專利名稱：內(nèi)嵌web服務(wù)器的智能脫扣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輸配電設(shè)備，涉及一種用于斷路器控制系統(tǒng)的內(nèi)嵌WEB服務(wù)器的智能脫扣器。
背景技術(shù)：
普通的斷路器控制系統(tǒng)一般通過在運行現(xiàn)場進行控制操作，難以實現(xiàn)遠程操作、遠程監(jiān)控、遠程數(shù)據(jù)采集等功能。而目前已有的通過現(xiàn)場總線對現(xiàn)場設(shè)備進行集中控制的方法，一般是通過外置式通信模塊與現(xiàn)場總線相連接，一方面使系統(tǒng)的安裝調(diào)試復(fù)雜化，另一方面由于現(xiàn)場總線長度的限制，使其遠程控制功能受到很大限制。而內(nèi)嵌現(xiàn)場總線的智能脫扣器以及可通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程控制的智能脫扣器現(xiàn)有技術(shù)目前尚未涉及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種遠程控制能力強，安裝調(diào)試效率高、費用低，運行可靠性好的內(nèi)嵌WEB服務(wù)器的智能脫扣器。
本發(fā)明的內(nèi)嵌WEB服務(wù)器的智能脫扣器包括一個主控板和一個通訊模塊；所述主控板中包括有主控板主控電路、電流/電壓采樣電路、開入量輸入電路和脫扣信號輸出電路；主控板主控電路通過電流/電壓采樣電路與外部電網(wǎng)的母線電壓/電流互感器連接；主控板主控電路通過開入量輸入電路與外部有源及無源開入量連接；主控板主控電路通過脫扣信號輸出電路與跳閘及繼電器輸出連接；主控板的顯示輸出部分通過一個顯示模塊連接顯示輸出裝置；所述通訊模塊包括有通訊模塊主控電路、CAN總線通訊電路和WEB服務(wù)通訊電路；通訊模塊主控電路通過CAN總線通訊電路接入主控板的通訊端，CAN總線通訊電路還與外部設(shè)備現(xiàn)場總線連接；通訊模塊主控電路通過WEB服務(wù)通訊電路與互聯(lián)網(wǎng)連接。
本發(fā)明由于在脫扣器中內(nèi)嵌了CAN總線和WEB服務(wù)通訊電路，大大提高了對設(shè)備的遠程控制能力，能支持工業(yè)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的連接，為大小區(qū)域的電網(wǎng)潮流控制提供通信平臺及資源共享平臺，在局域或廣域范圍內(nèi)，實現(xiàn)與主控中心進行數(shù)據(jù)交換功能，并能接收主控臺的指令，達到對電網(wǎng)運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制，有利于提高電力配網(wǎng)的自動化水平。


圖1是本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實施例的主控板主控電路原理圖；圖3是本發(fā)明實施例中主控板的電流/電壓采樣電路原理圖；圖4是本發(fā)明實施例中主控板的開入量輸入電路原理圖；圖5是本發(fā)明實施例中主控板的脫扣信號輸出電路原理圖；圖6是本發(fā)明實施例的通訊模塊主控電路原理圖；圖7是本發(fā)明實施例中通訊模塊的CAN總線通訊電路原理圖；圖8是本發(fā)明實施例中通訊模塊的Web服務(wù)通訊電路原理圖；圖9是本發(fā)明實施例中顯示模塊電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的內(nèi)嵌WEB服務(wù)器的智能脫扣器包括主控板、顯示模塊和通訊模塊幾個部分。主控板包括一個主控板主控電路和與之連接的電流/電壓采樣電路、開入量輸入電路、脫扣信號輸出電路。顯示模塊主控電路與主控板主控電路的顯示輸出部分連接。通訊模塊包括通訊模塊主控電路和與之連接的CAN總線通訊電路和WEB服務(wù)通訊電路，它由主控板主控電路的通訊端接入主控板。
圖2為主控板主控電路原理圖，其CPU采用快速高效的DSP控制器(TMS320LF2407A)，它內(nèi)含16通道A/D轉(zhuǎn)換，片內(nèi)高達32K字的FLASH程序存儲器，還集成串行通訊接口SCI，CAN2.0B模塊，40個可編程復(fù)用通用的輸入/輸出引腳GPIO，再加上40M的時鐘，使整個系統(tǒng)無需外擴程序存儲器和A/D轉(zhuǎn)換器就能滿足整個系統(tǒng)的要求，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。為了滿足系統(tǒng)對實時時鐘和電度量、定值存儲的要求，該電路特外擴了一鐵電存儲器FM3116，它不僅包括了可無限次擦寫、容量達2K字節(jié)的非易失性RAM，還集成有實時時鐘、Watchdog、事件計數(shù)器、電壓比較器(用于頻率測量)等。另外，根據(jù)需要還外擴了RAM芯片IS61LV6416和5V轉(zhuǎn)3.3V電壓芯片TPS77833D。圖中，1JR1為編程接口，可以通過該接口在出廠后方便地進行系統(tǒng)程序的更新。
主控板主控電路為主控板的核心部件，它負責(zé)采集各種模擬、數(shù)字信號，進行實時計算各種電量參數(shù)，為保護提供依據(jù)，根據(jù)要求進行負荷控制，為顯示提供必要的內(nèi)、外部信息，并接收顯示模塊、通訊模塊的指令，按照要求進行信息傳輸、設(shè)備控制等。
圖3為電流/電壓采樣電路原理圖。該電路將一次電壓、電流分別通過內(nèi)置的電壓互感器和外部的Rogowski電流互感器轉(zhuǎn)換成弱電流、電壓信號，再通過濾波整形、放大處理后送入CPU進行模擬量采集，同時相電流A、B、C、N疊加產(chǎn)生接地電流信號用于接地保護判斷；A相電壓通過比較器跟隨后送入鐵電自帶的電壓比較器，有效地減小輸出阻抗，經(jīng)DSP的外部中斷XINT1進行頻率測量。系統(tǒng)采用Rogowski線圈能滿足大范圍電流變化的要求，系統(tǒng)對同一路電流分大、小兩個量程采樣，這樣既可以滿足大電流保護的范圍要求，又可以兼顧正常情況下的測量精度。A/D速度高達38,400次/s，利用過采樣技術(shù)使10位AD控制器的測量精度達到0.2級，并經(jīng)FFT變換計算出31次諧波分量。放大器采用TI公司的TLV2264A，該芯片具有規(guī)對規(guī)、低噪聲、低輸入偏移電流電壓特性，能滿足高精度采樣的要求。
圖4為開入量輸入電路圖，系統(tǒng)分有源和無源兩種接入方式對于斷路器內(nèi)部數(shù)字信號的采樣采用無源接入方式，無需提供外部電源即可采集；而對于斷路器外部數(shù)字信號，因為可能存在距離長、干擾強等不利因素，本發(fā)明特增加了4路有源開入量。電路采用光電耦合的方式濾除外電路對系統(tǒng)可能產(chǎn)生的干擾。本電路不僅能作為普通的數(shù)字量采集，還能通過方便的編程來完成客戶的特殊需求，如作為備自投、區(qū)域連鎖的判斷依據(jù)之一，與繼電器配合用于告警、故障的輸出等。
DSP數(shù)字量輸出見圖5，CPU的弱電流信號不足以驅(qū)動繼電器和磁通變換器，本發(fā)明采用集成7路達林頓管的ULN2003A來放大CPU信號，驅(qū)動6路繼電器和1路內(nèi)置揚聲器；跳閘回路的光電耦合器不僅具有信號驅(qū)動的作用，還兼有使能的作用，這保證系統(tǒng)在上電和非正常狀態(tài)不會造成系統(tǒng)誤動作，該電路的放大同樣采用達林頓管BD681，上千倍的放大能力使整個跳閘時間控制在幾個毫秒內(nèi)完成，這為及時切斷故障電流，避免擴大故障范圍贏得時間；同時電路中的TRIPMONITE引腳負責(zé)判斷跳閘回路完整性，當(dāng)回路斷線時，該引腳被拉低，反之則變高。
圖2、3、4、5一起構(gòu)成主控板的整個系統(tǒng)，負責(zé)整個系統(tǒng)的信號采集、FFT變換、并完成保護判斷、動作，電流電壓、頻率、功率、電度以及各次諧波的測量，系統(tǒng)內(nèi)部故障判斷，并完成與顯示模塊、通訊模塊的通訊，是整個系統(tǒng)的核心元件。
圖6為通訊模塊主控電路原理圖，它同樣采用TMS320LF2407A控制器和IS61LV6416，SN74AHCIG08和SN74AHC138完成地址空間譯碼，MAX706T作為系統(tǒng)的看門狗在CPU不能正常運行時及時復(fù)位。本電路集成有CAN和Internet通訊軟件，并內(nèi)置TCP/IP、UDP和MODBUS等協(xié)議，通過CAN現(xiàn)場總線負責(zé)完成對主控模塊各種數(shù)據(jù)的采集，并經(jīng)過Internet接口傳輸至Internet。
圖7為CAN總線通訊電路原理圖，該電路采用CAN收發(fā)器SN65HVD251，快速光耦6N137能可靠地將輸入和輸出之間進行隔離，通訊速度最快達到10Mbps。主模塊和通訊模塊都集成有CAN現(xiàn)場總線，這樣不僅可以在兩個模塊之間傳輸數(shù)據(jù)，也可以利用該現(xiàn)場總線與監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊。
圖8為Web服務(wù)通訊電路原理圖，通過外擴CS8900A以太網(wǎng)控制器使其具有網(wǎng)絡(luò)功能，內(nèi)置TCP/IP、UDP協(xié)議和CAN2.0B現(xiàn)場總線，使通訊模塊一方面能與主控模塊進行通訊，又可以方便地接入Internet。以太網(wǎng)耦合器E2023可靠地將內(nèi)、外部電路進行隔離，保證干擾不會通過以太網(wǎng)進入Web服務(wù)器模塊。
圖9為顯示模塊電路原理圖，包括主控電路、鍵盤、指示燈、液晶接口等，該電路采用ST公司的DS80C320單片機和PSD913F2控制器作為最小系統(tǒng)，獨立的單片機確保顯示不影響主控模塊，使主控模塊能夠?qū)崟r完成每項功能；MAX705為系統(tǒng)提供看門夠服務(wù)，LPS76333向顯示模塊背光提供電源，并采用DS80C320的I/O引腳進行使能控制，這樣可根據(jù)現(xiàn)場要求點亮或熄滅背光，延長液晶模塊的使用時間；X4是液晶接口，系統(tǒng)采用大容量240×160點陣圖形液晶模塊，大大減少了顯示模塊的輔助電路，使系統(tǒng)不僅能顯示漢字，還能輸出實時采樣的波形。顯示模塊和主控模塊之間采用TTL電平進行通訊，無需任何通訊收發(fā)器芯片，簡單可靠，協(xié)議采用標準的MODBUS，使系統(tǒng)可以方便地兼容其它的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)嵌WEB服務(wù)器的智能脫扣器，其特征是它主控板中包括有主控板主控電路、電流/電壓采樣電路、開入量輸入電路和脫扣信號輸出電路；主控板主控電路通過電流/電壓采樣電路與外部電網(wǎng)的母線電壓/電流互感器連接；主控板主控電路通過開入量輸入電路與外部有源及無源開入量連接；主控板主控電路通過脫扣信號輸出電路與跳閘及繼電器輸出連接；所述通訊模塊包括有通訊模塊主控電路、CAN總線通訊電路和WEB服務(wù)通訊電路；通訊模塊主控電路通過CAN總線通訊電路接入主控板的通訊端，CAN總線通訊電路還與外部設(shè)備現(xiàn)場總線連接；通訊模塊主控電路通過WEB服務(wù)通訊電路與互聯(lián)網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)嵌WEB服務(wù)器的智能脫扣器，其特征是主控板的顯示輸出部分通過一個顯示模塊連接顯示輸出裝置。
全文摘要
本發(fā)明屬于輸配電設(shè)備，涉及一種用于斷路器控制系統(tǒng)的內(nèi)嵌WEB服務(wù)器的智能脫扣器。包括一個主控板和一個通訊模塊；所述主控板中包括有主控板主控電路、電流/電壓采樣電路、開入量輸入電路和脫扣信號輸出電路；所述通訊模塊包括有通訊模塊主控電路、CAN總線通訊電路和WEB服務(wù)通訊電路；通訊模塊主控電路通過CAN總線通訊電路接入主控板的通訊端，CAN總線通訊電路還與外部設(shè)備現(xiàn)場總線連接；通訊模塊主控電路通過WEB服務(wù)通訊電路與互聯(lián)網(wǎng)連接。本發(fā)明提高了對配電設(shè)備的遠程控制能力，能支持工業(yè)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的連接，有利于提高電力配網(wǎng)的自動化水平。
文檔編號H02H3/00GK1674380SQ200510038539
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者蔡彬, 張杭, 田友明 申請人:大全集團有限公司