一种智能变电站测控单元的状态实时监测装置的制作方法

1.本发明涉及智能变电站技术领域，尤其涉及一种智能变电站测控单元的状态实时监测装置。


背景技术：

2.智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。
3.电力设备在制造中存在的缺陷，或者长时间的运行中经受电、热、机械的负荷作用以及在自然环境(气压、气温、湿度、污秽和自然灾害等)的影响下，都容易引起设备的老化、磨损，这将使得电力设备的性能和可靠性慢慢下降，电力设备故障率将大大提高，从而危及电气设备的安全运行，因此需要对这些设备的状态进行实时监测。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本技术提出了一种智能变电站测控单元的状态实时监测装置。
5.为了实现上述目的，本技术提出了一种智能变电站测控单元的状态实时监测装置，包括箱体，箱体的正面设置有触摸显示屏，箱体的内腔中位于触摸显示屏的背部位置设置有母板，箱体内腔的上下两侧内壁均设置有固定板，两个固定板之间分别插接有电源板、开入开出板、模拟信号采集板、核心板及工控机板，且电源板、开入开出板、模拟信号采集板、核心板及工控机板均与母板电连接；箱体上设置有多个不同的信号接口，信号接口包括模拟信号接口、开关信号接口、rs232串口及以太网口，其中，模拟信号接口与模拟信号采集板相连接，开关信号接口与开入开出板相连接，rs232串口以及以太网口均与工控机板相连接；核心板用于将模拟信号转换为数字信号，并将开关信号以及数字信号打包通过以太网发送给工控机板，工控机板用于把接收到的数据进行存储，并在触摸显示屏上显示信号的波形曲线并对超出阈值的信号发出预警。
6.在一些实施例中，母板通过五排接线端子分别与电源板、开入开出板、模拟信号采集板、核心板及工控机板相连接。
7.在一些实施例中，两个固定板相对一侧均设置有等间距分布的插槽，电源板、开入开出板、模拟信号采集板、核心板及工控机板的上下两端均设置有与插槽配合使用的插边。
8.在一些实施例中，开入开出板包括八路开入通道和八路开出通道来满足多路开关状态的采集以及状态控制信号的发出。
9.在一些实施例中，核心板由a/d转换模块、fpga模块、arm模块和以太网模块构成。
10.在一些实施例中，工控机板还用于将数据发送至后台服务器。
11.在一些实施例中，信号接口还包括usb接口，usb接口与工控机板相连接。
12.在一些实施例中，箱体的背部设置有可拆卸的盖板。
13.在一些实施例中，箱体的两侧壁均设置有散热网板。
14.本技术的该方案的有益效果在于上述智能变电站测控单元的状态实时监测装置，具有丰富的信号接口，能够适应各种电气设备的不同信号采集传感器的接入，对于不同的电气设备具有通用性，本装置通过以太网口可以连接到交换机接入到变电站通信网络，实现数据上传后台服务器和不同间隔ied的互操作性。
附图说明
15.图1示出了实施例中智能变电站测控单元的状态实时监测装置的结构示意图。
16.图2示出了实施例中智能变电站测控单元的状态实时监测装置的分解示意图。
17.图3示出了实施例中智能变电站测控单元的状态实时监测装置的内部结构示意图。
18.图4示出了实施例中各电路板与母板之间的信号传递以及供电示意图。
19.图5示出了实施例中智能变电站测控单元的状态实时监测装置的原理示意图。
20.附图标记：1-箱体；2-触摸显示屏；3-usb接口；4-散热网板；5-盖板；6-固定板；7-电源板；8-开入开出板；9-模拟信号采集板；10-核心板；11-工控机板；12-模拟信号接口；13-开关信号接口；14-rs232串口；15-以太网口；16-母板；17-插槽。
具体实施方式
21.下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的说明。
22.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
23.如图1-5所示，本技术所涉及的智能变电站测控单元的状态实时监测装置包括箱体1，箱体1由铝合金材料制成，且箱体1为一体式结构，这样便提高了装置的稳定性、抗干扰性和便携性，箱体1的背部设置有可拆卸的盖板5，具体地，盖板5与箱体1之间通过螺钉固定连接，便于对盖板5进行拆卸与安装，从而便于对箱体1内部进行检修，箱体1的两侧壁均设置有散热网板4，有利于对箱体1内部进行通风散热，箱体1的正面设置有触摸显示屏2，箱体1的内腔中位于触摸显示屏2的背部位置设置有母板16，箱体1内腔的上下两侧内壁均设置有固定板6，两个固定板6之间分别插接有电源板7、开入开出板8、模拟信号采集板9、核心板10及工控机板11，且电源板7、开入开出板8、模拟信号采集板9、核心板10及工控机板11均与母板16电连接；在本实施例中，母板16通过五排48针端子分别与电源板7、开入开出板8、模拟信号采集板9、核心板10及工控机板11相连接，母板16上的电路连线由信号通道和电源通道构成，其中，信号通道负责各种信号的板间传递；电源通道用于将电源板7的供电引向开入开出板8、模拟信号采集板9、核心板10、工控机板11及触摸显示屏2。
24.在本实施例中，两个固定板6相对一侧均设置有等间距分布的插槽17，电源板7、开入开出板8、模拟信号采集板9、核心板10及工控机板11的上下两端均设置有与插槽17配合使用的插边，通过固定板6上插槽17的设置，便于各个模块化的功能电路板的装拆，且方便
功能扩充和维修升级，另外通过母板16的连接将装置的功能集成化，减小了装置体积，提高了运行效率。
25.箱体1上设置有多个不同的信号接口，在本实施例中，信号接口包括三个usb接口3、一个模拟信号接口12、一个开关信号接口13、一个rs232串口14及一个以太网口15，三个usb接口3设置于箱体1的正面，模拟信号接口12、开关信号接口13、rs232串口14及以太网口15设置于箱体1的背面，其中，模拟信号接口12与模拟信号采集板9相连接，开关信号接口13与开入开出板8相连接，rs232串口14、usb接口3以及以太网口15均与工控机板11相连接。通过各个信号接口的设置，该装置能够接入各种监测不同电气设备的不同信号传感器，可以用来在线监测各种电气设备，对于不同的电气设备具有通用性。另外本装置通过以太网口15可以连接到交换机接入到变电站通信网络，实现数据上传后台服务器和不同间隔ied(智能电子设备)的互操作性。
26.变电站测控单元的局部放电、变压器温度信号、gis中sf6气体微水和压力信号经过传感器转化为电信号后通过rs232转换后直接接到工控机板11的rs232串口14上，变电站测控单元的断路器分合闸状态和变压器有载调压开关状态经过开入开出板8预处理后发送到核心板10中arm的相应引脚上，变电站测控单元的断路器的三相位移信号、线圈电流、储能电机电流、机械振动信号经过模拟信号接口12接入装置，这些模拟信号首先在模拟信号采集板9中进行滤波调压预处理，然后发送到核心板10中的a/d转换模块进行a/d转换变成数字量，再在核心板10中fpga的控制下发送到arm中，核心板10中的arm用于将接收到的所有开关信号和模拟信号转换后的数字量进行打包通过以太网发送给工控机板11，工控机板11把接收到的数据进行本地存储和初步分析，并在其触摸显示屏2上显示信号的波形曲线并对超出阈值的信号发出预警，工控机板11还将数据发送至后台服务器。为防止工控机板11发生死机，工控机板11还会定时向核心板10发送信号，由核心板10监测工控机板11是否保持正常工作。
27.模拟信号采集板9中可以采集的模拟信号包括电流信号和电压信号，电流信号首先需要通过霍尔传感器转换成电压信号，电压模拟量通过滤波和调压之后送入核心板10转换成数字量。
28.开入开出板8设计了八路开入通道和八路开出通道来满足多路开关状态的采集以及状态控制信号的发出，开入电路主要作用是采集断路器分合闸状态等开关量，开出信号的作用是发出控制命令来控制变电站现场风扇电源的通断等操作。
29.电源板7采用工业级的模块电源作为电源板7的基本元件，能够实现交直流转换以及不同电压的dc/dc转换，具有安全性高、功率大、功耗小、噪声低、输出过载保护等特性，电源板7通过与母板16的接口将电流送入母板16的供电通道，为整个装置供电。
30.核心板10的主要功能是将模拟信号转换为数字信号并将开关信号以及数字信号打包通过以太网发送给工控机板11，该核心板10采用arm作为cpu，fpga作为协处理器，由a/d转换模块、fpga模块、arm模块和以太网模块构成。
31.其中，a/d转换模块主要作用是将来自模拟信号采集板9的模拟量信号转换成数字量，便于后面传输和存储。
32.fpga模块的主要功能为控制a/d转换、数据排序、数据并行发送和中断信号发送，由fpga发送配置信号来设置ad转换模块完成a/d转换工作，当一次转换工作结束后，fpga将
按照fifo(先进先出)的方式对数据进行排序，这有利于后面的arm组报和数据发送。排序完成后，fpga将发送中断信号给arm通知其接收数据，fpga和arm之间设置了十六位并行数据总线，可以进行快速的大量数据传输。arm接收到中断信号后返回读取信号和片选信号之后能够通过十六位数据总线接收数据。接收结束之后，fpga将接着对下一轮采样数据排序，并发出中断信号，然后等待arm接收。
33.arm模块的主要工作是接收来自fpga的数据并组报进行发送。arm在接收到来自fpga的中断信号之后将停止目前的工作开始接收数据并存放于sram中，接收满十次之后将数据组成以太网帧发送给以太网芯片通过以太网传给工控机板11。
34.以太网模块传输数据可以有效地抵抗电磁干扰，具有数据传送速率快，信号衰减低等优点。
35.本技术所涉及的智能变电站测控单元的状态实时监测装置具有以下优点：
36.(1)具有丰富的信号接口，能够适应各种电气设备的不同信号采集传感器的接入，对于不同的电气设备具有通用性，本装置通过以太网口可以连接到交换机接入到变电站通信网络，实现数据上传后台服务器和不同间隔ied的互操作性。
37.(2)通过固定板上插槽的设置，便于各个模块化的功能电路板的装拆，且方便功能扩充和维修升级，另外通过母板的连接将装置的功能集成化，减小了装置体积，提高了运行效率。
38.(3)本装置实现了开关量的采集和对外发出开出信号、a/d转换、模拟信号数字化后的排序和组包发送，有利于对设备进行实时监测，并发出预警，大大提高了设备运行的安全性，且为防止工控机板发生死机，工控机板还会定时向核心板发送信号，由核心板监测工控机板是否保持正常工作。
39.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。