基于嵌入式多arm的配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于嵌入式多ARM的配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端。
【背景技術(shù)】
[0002]配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端裝置(簡(jiǎn)稱DTU)是整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元，它具有配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的采集、故障信息和遙信變位信息的保存、切斷配電網(wǎng)故障區(qū)域供電、保障非故障區(qū)域的供電、與配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行信息交換等功能。實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的監(jiān)控，而且針對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行情況和故障情況，接受監(jiān)控主站的遙控命令，通過遠(yuǎn)程遙控操作來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
[0003]上世紀(jì)遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)主要依據(jù)51系列單片機(jī)，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的要求。近年來(lái)雖然出現(xiàn)了 ARM+DSP結(jié)構(gòu)的配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端，但是其在設(shè)備穩(wěn)定性能和通信方面的發(fā)展卻并不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求。電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大的、瞬變的多輸入多輸出系統(tǒng)，為了保證其安全運(yùn)行，需要實(shí)時(shí)地檢測(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的不正常狀態(tài)及故障狀態(tài)，通知運(yùn)行人員或者在本地快速地進(jìn)行控制和處理。電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制的參數(shù)要求實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，不僅包括頻率、電壓、電流、有功、無(wú)功、諧波分量、序分量等，還有些采集的特征量頻率變化快而且復(fù)雜，如暫態(tài)突變量、高頻故障行波等，普通的采集處理方式對(duì)多路進(jìn)行計(jì)算時(shí)，就會(huì)顯得吃力甚至難以實(shí)現(xiàn)。
[0004]綜上所述，目前配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端裝置硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)存在以下問題:基于ARM+DSP的硬件設(shè)計(jì)方式中兩個(gè)CPU不兼容，需要設(shè)計(jì)通信接口電路；在功能任務(wù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，DSP只負(fù)責(zé)完成遙測(cè)量的采集，ARM處理器需要完成包括遙信、遙控、通信等多個(gè)功能，ARM處理器任務(wù)多、負(fù)擔(dān)重；配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端DTU設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種信息采集精確、兼容性穩(wěn)定性高的基于嵌入式多ARM處理器的配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端，三片ARM芯片各司其職，相互協(xié)作，保證了每片ARM芯片都可以高效的利用，使系統(tǒng)更加高效快速的工作，DTU設(shè)備信息采集的準(zhǔn)確性、事故判斷和處理的準(zhǔn)確性以及設(shè)備自身運(yùn)行的穩(wěn)定性等都得到了顯著提高。
[0006]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]一種基于嵌入式多ARM的配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端，包括:
[0008]DTU遙測(cè)遙信遙控模塊，用于采集輸電線路遙測(cè)量和遙信變位信息，并控制繼電器的開合；
[0009]通信模塊，一端與區(qū)域監(jiān)控主站連接，另一端通過CAN總線與DTU遙測(cè)遙信遙控模塊連接，實(shí)現(xiàn)信息傳輸；
[0010]人機(jī)交互模塊，與通信模塊連接，用于實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和信息顯示；[0011 ] 所述DTU遙測(cè)遙信遙控模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊各由一片ARM處理器作為控制核心，構(gòu)成多ARM結(jié)構(gòu)，其中，
[0012]所述DTU遙測(cè)遙信遙控模塊包括ARM測(cè)控控制器及分別與ARM測(cè)控控制器連接的DTU遙測(cè)單元、DTU遙信單元和DTU遙控單元；
[0013]所述通信模塊包括ARM通信控制器，該ARM通信控制器設(shè)置有多種通訊接口 ；
[0014]所述人機(jī)交互模塊包括ARM顯示控制器、鍵盤和顯示面板，所述鍵盤和顯示面板分別與ARM顯示控制器連接，所述ARM顯示控制器通過RSS232與通信模塊連接。
[0015]所述DTU遙測(cè)單元包括依次連接的電壓電流互感器和信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路通過數(shù)據(jù)端口與ARM測(cè)控控制器連接。
[0016]所述DTU遙信單元包括依次連接的第一光電隔離器和總線收發(fā)器，遙信變位信息經(jīng)第一光電隔離器變換后，經(jīng)總線收發(fā)器傳輸給ARM測(cè)控控制器。
[0017]所述DTU遙控單元包括依次連接的鎖存器、第二光電隔離器和功率繼電器，所述鎖存器接收ARM測(cè)控控制器的遙控信號(hào)，經(jīng)第二光電隔離器隔離輸出給功率繼電器，控制繼電器動(dòng)作。
[0018]所述通訊接口包括串口 RS232、串口 RS485、10/100M以太網(wǎng)和GPRS通訊接口。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、采用嵌入式多ARM架構(gòu)，所使用的三片ARM芯片分別作為測(cè)控模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊的主控芯片，三片ARM芯片各司其職，協(xié)同工作，且具有很好的數(shù)據(jù)兼容性，保證了信息采集的精確性，事故處理操作的準(zhǔn)確性和通信的兼容性、穩(wěn)定性；
[0021]2、在通信模塊的ARM芯片上可以構(gòu)建基于嵌入式操作系統(tǒng)μ C/0S-1I和通信協(xié)議組的軟件平臺(tái)，在該軟件平臺(tái)下設(shè)計(jì)功能任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了兼容不同通信網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，并能轉(zhuǎn)發(fā)通信網(wǎng)絡(luò)上智能設(shè)備的報(bào)文信息，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的基于ARM+DSP的硬件設(shè)計(jì)方式中兩個(gè)CPU不兼容，在功能任務(wù)實(shí)現(xiàn)時(shí)DSP只負(fù)責(zé)完成遙測(cè)量的采集，ARM處理器需要完成包括遙信，遙控，通信等多個(gè)功能，ARM處理器任務(wù)多、負(fù)擔(dān)重等軟硬件設(shè)計(jì)問題；
[0022]3、本實(shí)用新型提高了配電自動(dòng)化饋線終端裝置的精確、高效和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型裝置所在分布式系統(tǒng)的通信鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種基于嵌入式多ARM的配電網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端，包括DTU遙測(cè)遙信遙控模塊1、通信模塊2和人機(jī)交互模塊3，DTU遙測(cè)遙信遙控模塊1、通信模塊2、人機(jī)交互模塊3各由一片ARM處理器作為控制核心，構(gòu)成多ARM結(jié)構(gòu)。DTU遙測(cè)遙信遙控模塊I在其核心ARM微處理器的控制下，采集遙測(cè)信息、遙信變位信息和下達(dá)遙控信息，遙信變位信息包括開關(guān)位置信號(hào)、彈簧儲(chǔ)能信號(hào)、接地開關(guān)信號(hào)和工作電源失電信號(hào)等；通信模塊2在其核心ARM微處理器的控制下負(fù)責(zé)完成DTU終端與區(qū)域監(jiān)控主站之間的信息交換；人機(jī)交互模塊3在其核心ARM微處理器的控制下實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改和顯示等功能。三個(gè)ARM處理器分別負(fù)責(zé)信息采集、通信和輸入顯示功能，各司其職，相互協(xié)作，使得配電網(wǎng)自動(dòng)化饋線裝置運(yùn)行更加穩(wěn)定。
[0027]DTU遙測(cè)遙信遙控模塊I包括ARM測(cè)控控制器11、DTU遙測(cè)單元12、DTU遙信單元13和DTU遙控單元14，ARM測(cè)控控制器11包含第一 ARM處理器、高速AD芯片、JTAG接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、CAN總線接口和存儲(chǔ)單元，DTU遙測(cè)單元12 —端與輸電線路耦接，另一端連接ARM測(cè)控控制器11，用于采集交流模擬量傳輸給ARM測(cè)控控制器，ARM測(cè)控控制器根據(jù)交流模擬量獲得遙測(cè)量并保存；DTU遙信單元13與ARM測(cè)控控制器11連接，用于在ARM測(cè)控控制器11控制下，采集遙信量；DTU遙控單元14與ARM測(cè)控控制器11連接，用于接收從ARM測(cè)控控制器11發(fā)出的遙控信號(hào)控制繼電器動(dòng)作。DTU遙測(cè)單元12單獨(dú)使用一個(gè)數(shù)據(jù)總線16與ARM測(cè)控控制器11鏈接，DTU遙信單元13、DTU遙控單元14通過同一數(shù)據(jù)總線15與ARM測(cè)控控制器11連接，ARM測(cè)控控制器通過74HC138譯碼器作為片選信號(hào)，來(lái)控制數(shù)據(jù)總線的占用情況。
[0028]DTU遙測(cè)單元12包括依次連接的電壓電流互感器121和信號(hào)調(diào)理電路122，通過數(shù)據(jù)總線ARM測(cè)控控制器11連接。電壓電流互感器121包括配置6路電流互感器和3路電壓互感器，通過與輸電線路“耦接”獲得可測(cè)量的電壓、電流模擬量。電壓電流回路經(jīng)PT、CT隔離變換后進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路中，信號(hào)調(diào)理電路由精密、低噪聲、低輸入偏置運(yùn)算放大器組成，將電壓電流信號(hào)調(diào)節(jié)到合適的范圍后，通過數(shù)據(jù)總線送入ARM測(cè)控控制器11，有ARM測(cè)控控制器中的16位高速高精度AD芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，結(jié)果從SPI接口送給ARM處理器，并使用FFT算