一种箱变测控装置的屏显装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力监测控制领域，具体而言，涉及一种箱变测控装置的屏显装置。


背景技术：

2.近年来，我国新能源行业发展较为迅速，在国家政策的大力支持下，目前已经进入快速发展阶段，在发展的过程中相关的配套设施和技术就显得尤为重要，以风电厂监控为例，现场模拟量的采集会由各个分散式数据采集终端采集并显示(如：电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等)，并以其运行维护工作量小，数据查询方便等优点投运的速度也在快速增加。但随着风电行业的快速发展，现场的模拟量采集以及操作记录、故障记录需要人工到各个分散数据采集终端巡检并记录信息，在自然环境比较恶劣的情况下，不方便人工巡检，故障查找、故障速度恢复慢，检修周期长等不足日益明显，使得箱变测控成为风电或光伏电站的监控难点。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本实用新型提供一种箱变测控装置的屏显装置，通过液晶显示屏显替代传统的电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等，并可通过通讯接口将箱变测控测量数据及保护信息直观的显示在液晶显示屏幕上，用以在监测箱变测控的遥测量、遥信量、遥控量、保护定值、设备参数以及soe操作记录、故障记录等的同时，方便工作人员操作。
4.为达到上述目的，本实用新型提供了一种箱变测控装置的屏显装置，其包括：
5.一直流电源供电模块；
6.一cpu处理单元，与所述直流电源供电模块连接；
7.一led指示灯模块，分别与所述cpu处理单元和所述直流电源供电模块连接，其包括多个发光二极管及一八位位移寄存器；
8.一液晶显示模块，分别与所述cpu处理单元和所述直流电源供电模块连接，其包括一包含有st7565p芯片的液晶显示屏和一fpc下翻式连接器，所述液晶显示屏的显示包括中英文分级菜单；
9.一按键模块，分别与所述cpu处理单元和所述直流电源供电模块连接，其包括多个机械按键及两个八选一数字选择器；
10.一通讯模块，分别与所述cpu处理单元、所述直流电源供电模块及箱变测控装置的采集端连接，其包括一支持数字隔离的485通讯芯片。
11.在本实用新型一实施例中，其中，所述cpu处理单元包括一高性能32位cpu，所述cpu为arm cortex
‑
m0f内核cpu。
12.在本实用新型一实施例中，其中，所述直流电源供电模块包括：
13.一电源输入端子座，其电源输入端分别连接到5v直流电源的正负极，其电源输出
端与所述通讯模块连接；
14.一第一电压转换芯片，其电源输入端和接地端分别与5v直流电源的正负极连接，且其电源输入端和接地端之间并联一第一快速瞬变二极管、一第一滤波电容和一第一稳压电容；
15.一第二电压转换芯片，其电源输入端和接地端分别与所述第一电压转换芯片的两个输出端连接，且其电源输入端和接地端之间并联一第二快速瞬变二极管、一第二滤波电容和一第二稳压电容；所述第二电压转换芯片的两个输出端作为3.3v直流输出端。
16.在本实用新型一实施例中，其中，所述led指示灯模块的电路连接具体为：
17.所述多个发光二极管包括4个红色发光二极管和2个绿色发光二极管；
18.每一发光二极管的阳极与所述3.3v直流输出端连接，每一发光二极管的阴极分别通过一电阻与所述八位位移寄存器的六个并行输出端连接；
19.所述八位位移寄存器的串行数据输入端连接到cpu处理单元的l
‑
si信号输出端，其输出存储器锁存时钟线端连接到cpu处理单元的l
‑
rck信号输出端，其数据输入时钟线端连接到cpu处理单元的l
‑
sck信号输出端；
20.所述八位位移寄存器的输出使能端与所述第二电压转换芯片的接地端连接，其移位寄存器清零端与所述3.3v直流输出端连接。
21.在本实用新型一实施例中，其中，所述按键模块的电路连接具体为：
22.多个机械按键包括10个机械按键；
23.每个机械按键的一端与所述第二电压转换芯片的接地端连接，另一端分别连接到所述两个八选一数字选择器对应的按键信号输入端，且所述两个八选一数字选择器的每个按键信号输入端还分别通过一电阻连接到所述3.3v直流输出端，其中，每个八选一数字选择器连接其中5个机械按键。
24.在本实用新型一实施例中，其中，所述通讯模块的电路连接具体为：
25.所述485通讯芯片的a端串联一第一电阻与一第一电感后连接到所述电源输入端子座的一电源输出端，其b端串联一第二电阻与一第二电感后连接到所述电源输入端子座的另一电源输出端，且在所述电源输入端子座的两个输出端之间连接一第三瞬态抑制二极管；
26.所述485通讯芯片的r端串联一第三电阻后作为所述通讯模块的接收信号端，其d端作为所述通讯模块的发射信号端；
27.所述485通讯芯片的第一电源端与所述3.3v直流输出端连接，其第二电源端与所述5v直流电源的正极连接；
28.一单相反相器，其y端连接到所述485通讯芯片的re端与de端，其a端连接到所述485通讯芯片的d端。
29.在本实用新型一实施例中，其中，所述液晶显示屏的电路连接具体为：
30.所述液晶显示屏的k端通过一第四电阻连接到一三极管的集电极，所述三极管的发射极连接到所述第二电压转换芯片的接地端，且所述三极管的基极与发射极之间连接一第五电阻；
31.所述液晶显示屏的a端连接到所述3.3v直流输出端；
32.所述液晶显示屏的模组片选端、串行数据输入端、串行同步时钟端、命令/数据选
择输入端及复位端与所述cpu处理单元对应控制输出端连接。
33.在本实用新型一实施例中，其中，所述液晶显示屏为12864液晶显示屏。
34.本实用新型的箱变测控装置的屏显装置，与现有技术相比，至少具有以下优点：
35.1)采用数字隔离芯片进行数据通讯，电流隔离确保数据传输不是通过电气连接或泄漏路径，从而避免安全风险；
36.2)采用机械按键方式，使用寿命长，降低误触率及故障率，便于工作人员数据查看以及保护定值和设备参数的设置；
37.3)采用12864液晶显示技术实现了分布式监测，数据集中管理的模式，大大降低了运维成本，有效地提高工作效率。
附图说明
38.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本实用新型一实施例的系统结构图；
40.图2为本实用新型一实施例的直流电源供电模块电路图；
41.图3为本实用新型一实施例的led指示灯模块电路图；
42.图4为本实用新型一实施例的按键模块电路图；
43.图5为本实用新型一实施例的通讯模块电路图；
44.图6为本实用新型一实施例的液晶显示模块电路图。
45.附图标记说明：101
‑
cpu处理单元；102
‑
直流电源供电模块；103
‑
按键模块；104
‑
led指示灯模块；105
‑
液晶显示模块；106
‑
通讯模块；j2
‑
电源输入端子座；u1
‑
第一电压转换芯片；u3
‑
单相反相器；u4
‑
485通讯芯片；u5
‑
第二电压转换芯片；u7、u8
‑
八选一数字选择器；t1、t2、t3
‑
快速瞬变二极管；c7、c8、c10、c13、c15、c40
‑
滤波电容；ec1、ec2、ec3、ec4、ec5、ec6
‑
稳压电容；cp1、cp2、c16、c17、c18、c19、c20、c21、c22、c23、c24、c25、c26、c28、c29、c30、c31、c32、c33、c34、c35、c36、c37、c38、c39
‑
电容；led1、led2、led3、led4、led5、led6
‑
发光二极管；
46.r1、r3、r5、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27r41、r42、r43
‑
电阻；k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9和k10
‑
机械按键；q1
‑
三极管；j3
‑
液晶显示屏。
具体实施方式
47.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
48.图1为本实用新型一实施例的系统结构图，如图1所示，本实施例提供了一种箱变测控装置的屏显装置，其用于与箱变测控装置的采集端连接，以实现将采集端的采集值、设
备参数及设置显示于屏显装置，其包括：
49.一直流电源供电模块(102)，用于为装置的各模块提供工作电压；
50.一cpu(中央处理器)处理单元(101)，与直流电源供电模块(102)连接；
51.一led(发光二极管)指示灯模块(104)，分别与cpu处理单元(101)和直流电源供电模块(102)连接，其包括多个发光二极管(led)及一八位位移寄存器，用于显示装置电源、通讯、异常、报警及跳闸的状态指示；
52.一液晶显示模块(105)，分别与cpu处理单元(101)和直流电源供电模块(102)连接，其包括一包含有st7565p芯片的液晶显示屏和一fpc(flexible printed circuit board，柔性印刷电路板)下翻式连接器，液晶显示屏的显示包括中英文分级菜单用于提供可视化的参数设置界面及监测数据界面；
53.一按键模块(103)，分别与cpu处理单元(101)和直流电源供电模块(102)连接，其包括多个机械按键及两个八选一数字选择器，用于控制上、下、左、右、加、减、确定、返回、复归以及液晶显示模块(105)的中断开关切换；
54.一通讯模块(106)，分别与cpu处理单元(101)、直流电源供电模块(102)及箱变测控装置的采集端(图中未示)连接，其包括一支持数字隔离的485通讯芯片，用于提供箱变测控装置所采集的遥测量、遥信量、遥控量、保护定值、设备参数及操作记录等数据。
55.在本实施例中，其中，cpu处理单元(101)包括一高性能32位cpu，cpu选用arm cortex
‑
m0f内核，其主频可达48mhz，能够满足屏显数据处理速度的要求。
56.图2为本实用新型一实施例的直流电源供电模块电路图，如图2所述，在本实施例中，其中，直流电源供电模块(102)包括：
57.一电源输入端子座(j2)，其电源输入端分别连接到5v直流电源的正负极(5v和g
‑
5v)，具体为其8、9和10脚连接5v直流电源的正极(5v)，5、6和7脚连接5v直流电源的负极(g
‑
5v)，其电源输出端(1、2、3、4)与通讯模块(106)连接，用于为通讯模块(106)提供直流电源；
58.一第一电压转换芯片(u1)，其电源输入端(vin)和接地端(gnd)分别与5v直流电源的正负极(5v和g
‑
5v)连接，且其电源输入端(vcc)和接地端(gnd)之间并联第一快速瞬变二极管(t1)用于起到输入电压过压的保护作用、一第一滤波电容(c7)和一第一稳压电容(ec1)进一步稳定电源的输入电压；
59.一第二电压转换芯片(u5)，其电源输入端(vin)和接地端(gnd)分别与第一电压转换芯片(u1)的两个输出端(iso_vc和iso_gnd)连接，且其电源输入端(vin)和接地端(gnd)之间并联一第二快速瞬变二极管(t3)、一第二滤波电容(c13)和一第二稳压电容(ec3)，其两个输出端(vout2脚和4脚)作为3.3v直流输出端(3.3v)，用于为cpu处理单元(101)、led指示灯模块(104)、按键模块(103)及液晶显示模块(105)提供稳定的3.3v直流电源；
60.其中，第一电压转换芯片(u1)的两个输出端(iso_vc和iso_gnd)之间还并联有一第三滤波电容(c8)和一第三稳压电容(ec2)，用于稳定其输出电压，且第一电压转换芯片(u1)的接地端(gnd)通过一电容(cp2)接地(pe)；第二电压转换芯片(u5)的两个输出端(vout2脚和4脚)与接地端(gnd)之间还并联有一第四滤波电容(c15)和一第四稳压电容(ec4)，用于为其他模块提供稳定的输出电压，且第二电压转换芯片(u5)的接地端(gnd)通过一电容(cp1)接地(pe)。
61.图3为本实用新型一实施例的led指示灯模块电路图，如图3所示，在本实施例中，
其中，led指示灯模块(104)的连接方式具体为：
62.多个发光二极管(led1、led2、led3、led4、led5和led6)包括4个红色发光二极管(led1、led2、led3和led4)和2个绿色发光二极管(led5和led6)；
63.每一发光二极管(led1、led2、led3、led4、led5和led6)的阳极与第二电压转换芯片(u5)的3.3v直流输出端(3.3v)连接，每一发光二极管(led1、led2、led3、led4、led5和led6)的阴极分别通过一电阻(r1、r3、r5、r7、r8和r9)与八位位移寄存器(u6)的六个并行输出端(q1、q2、q3、q4、q5和q6)连接；
64.八位位移寄存器(u6)的串行数据输入端(si)连接到cpu处理单元的l
‑
si信号输出端，用于接收cpu处理单元的l
‑
si信号；其输出存储器锁存时钟线端(rck)连接到cpu处理单元的l
‑
rck信号输出端，用于接收cpu处理单元的l
‑
rck信号；其数据输入时钟线端(sck)连接到cpu处理单元的l
‑
sck信号输出端，用于接收cpu处理单元的l
‑
sck信号；
65.八位位移寄存器(u6)的输出使能端(oe)与第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)连接，其移位寄存器清零端(sclr)与3.3v直流输出端(3.3v)连接。
66.另外，八位位移寄存器(u6)的接地端(gnd)与第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)连接，且在八位位移寄存器(u6)的接地端(gnd)与3.3v直流输出端(3.3v)之间连接稳压电容(ec5)；八位位移寄存器(u6)的电源端(vcc)与3.3v直流输出端(3.3v)连接，且在电源端(vcc)和第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)之间并联滤波电容(c10)和滤波电容(c40)。
67.当l_sck信号在上升沿时，串行数据通过l_rck输入到八位位移寄存器(u6)内部的八位位移缓存器，当l_si信号在上升沿时，将q0
‑
q7的八位位移缓存器的数据存入八位并行缓存器，当使能端oe的控制信号为低使能时，并行输出端的输出值等于并行输出缓存器所存储的值，因此，可以根据并行输出缓存器所存储的值来进行对装置电源、通讯、异常、报警、跳闸的指示灯进行控制。
68.图4为本实用新型一实施例的按键模块电路图，如图4所示，在本实施例中，按键模块电路连接具体为：
69.多个机械按键包括10个机械按键(k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9和k10)；
70.每个机械按键(k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9和k10)的一端与第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)连接，另一端分别连接到两个八选一数字选择器(u7和u8)对应的按键信号输入端，且两个八选一数字选择器(u7和u8)的每个按键信号输入端还分别通过一电阻(r10、r11、r13、r16、r20、r21、r22、r23、r24和r25)连接到3.3v直流输出端(3.3v)，其中，每个八选一数字选择器(u7或u8)连接其中5个机械按键；其具体可以是机械按键k1连接到u8的d0端，k2连接到u8的d1端，k3连接到u8的d2端，k4连接到u8的d3端，k5连接到u8的d4端，k6连接到u7的d0端，k7连接到u7的d1端，k8连接到u7的d2端，k9连接到u7的d3端，k10连接到u7的d4端。
71.另外，每个机械按键(k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9和k10)还并联一电容(c16、c17、c21、c25、c30、c31、c32、c34、c35和c36)；每个八选一数字选择器(u7和u8)的电源输入端(vcc)连接到3.3v直流输出端(3.3v)，且在每个八选一数字选择器(u7和u8)的电源输入端(vcc)与地之间分别连接一电容(c38和c37)。
72.在3.3v直流输出端(3.3v)与地之间还连接一稳压电容(ec6)；每个八选一数字选
择器(u7和u8)的接地端(gnd)与第二电压转换芯片(u5)的接地端(即g
‑
3.3v)连接；每个八选一数字选择器(u7和u8)的y端分别通过一电阻(r26和r27)连接到cpu的信号值输出端(di1和di0)，每个八选一数字选择器(u7和u8)的g端接地，每个八选一数字选择器(u7和u8)的a、b、c信号端连接按键信号的对应波形输入端。
73.本实施采用机械按键可以提高数据通讯的抗干扰性，减少误触率。当对应八选一数字选择器(u7或u8)的g端为低电平时，根据八选一数字选择器(u7或u8)的八位数据选择器数据表顺序，通过数据线a、b、c来进行模拟输入按键信号的波形输入，当信号值输出端di0、di1为低电平时，输出已获取的按键值，从而实现装置10个按键来控制上、下、左、右、加、减、确定、返回、复归以及显示屏通讯中断开关切换，便于用户进行切换菜单界面、功能选项及数据查询等多种操作。
74.图5为本实用新型一实施例的通讯模块电路图，如图5所示，在本实施例中，通讯模块的电路连接具体为：
75.485通讯芯片(u4)的a端串联一第一电阻(r15)与一第一电感(l2)后连接到电源输入端子座(j2)的一电源输出端(1或2)，其b端串联一第二电阻(r17)与一第二电感(l3)后连接到电源输入端子座(j2)的另一电源输出端(3或4)，其在电源输入端子座(j2)的两个输出端之间连接一第三瞬态抑制二极管(t2)；第一电阻(r15)与第一电感(l2)的连接端通过一电阻(r14)与3.3v直流输出端(3.3v)连接，第二电阻(r17)与第二电感(l3)的连接端通过一电阻(r18)与第二电压转换芯片(u5)的接地端(即g
‑
3.3v)连接；
76.485通讯芯片(u4)的r端串联一第三电阻(r12)后作为通讯模块的接收信号(485
‑
rx)端，其d端作为通讯模块的发射信号(485
‑
tx)端；
77.485通讯芯片(u4)的第一电源端(vcc1)与3.3v直流输出端(3.3v)连接，其第二电源端(vcc2)与5v直流电源的正极(5v)连接；
78.另外，485通讯芯片(u4)的d端还通过一电阻(r19)与3.3v直流输出端(3.3v)连接，且在3.3v直流输出端(3.3v)与第二电压转换芯片(u5)的接地端(即g
‑
3.3v)之间连接一电容(c33)；485通讯芯片(u4)的gnd1端与第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)连接，其gnd2端和nc端与5v直流电源的负极(g
‑
5v)连接；
79.一单相反相器(u3)，其y端连接到485通讯芯片(u4)的re端与de端，其a端连接到485通讯芯片(u4)的d端；单相反相器(u3)的gnd端连接到第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)，其vcc端连接到3.3v直流输出端(3.3v)，且在3.3v直流输出端(3.3v)与第二电压转换芯片(u5)的接地端(即g
‑
3.3v)之间还连接一电容(c39)。
80.本实施例采用带隔离的485通讯芯片，与箱变测控采集端通过486串口使用标准modbus协议进行传输与交互，能够提高数据通讯的抗干扰性能。通讯模块与箱变测控装置的测控端及液晶显示模块进行交互通讯，箱变测控装置的测控端采集的遥测量、遥信量、遥控量、保护定值、设备参数及操作记录等数据，通过485通讯电路实时上送并显示在液晶显示模块的显示屏上，用以进行可视化工作。
81.图6为本实用新型一实施例的液晶显示模块电路图，如图6所示，在本实施例中，由于液晶显示模块中液晶显示屏与fpc下翻式连接器的接线方式采用现有技术中的常规方式连接，在此不做赘述，其中液晶显示屏的电路连接具体为：
82.液晶显示屏(j3)的k端通过一第四电阻(r41)连接到一三极管(q1)的集电极，三极
管(q1)的发射极连接到第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)，且三极管(q1)的基极与发射极之间连接一第五电阻(r43)；三极管(q1)基极通过一电阻(r42)连接到mcu芯片io引脚来控制液晶屏内部led灯管的亮灭，以此来实现控制显示屏的亮灭。
83.液晶显示屏(j3)的a端连接到3.3v直流输出端(3.3v)；
84.液晶显示屏(j3)的模组片选端(cs)、串行数据输入端(sda)、串行同步时钟端(sclk)、命令/数据选择输入端(rs)及复位端(res)与cpu处理模块对应控制输出端连接；本实施例的液晶显示屏采用st7565p驱动扫描方式，使用串行数据传输方式，当p/s(即图6中1管脚)被拉低时就是表示“串行传输模式”，cs端为使能信号输入(低电平有效)，rs端为命令/数据选择输入信号(其中，1代表数据，0代表命令)，sclk作为为串行时钟信号，sda为串行输入信号，当cs为使能信号(即低电平有效)时，在sclk的上升沿，串行数据由sda端输入到液晶显示屏(j3)内部的位移缓存器；当cs端的控制信号为高使能(即高电平)时，输入到液晶显示屏(j3)内部的位移缓存器串行数据值等于液晶显示屏(j3)内部的串行输出缓存器所存储的值。
85.另外，液晶显示屏(j3)的1、2和14脚连接到第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)，液晶显示屏(j3)的3、4、5、6、7和13脚分别通过一电容(c18、c19、c20、c22、c23和c29)连接到第二电压转换芯片(u5)的接地端(g
‑
3.3v)，液晶显示屏(j3)的8脚和9脚之间连接一电容(c24)，10脚和11脚之间连接一电容(c26)，以及11脚和12脚之间连接一电容(c29)。
86.在本实施例中，其中，液晶显示屏(j3)为12864液晶显示屏，因此，液晶显示模块传输速度快，稳定性强，且可以通过cpu的程序设定，实现中英文的菜单模式及中英文的切换，使人机界面更加友好，亦能满足国人及外国友人的使用需求，适用人群及范围更广泛。
87.本实施例能够通过软件和硬件的良好配合，实时、可靠、稳定、高效地完成箱变测控的数据显示和通信处理任务。通过液晶显示屏实时监测显示，液晶显示屏显采用分级菜单集中管理，可以具有设置、查询和控制交互的功能，能够提高维护和管理水平；通过led指示灯能够在装置异常、报警及跳闸时实现及时提醒，使用者能实时掌握系统所属各端局设备的维护作业等运行情况；能够确保箱变测控装置的设置安全，液晶显示屏的屏显装置可以通过软件设置保护定值及设备参数的门限值，例如超过门限值时显示
“‑‑”
，从而将现有的由人工检查升级到到了实时在线监测，能够及时查找问题并有针对性地解决。
88.本实用新型的装置实现了分散监测与集中管理，能够节省电力部门的运作成本，减轻运维人员的劳动强度，有效的提高箱变测控巡视的工作效率，能够做到准确及时掌握运行设备的健康状况，并能够提前处理事故隐患，保障箱变运行的安全。
89.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
90.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案
的精神和范围。