面向对象的配电终端的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种面向对象的配电终端，包括依次连接的交流输入前端调理电路、A/D采样电路、DSP数字信号处理模块、第一嵌入式处理器、第二嵌入式处理器，还包括分别与所述第一嵌入式处理器连接的遥信输入前端抗干扰电路和遥控输出抗干扰电路。本实用新型解决配电终端的数字化升级改造，为数字化电站运用于低压配电网做出了贡献。
【专利说明】面向对象的配电终端
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及配电领域，特别涉及一种面向对象的配电终端。
【背景技术】
[0002] 目前国内基于IEC61850的数字化变电站已从逐步的试点阶段推进为建设阶段， 区域数字化变电站的建设将逐步取代传统自动化变电站，而随着通信网络建设的逐步完 善，配电自动化的数字化改造和升级换代势在必行，同时国家能源战略的调整，配电网系统 的新能源接入，配电网的智能化建设将会越来越成为坚强智能电网的核心组成部分，因此 发展基于面向对象的，数字化的配电网建设将有很大的空间和市场，应用前景广阔。
[0003] 如果完成了面向对象的配电网综合监测装置的升级，则极大的提高了配电网的综 合自动化水平，便于配网自动化系统的监控，实行配电网的经济调度，实时的网络经济分 析，历史数据的记录和查备，事件记录的查询规划。提高运行水平。
[0004] 目前国内外的数字化变电站建设处于起步阶段，试点项目较多，未大规模建设，配 电网的综合自动化仍然停留在过去传统的配电主站、子站和馈线终端构成的三层结构模 式，区域主干网的通信方式主要采用光纤通信。馈线自动化的实现也完全能够建立在光纤 通信的基础上，由区域主站根据软件功能实现。还有基于电缆线路载波通信的方式，实现区 域配电的DSCADA功能，实现区域配电站内的2遥功能，无配电FA功能，通信规约采用电力 常用的传统规约，存在设备间规约转换多，传输接口不一致等各种问题。目前国内外还有很 多配电线路继续沿用线路重合器方式实现馈线故障自动隔离和恢复供电，明显不能适应坚 强智能电网的建设方向。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种面向对象的配电终端，解决目前技术存在的缺陷和 不足。
[0006] 本实用新型提供一种面向对象的配电终端，包括按以下顺序依次连接的交流输入 前端调理电路、A/D采样电路、DSP数字信号处理模块、第一嵌入式处理器、第二嵌入式处理 器，还包括分别与所述第一嵌入式处理器连接的遥信输入前端抗干扰电路和遥控输出抗干 扰电路。
[0007] 所述第一嵌入式处理器通过串行数据接口与上位机连接。
[0008] 所述第一嵌入式处理器通过通用输入输出接口连接所述遥信输入前端抗干扰电 路和遥控输出抗干扰电路。
[0009] 所述交流输入前端调理电路通过多路切换电路连接所述A/D采样电路。
[0010] 所述DSP数字信号处理模块通过高速串行总线连接所述第一嵌入式处理器。
[0011] 所述第一嵌入式处理器通过高速串行总线连接所述第二嵌入式处理器。
[0012] 本实用新型提高了配电网的综合自动化水平，便于配网自动化系统的监控，实现 了配电网的经济调度、实时的网络经济分析、历史数据的记录和查备、事件记录的查询规 划。本实用新型解决配电终端的数字化升级改造，为数字化电站运用于低压配电网做出了 ~Γ^. 士 卜. 贝献。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型实施例的硬件结构图；
[0014] 图2是本实用新型实施例各模块的功能示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。
[0016] 参见图1，本实用新型提供的一种面向对象的配电终端，包括按以下顺序依次连接 的交流输入前端调理电路101、A/D采样电路103、DSP数字信号处理模块104、第一嵌入式 处理器105 (ARM7)、第二嵌入式处理器106 (ARM9)，还包括分别与所述第一嵌入式处理器 105 (ARM7)连接的遥信输入前端抗干扰电路和遥控输出抗干扰电路。作为一实施例，所述 第一嵌入式处理器105是ARM7嵌入式处理器，其通过串行数据接口与上位机连接。所述第 二嵌入式处理器106为ARM9嵌入式处理器。所述第一嵌入式处理器105 (ARM7)通过通用 输入输出接口连接所述遥信输入前端抗干扰电路107和遥控输出抗干扰电路108。所述交 流输入前端调理电路101通过多路切换电路102连接所述A/D采样电路103。所述DSP数 字信号处理模块104通过高速串行总线连接所述第一嵌入式处理器105(ARM7)。所述第一 嵌入式处理器105 (ARM7)通过高速串行总线连接所述第二嵌入式处理器106 (ARM9)。
[0017] 本实用新型采用多CPU结构：采用1片TI的浮点DSP数字信号处理模块负责交流 量的米样和计算；米用1片ARM7负责遥信、遥控、状态指不等；米用1片ARM9专门负责实现 IEC61850 通讯。
[0018] 三片CPU的工作将整个装置分成三大模块，各大模块内部连接关系为：
[0019] 1、交流采样模块：18路交流量先送入交流输入前端调理电路；经调理电路调理 后，送入多路切换电路；经多路切换电路再送入A/D采样电路；经A/D采样电路最后送入 DSP数字信号处理模块由DSP进行数字分析计算。
[0020] 2、遥信遥控模块：24路遥信量先送入遥信输入前端抗干扰电路；经抗干扰电路 后，接入ARM7的通用输入输出口；由ARM7进行遥信扫描。
[0021] 10路遥控量，先由ARM7根据上位机指令，将输出信号送至通用输入输出口；通用 输入输出口再送往遥控输出抗干扰电路；最后输出成分、合信号。
[0022] 本模块还负责普通串行通讯，ARM7经RS232/RS485电路，送上位机。
[0023] 3、61850通讯模块：61850通讯由ARM9经以太网口，送上位机。
[0024] 以上3大模块相互之间的连接包括：交流采样模块经高速UART串行总线1，与 ARM7连接；ARM7通过高速UART串行总线2与ARM9连接。
[0025] 交流采样前端网络，对输入交流量进行高频滤波，去除毛刺；共18路交流量经多 路切换器，按采样频率要求依次送A/D保持采样电路进行采样。
[0026] 遥信输入电路，则设计了门槛电路，仅当输入信号超过60%遥信电压时，才合位有 效，大大增强其抗干扰能力。
[0027] 遥控电路为防止干扰情况下意外输出，设计有输出电源继电器，仅当遥控执行时 才会对输出继电器送电，确保误动不发生。
[0028] 为确保装置通讯方式的多样性，装置可以通过RS232\RS485、IEC61850以太网口 对外通讯。
[0029] 参见图2,下面介绍一下本实用新型各模块的功能，所述的配电终端是一种采集终 端，其功能主要包括：交流量的采集计算；遥信的采集，S0E事件记录；遥控；故障捕捉；FA 功能；通讯功能。
[0030] 1、DSP软件功能：
[0031] 软件功能内部连接为：先由DSP控制发出采样频率和控制多路切换；多路切换的 结果送A/D采样功能块，输出采样结果；采样结果送入原始数据缓存器；这些数据再送入计 算功能块，计算出电量数据；最后数据存入电量结果缓存器。
[0032] 软件功能主要工作包括：
[0033] 定时器设置，多路切换，使每周波对各交流通道采样64点，原始数据存入缓冲数 列。
[0034] 定时器采样频率能按计算得到的频率值进行实时调整。
[0035] 从原始数列中取出某通道64点数据，计算有效值；
[0036] 按设置的电压、电流对应关系,计算有功功率、无功功率；
[0037] 按设置的过流定值，判定线路故障，并报告过流状态；
[0038] 将所有这些交流计算量和故障状态点用高速UART通讯方式，送给ARM7。
[0039] 2、ARM7软件功能
[0040] 软件功能内部连接为：遥信扫描后送入实时数据库；数据库交通讯协议送出至上 位机或FA功能块；上位机或FA的遥控命令先送入数据库；由数据库在送到遥控输出功能 块去执行。
[0041] 软件功能工作包括：
[0042] 扫描遥信，保证S0E2ms的分辨率；
[0043] 高速UART 口与DSP进行通讯，将交流采样数据合并入整个装置的数据库。
[0044] 可按用户要求集成多种通用通讯协议，与上位机通讯，这些通讯协议包括⑶T、 IEC870-5-101、DNP3. 0 等；
[0045] 完成FA功能；
[0046] 高速UART 口与61850ARM9进行通讯，将整个数据库复制给ARM9 ;
[0047] 根据上位机、FA或ARM9通讯指令输出遥控；
[0048] 3、ARM9软件功能
[0049] 软件功能内部连接为：通过ARM7得到数据，送入面向对象的数据模型进行包装； 包装后送至MMS通讯模块；与上位主机通讯。
[0050] 软件功能工作包括：
[0051] 高速UART 口与ARM7通讯，取得整个数据库数据。
[0052] 按建模文件对数据库进行转换，使其按建模文件的要求进行对象化。
[0053] 完成IEC61850MMS及各层次通讯。
[0054] 下文对IEC61850的实现进行进一步描述。本专利采用第3方61850软件包。该 软件包运行于ARM9硬件平台，LINUX操作系统上。软件包实现了 61850各通讯层次。它 将IEC61850包括其较为复杂的丽S通讯部分作为一个功能库实现，用户仅需要对设备按 IEC61850规范的要求进行设备建模；并将设备需要通过IEC61850方式传送的数据发送给 61850功能库，此时软件包就能按此数据模型向61850CLIENT发送数据。因此使用该第3方 软件包实现IEC61850的关键在于对本配电终端进行61850建模，即对装置按面向对象的方 式对装置数据进行封装描述。
[0055] IEC61850-6对模型文件的格式、各部分编写规则进行了规范；
[0056] IEC61850-7-3、IEC61850-7-4对电力系统常用的设备及其常用的数据对象进行了 规范；
[0057] 对于本专利所涉配电终端，其建模文件按照上述规范编写，其主要框架结构如 下：
[0058] 〈逻辑设备LDx> 〈通讯〉 设备IP地址 设备通讯连接点S1 </通讯〉
[0059] 〈服务〉 0录树读写服务 数据对象定义 数据集定义 数据集读写 </服务〉 〈S1通讯连接点〉 〈逻辑设备1> 〈逻辑节点〇> 〈数据集1定义〉 〈数据集2定义〉 ? · · </逻辑'货点0> 〈逻辑节点1> 〈数据对象定义〉 具体数据对象个成员、属性等 </数据对象定义〉 〈数据对象定义> 具体数据对象个成员、属性等 </数据对象定义〉 〈数据对象定义〉 具体数据对象个成员、属性等 〈/数据对象定义〉 ? · · · · · </逻辑节点1> 〈逻辑节点2> 〈引用数据对象〉 具体数据对象实例，名称、属性等 </引用数据对象〉
[0060] 〈引用数据对象〉 具体数据对象实例，名称、属性等 〈/引用数据对象〉 〈引用数据对象〉 具体数据对象实例，名称、属性等 〈/引用数据对象〉 </逻辑节点2> 。。。。其他逻辑节点<=。。<= </逻辑设备1> </Sl通讯连接点〉 〈数据定义模板〉 〈数据对象〉 具体对象各成员、属性等 </数据对象〉 〈数据对象〉 具体对象各成员、属性等 〈/数据对象〉 〈数据对象〉 具体对象各成员、属性等 〈/数据对象〉 ....其他数据对象
[0061] 〈/数据定义模板〉
[0062] 本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用 新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实 施方式的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【权利要求】
1. 一种面向对象的配电终端，其特征在于，包括按以下顺序依次连接的交流输入前端 调理电路、A/D采样电路、DSP数字信号处理模块、第一嵌入式处理器、第二嵌入式处理器， 还包括分别与所述第一嵌入式处理器连接的遥信输入前端抗干扰电路和遥控输出抗干扰 电路。
2. 如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述第一嵌入式处理器通过串行数据接口 与上位机连接。
3. 如权利要求2所述的终端，其特征在于，所述第一嵌入式处理器通过通用输入输出 接口连接所述遥信输入前端抗干扰电路和遥控输出抗干扰电路。
4. 如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述交流输入前端调理电路通过多路切换 电路连接所述A/D采样电路。
5. 如权利要求1至4任一项所述的终端，其特征在于，所述DSP数字信号处理模块通过 高速串行总线连接所述第一嵌入式处理器。
6. 如权利要求1至4任一项所述的终端，其特征在于，所述第一嵌入式处理器通过高速 串行总线连接所述第二嵌入式处理器。
【文档编号】H02J13/00GK203840054SQ201320453418
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】孙列, 袁正平, 邱锡为, 周建雄, 陈漫红, 周建平 申请人:上海致达智利达系统控制有限责任公司, 国网上海市电力公司, 上海电力实业有限公司