基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置的制造方法
【专利摘要】一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器；所述嵌入式主板为双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板相连接；所述模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；所述电源板为整个装置供电。消弧线圈控制器装置能实现调匝式消弧线圈、8421式消弧线圈的控制功能，同时具备单相接地故障选线功能、高采样率的故障录波功能。本实用新型技术成熟、可靠性高。
【专利说明】
基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置
技术领域
[0001]本实用新型属于一种电力设备，具体涉及一种消弧线圈控制器装置，适用于3?66kV小电流接地电网。消弧线圈控制器装置能实现调匝式消弧线圈、8421式消弧线圈的控制功能，同时具备单相接地故障选线功能、高采样率的故障录波功能。
【背景技术】
[0002]随着我国配电网的不断发展，以及电力电缆线路的增多，配电网系统的电容电流不断增大，消弧线圈的使用越来越多。
[0003]目前我国消弧线圈控制器装置水平参差不齐，硬件平台存在一些问题，主要包括:接口固定不易扩展，而且板卡插错时容易烧毁;数据传输速度慢，数据采样率低;抗干扰能力差等。这些问题影响了消弧线圈控制器装置的控制性能、影响装置的单相接地故障判断准确性、影响装置的功能扩展。随着用户对设备的安全性、稳定性提出更好的要求，现场迫切需要一种更高性能的消弧线圈控制器装置。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是在现有技术上对消弧线圈控制装置进行改造，提出了一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，填补了国内外相关技术领域的空白。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]—种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、彩色液晶显示器;其特征为:
[0007]所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与采集板、输出板相连接；
[0008]所述模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换；
[0009]所述电源板为整个装置供电；
[0010]所述彩色液晶显示器接收嵌入式主板显示信息实时显示；
[0011 ]所述嵌入式嵌入式主板通过串口连接到后台；
[0012]本实用新型还进一步包括以下优选方案。
[0013]所述的控制器装置嵌入式主板安装Linux操作系统。
[0014]控制器装置的工作原理是:模拟量输入板从互感器的二次线路上获得电压、电流信号，后进行低通滤波，再经过AD转换后变为数字信号，最后通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入嵌入式主板。开关量输入信号通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入嵌入式主板。控制信息和报警信息经过串行总线从主板到达开关量输出板后，由FPGA对其进行解析，并驱动继电器动作，实现控制输出和报警输出。主板接收到模拟量和开关量信息后，完成计算、逻辑判断，由彩色液晶LCD实时显示，同时由开关量输出板输出控制信息和报警信息。控制器装置采用两种方式输出:①液晶汉字化显示;②通过通讯接口、开关量输出板输出控制信号和报警信号。
[0015]本实用新型的优点如下:
[0016]1.控制器装置采用同步串行总结技术，提高了数据采样率和数据传输速度，提高了抗干扰能力。
[0017]2.双⑶P设计，将显示和运算分开，运算采用DSP处理、显示采用ARM芯片处理，提高装置的整体性能。
[0018]3.将接口标准化，仅通过通讯协议确定接口的类型，便于扩展，同时避免板卡因插错位置而烧毁的情况。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的结构不意图；
[°02°] 其中101-1、...、1 1-η表不多个模拟量输入；102-1、…、102_n表不多个开关量输入；103-1、…、103-n表示多个开关量输出；201为串行总线，连接所有板卡;嵌入式主板为双(PU设计，运算和显示分开;显示器和键盘为外设，完成人机交互。
[0021 ]图2是模拟量输入原理图；
[0022]图3是开关量输入原理图；
[0023]图4是开关量输出原理图；
[0024]图5是嵌入式主板功能结构图；
【具体实施方式】
[0025]下面结合说明书如图，通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
[0026]本实用新型提出了一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置。控制器装置的工作原理是:模拟量输入板从互感器的二次线路上获得电压、电流信号，先进行低通滤波，再经过AD转换后变为数字信号，最后通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入主板。开关量输入信号通过FPGA转换为串行信号，并通过串行总线进入嵌入式主板。控制信息和报警信息经过串行总线从主板到达开关量输出板后，由FPGA对其进行解析，并驱动继电器动作，实现控制输出和报警输出。主板接收到模拟量和开关量信息后，完成计算、逻辑判断，由彩色液晶LCD实时显示，同时由开关量输出板输出控制信息和报警信息。控制器装置的选线算法程序采用本公司的专利技术(专利名称:小电流接地电网单相接地故障选线装置;专利号:ZL200320126180.5)，应用多种选线方法相融合进行综合选线，能够针对金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等各种情况准确选出故障线路。控制器装置采用两种方式输出:①液晶汉字化显示;②通过通讯接口、开关量输出板输出控制信号和报警信号。
[0027]控制器装置由模拟量输入板、开关量输出板、嵌入式主板、电源板、彩色液晶显示器组成，所有板卡安装在一个便携式的机箱内，采用自然冷却，电源、嵌入式主板及机箱内部都无需安装风扇，没有易损元件。嵌入式主板是装置的核心，包括DSP处理器、ARM处理器、FPGA芯片、232/485串口和1M以太网。装置各板卡之间通过同步串行总线连接，装置性能优越。
[0028]主板安装Linux操作系统，不同的硬件功能对应Linux操作系统的驱动程序，应用程序通过这些驱动程序对硬件进行控制。
[0029]控制器装置结构示意如图1所示，模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、主板通过串行总线连接在一起。液晶显示器和键盘连接至主板。101-1至101-n表示多个模拟输入量，能够把互感器的二次电流、电压先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，再转化为串行数据，通过串行总线传至主板。102-1至102-n表示多个开关量输入量，通过串行总线到达主板。103-1至103-n表示多个开关输出量，控制信息和报警信息经过串行总线从主板到达开关量输出板后，由FPGA对其进行解析，并驱动继电器动作，实现控制输出和报警输出。主板接收到模拟量和开关量信息后，完成计算、逻辑判断，由彩色液晶LCD实时显不，同时由开关量输出板输出控制信息和报警信息。
[0030]模拟量输入原理如图2所示，模拟量输入板有16路模拟量输入通道，模拟信号经过低通滤波后，直接进入A/D转换模块(AD7606-6 )进行数字化转换，在经过FPGA(EP4CE10E2217)的处理，采集到的模拟数据已经转变为串行数据，采用差分信号将数据上传至主板。
[0031 ]开关量输入原理如图3所不，开关量输入板有14路信号输入通道，接收到开关量输入信号后，经过FPGA(EP4CE10E2217)的处理，将开关量输入信息转变为串行数据，采用差分信号将数据上传至主板。
[0032]开关量输出原理如图4所示，开关量输出板有8路信号输出通道，接收到主板发出的串行信号后，通过FP6A(EP4CE10E2217)的解析，得到继电器的控制信息，并驱动继电器，实现控制输出或报警输出。
[0033]嵌入式主板结构原理如图5所示，嵌入式主板由DSP处理器、ARM芯片、FPGA组成，FPGA是(EP4CE10E2217)，负责串行数据翻译和解析;DSP是TM320，从FPGA处获取模拟量输入数据，通过FPGA输出开关量控制信息;RAM是ARM3359，只负责信息显示和键盘输入信息的采集，完成人机交互。
【主权项】
1.一种基于同步串行总线技术的消弧线圈控制器装置，包括嵌入式主板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、电源板、彩色液晶显示器;其特征为: 所述嵌入式主板双CPU设计，实现数据运算和显示，并通过同步串行总线与模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板相连接； 所述模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板均有独立的FPGA，实现模/数转换、串行信号转换； 所述电源板为整个装置供电； 所述彩色液晶显示器接收嵌入式主板显示信息并实时显示； 所述嵌入式主板通过串口连接至通讯后台； 所述的装置安装Linux操作系统。
【文档编号】G05B19/042GK205563168SQ201620099816
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】蔡志伟, 齐郑, 孟繁军
【申请人】南京丹华昊博电力科技有限公司