器，适度降低系统成本。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种智能电力装置，属于智能配电站
。本专利技术的有益效果是:本专利技术的智能电力装置，背板位置不区分I/O插件和采样插件，板卡信息通过模块之间的联络进行交互，可以达到I/O插件和采样插件混插的目的，依据工程需要，灵活配置各插件的数量，本专利技术通过将可编程逻辑控制器引入到子模块中，大大减轻了主模块中可编程逻辑控制器的运算压力，系统扩展性显著增强，同时主模块可编程逻辑控制器不参与数据的前期处理，减少了系统资源，在外部扩展需求较大的场合，亦可以考虑用较低级的处理器，适度降低系统成本。【专利说明】—种智能电力装置
本专利技术涉及一种智能电力装置，属于智能配电站
。
技术介绍
配电站综合控制系统中的综合采集、控制装置，此类装置一般安装在常规的开闭所(站)、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，各设备的通讯联络，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。如附图1所示，以12条线路的小型开闭所为例。采集控制装置负责对开闭所内12条线路的开入量、模拟量进行采集。模拟量信息包括各线路的3相电流及电压信息，共计72个模拟量信息，装置需采集的数据量较大，对编程控制器/中央处理器资源需求较高。传统方式往往采用多台装置分别对系统各单元进行数据采集，同时配置较多的通讯模块，系统配置较复杂。如图2所示的继电保护装置，该装置由可编程逻辑控制模块、I/O模块、采样模块、通讯模块及模块之间的连接背板组成。可编程逻辑控制模块包含可编程逻辑控制器、存储芯片、运算内存芯片及A/D转换芯片；采样模块一般分为模拟量采集模块和开入采集模块两种，其中模拟量采集模块包括TV、TA等互感器、信号调整电路和模拟量控制开关，开入采集模块包括开入量控制开关及信号处理回路；通讯模块由通讯转换芯片(如16C554)把高速信号转换为适合远距离传输的信号类型，如RS485/232。系统的所有计算、通讯、数字量处理、模拟量处理均由主模块中的可编程逻辑控制器完成，系统的扩展瓶颈是可编程逻辑控制器件的运算处理能力。采集模块除了上述功能外，还具有采样插件的自动检测功能，通过硬件端口(如GPIO端口)预设状态，来定义插件的类型。将采样插件的地址标识上送到主控制器，便于系统自动检测采样插件的位置和数量，由于受硬件的局限，此种模式自识别插件的扩展能力有限。图3为其模拟信号处理过程，电压、电流等模拟信号经过信号调整电路转换为微电压信号或便于将模拟量转换为数字量的电平信号；模拟量控制开关根据可编程逻辑控制器下发的选通信号来分别选通相应的采集通道，对于每一个被选通的采集通道将经过调整后的模拟信号，按照编码后的地址信号有选择性的对该采集芯片的模拟量逐路进行上送，经连接背板接入主模块的A/D芯片的输入端口，A/D芯片将接收的模拟量变换为数字量后通过数据总线传输给可编程逻辑控制器。图4为其开关量信号处理过程，I/O模块接入外部开入量后，通过连接背板接入主模块中的扩展可编程逻辑控制器中，扩展的可编程逻辑控制器与主控制器通过内部扩展端口连接；开入数字信号经过类似的数字量控制开关根据可编程逻辑控制器下发的采集芯片选通信号、芯片地址信号对开入量编码后上送到扩展的可编程逻辑模块中，扩展的可编程逻辑模块再由内部总线结构与主可编程逻辑控制模块进行通讯。主模块发出开出命令后，通过背板对I/o模块输入数字量信号，经过处理电路电气隔离后变为电平信号，再通过继电器等设备将信号调节为适合大功率驱动的信号开出。图5为通讯部分，主模块中的可编程逻辑控制器通过SP1、I2C等高速数据总线连接扩展模块中的通讯转换芯片，如16C554，将高速数据总线的数据变换成串行的数据，通过串行总线如UART总线，用RS485类的通讯方式与外部设备进行通讯。此类通讯转换芯片的功能较单一，仅能通过配置进行基础设置，如设置波特率、通讯地址等。因此上述继电保护装置由于板卡自动识别能力有限，可依靠硬件端口预先置位进行硬件板卡确认，不方便扩展。采样插件校准信息存放在主可编程控制器模块的存储单元中，更换采样插件必须重新进行校准操作，不方便维护操作。此模式下采样模块和主控制器模块间传输的数据为模拟量，系统扩展性对连接背板的依赖度较大，增加模拟量采集通道，需要增加相应的模拟控制开关，增加的控制线需要占用背板资源。另外数据运算均在主控制器中运行，数据量的处理能力对主控制器的依赖性较强，系统的扩展能力较弱。另一种由可编程逻辑控制模块、模拟量采集模块、开关量采集模块组成的装置原理图如附图6所示。在该系统架构中，A/D芯片和模拟量控制开关均配置在采样模块中，此时主控制器模块与采样模块依靠数据总线连接。除此之外，两种系统架构下通讯部分、模拟量、开入量的采集过程相同。该系统架构下，A/D芯片转换后输出的数字量上送至连接背板，连线较多，且数据总线距离较长。并且该模式下与背板的连线较上一种系统架构更多，数据总线及选通信号需要在背板上占用资源，且总线距离过长，容易对可编程逻辑控制器引入干扰。由于仅改变了 A/D芯片的安装位置，系统结构未产生变化，系统对主控制器的运算能力依赖性仍未有改进。因此目前的智能电力装置存在与背板的连线较多，数据总线距离较长，采样插件由于硬件差异，往往需要配合主模块中的可编程控制芯片进行A/D校准，当更换新的采样插件时需要重新进行A/D校准，现场维护中尤其不方便，并且运算及数据处理依赖主控制器，当数据量较大时，可编程逻辑控制器运算压力较大，需要配置较高级的可编程逻辑控制器、运算内存芯片等,成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能电力装置，以解决传统智能电力装置对主控制器的运算能力依赖性强以及不方便扩展等问题。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种智能电力装置，包括主模块和子模块，所述的主模块包括主控制器，所述的子模块至少包括模拟量采集模块和I/o模块，所述的模拟量采样模块包括采样子控制器以及与之连接的采样模块回路，所述的I/o模块包括I/O子控制器和I/o模块回路，所述的采样子控制器和I/O子控制器通过连接背板与主控制器通讯连接。所述的子模块还包括通讯模块，该通讯模块包括通讯子控制器和SPI转UART通讯芯片，SPI转UART通讯芯片通过通讯总线与外部通讯接口连接，通讯子控制器通过SPI数据总线与SPI转UART通讯芯片相连，所述的通讯子控制器用于通过UART协议管理外通讯端口，同时将板卡类型和通讯通道信息上送给主控制器。所述的采样模块回路包括依次连接模拟信号采样电路、模拟信号调整电路、模拟量控制开关和A/D芯片，模拟信号采样电路将采集到至少两路模拟信号经模拟信号调整电路和模拟量控制开关接入A/D芯片，每个采样周期只有一路数据采集通道导通，进行模数转换，数据采集通道的选通由采样子控制器对模拟量控制开关进行选通操作。所述的I/O模块回路包括开入量控制开关，开入和开出信号处理回路。所述的连接背板包括子模块硬件标识的ID号、数据总线及模块电源端子，用于可将各子模块采集的信息通过通讯总线传输到主模块中，并为各模块提供工作电源。所述的子模块通过连接背板接入主模块后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种智能电力装置，包括主模块和子模块，其特征在于，所述的主模块包括主控制器，所述的子模块至少包括模拟量采集模块和I/O模块，所述的模拟量采样模块包括采样子控制器以及与之连接的采样模块回路，所述的I/O模块包括I/O子控制器和I/O模块回路，所述的采样子控制器和I/O子控制器通过连接背板与主控制器通讯连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张新昌，伍旭刚，徐涛，马仪成，方正，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司， 许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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