一種中壓開關(guān)用智能單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種中壓開關(guān)用智能單元，屬于智能配電網(wǎng)中開關(guān)設(shè)備的智能裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)設(shè)備作為電網(wǎng)中控制、保護的重要執(zhí)行元件和關(guān)鍵設(shè)備，是電能傳輸?shù)幕局?，其動作的可靠性、穩(wěn)定性及實時性直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備的一二次設(shè)備相對獨立，驅(qū)動控制模塊種類繁雜，功能單一，無通用性，無自我感知能力，與電網(wǎng)的交互功能有限，不能支撐智能電網(wǎng)的優(yōu)化控制和運行。
[0003]近年來，隨著智能配電網(wǎng)概念的深化與推廣，中壓開關(guān)設(shè)備也開始向智能化方向發(fā)展，已有多種中壓斷路器智能裝置產(chǎn)品投入市場，典型的有ABB公司的智能裝置RBX615及MDC4智能監(jiān)控單元。但這些智能裝置普遍存在功能單一，接口不統(tǒng)一，通用性不強。隨著開關(guān)設(shè)備智能化、小型化發(fā)展，高集成度、小安裝尺寸、功能完善的智能裝置是智能配電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展的一個趨勢，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種中壓開關(guān)用智能單元，以解決現(xiàn)有中壓開關(guān)設(shè)備的智能裝置存在功能單一、接口不統(tǒng)一以及通用性不強的問題。
[0005]本實用新型為解決上述技術(shù)問題而提供一種中壓開關(guān)用智能單元，該智能單元包括核心模塊以及與其連接的模擬信號模塊、數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊和通訊模塊，所述核心模塊采用ADSP芯片+FPGA芯片架構(gòu)，ADSP芯片與FPGA芯片連接。
[0006]所述核心模塊還包括與ADSP芯片連接的存儲單元。
[0007]所述模擬信號模塊為兩片8通道AD采樣芯片搭建的信號調(diào)理采集模塊。
[0008]所述的數(shù)字信號輸入模塊的輸出端與核心模塊的輸入端連接，采用光電隔離芯片，用于將外部高電壓開關(guān)量信號轉(zhuǎn)化為設(shè)定電壓的數(shù)字信號。
[0009]所述的通訊模塊包括以太網(wǎng)口、RS485接口、RS232接口和USB接口。
[0010]所述核心模塊上還連接有電源模塊、RTC時間模塊和時鐘模塊，分別用于為智能單元提供電源、系統(tǒng)時間和時鐘頻率。
[0011]所述的智能單元還包括溫升監(jiān)測模塊、人機界面模塊和溫濕度檢測模塊，所述溫升監(jiān)測模塊、人機界面模塊和溫濕度檢測模塊均通過RS485接口與核心模塊連接。
[0012]所述的人機界面模塊為工業(yè)串口觸摸屏。
[0013]所述的溫升監(jiān)測模塊包括CT取電模塊、無線發(fā)送接收模塊和串口通信模塊。
[0014]本實用新型的有益效果是:本實用新型的中壓開關(guān)用智能單元采用可運行嵌入式實時操作系統(tǒng)的ADSP+FPGA架構(gòu)作為核心模塊，并設(shè)計與核心模塊相連的模擬信號模塊、數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊和通訊模塊，通過模擬信號實現(xiàn)對電能參數(shù)的實時監(jiān)測及繼電保護，通過數(shù)字信號輸入模塊實現(xiàn)對開關(guān)設(shè)備的各開關(guān)量信號的監(jiān)測，通過數(shù)字信號輸出模塊實現(xiàn)對各控制信號的輸出。本實用新型構(gòu)型簡潔，采用的接口統(tǒng)一，實現(xiàn)了中壓開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、電能測量、驅(qū)動控制、繼電保護和通訊功能，功能完備，有利支撐了中壓開關(guān)設(shè)備的智能化。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型中壓開關(guān)用智能單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0017]本實用新型的中壓開關(guān)用智能單元采用基于可運行嵌入式實時操作系統(tǒng)的ADSP+FPGA架構(gòu)構(gòu)成的核心模塊，如圖1所示，該智能單元包括核心模塊以及與核心模塊連接的模擬信號模塊、數(shù)字信號輸入模塊、數(shù)字信號輸出模塊和通訊模塊，其中核心模塊以ADSP+FPGA架構(gòu)外加DDR2、NOR FLASH、SPI FLASH等存儲芯片構(gòu)成，ADSP芯片擁有雙核特點，在核O上主要運行uClinux操作系統(tǒng)，在核I上主要運行繼電保護算法程序；FPGA芯片用于實現(xiàn)各種邏輯運算，以及采集數(shù)字信號輸入和控制數(shù)字信號輸出。核心模塊根據(jù)模擬信號模塊和數(shù)字信號輸入模塊采集的信號進行處理，生成相應(yīng)的控制信號通過數(shù)字輸出模塊、模擬信號模塊輸出。該智能單元還包括與核心模塊連接的電源模塊、RTC時間模塊和時鐘模塊，以及通過通訊模塊連接的溫升監(jiān)測模塊、人機界面模塊和溫濕度監(jiān)測模塊。下面對各模塊進行說明。
[0018]模擬信號模塊與核心模塊連接，用于將輸入的模擬信號調(diào)理采樣后輸入到核心模塊，本實施例中采用兩片各8通道AD采樣芯片為主搭建的信號調(diào)理采集模塊，信號經(jīng)過調(diào)理采集后輸入到核心模塊處理，該智能單元所處理的模擬信號主要有:a、三相位移傳感器信號、電壓電流傳感器信號、溫濕度傳感器信號，實現(xiàn)對開關(guān)設(shè)備的機械狀態(tài)的在線監(jiān)測和保護控制山、電子式電壓電流互感器信號，實現(xiàn)對電能參數(shù)的實時監(jiān)測及繼電保護。
[0019]數(shù)字信號輸入模塊輸出端與核心模塊的輸入端連接，用于通過采用光電隔離芯片將外部高電壓開關(guān)量信號轉(zhuǎn)化為3.3V數(shù)字信號輸入到核心模塊，實現(xiàn)對開關(guān)設(shè)備和電動底盤車位置監(jiān)測、就地控制信號輸入以及外部閉鎖聯(lián)鎖的輸入等，主要開關(guān)量信號有:斷路器的分合位置信號、底盤車工作/試驗位置信號、彈簧已儲能信號、外部聯(lián)鎖輸入信號、斷路器就地分合閘命令、底盤車就地搖出搖入命令和就地/遠方切換信號。
[0020]數(shù)字信號輸出模塊的輸入端與核心模塊的輸出端連接，用于接收來自核心模塊的控制信號，經(jīng)光電隔離后控制繼電器或MOS管輸出，具體輸出信號包括:開關(guān)設(shè)備的分合閘控制、底盤車搖入搖出控制、儲能電機保護控制和祛潮加熱器風扇控制。
[0021]通訊模塊與核心模塊連接，用于為整個智能單元提供通訊支持，具備以太網(wǎng)口、RS485、RS232、USB等接口。本實施例中的通訊模塊包括2個以太網(wǎng)口、I個RS485接口、I個RS232接口、I個USB接口，其中網(wǎng)口能夠與上一級監(jiān)控平臺連接，RS485接口連接溫升監(jiān)測模塊、工業(yè)串口觸摸屏、溫濕度監(jiān)測模塊，RS232用于系統(tǒng)調(diào)試。
[0022]電源模塊與核心模塊中的ADSP芯片連接，用于為整個智能單元提供電源，可采用AC/DC模塊實現(xiàn)交直流的轉(zhuǎn)換，DC/DC芯片或模塊實現(xiàn)不同電壓等級的轉(zhuǎn)換。
[0023]RTC時間模塊與核心模塊中的ADSP芯片連接，用于為智能單元提供系統(tǒng)時間，在有外部3.3V電源時，電