智能变电站继电保护现场调试移动终端的制作方法

文档序号:11251801阅读:517来源:国知局

本发明涉及一种智能变电站继电保护现场调试移动终端。



背景技术:

现有智能变电站现场调试工作流程较为复杂,所使用到的各类用于继电保护现场调试的装置种类较多,调试过程中,因试验流程环环相扣,试验内容造成设备需求种类过多,平凡倒用装置进行试验工作,给现场工作人员带来极大不便。如果智能化变电站工程调试过程中所遇到的设计问题不能及时进行技术交流,会严重影响工程进度。另外因工程开展过程中,各个专业施工进度互相制约、技术标准执行力不够等所导致现场工作协调会议较多,重要会议精神无法及时下达及上报问题,影响工程调试质量。而技术宣贯、技术交流、技术学习不及时不到位,导致的工学矛盾问题突出。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种携带和现场使用都很方便并且功能齐全的智能变电站继电保护现场调试移动终端。

一种智能变电站继电保护现场调试移动终端,其特别之处在于:包括外壳,在该外壳内固定安装有终端集成底板和主板,在该主板上安装有微处理器,在该外壳上安装有与该终端集成底板固定连接的触摸屏,该触摸屏与前述的微处理器连接;其中在该外壳内还固定安装有与该微处理器连接的开关量板、集成式光功率测试及显示模块、集成式电源板卡和存储卡卡槽。

其中还包括与微处理器连接的hdmi高清数据接口模块和充电模块。

其中还包括与微处理器连接的嵌入式高清摄像头、蓝牙模块、无线wifi模块、usb接口模块、rj45模块、内存模块和硬盘。

其中在该外壳上分别设有手持把手和防盗锁孔位。

其中存储卡卡槽采用sdxc卡槽。

其中开关量板采用基于sfpci-6311pci总线的开关量输入输出接口卡。

其中集成式光功率测试及显示模块采用tam8701系列光功率计专用模块。

其中集成式电源板卡采用dc-dc降压电源模块。

本发明解决了因智能化变电站调试的继电保护试验设备过多,携带不方便等问题,集多种技术应用功能为一体,并在设备外观上做了人体工学设计。解决了智能变电站核心配置描述文本“scd”管理混乱问题,保证智能变电站scd文本的唯一性,杜绝多版本问题的出现,从而保证工程调试质量。可以快速便捷的获取智能变电站典型报文,即mms、goose、smv报文,从而更快分析现场技术故障,加快故障处理能力。可以实现快速便捷的进行光功率测试工作,对继电保护装置、测控装置、合并单元、智能终端等二次设备进行光口功率收发检测。

解决了原始试验报告整理不规范问题,将电力公司正式标准文件《智能变电站继电保护标准化试验报告范本》作为模板嵌入,使得现场原始记录得以规范保存,为后期调试依据提供便利。可以快速便捷的进行试验所需数字量(电压、电流、功率、相位)输出问题,从而快速完成试验调试项目,提高工作效率,解决了工程进度上报、工程会议纪要、工程日志、工作笔记统一汇总及整理问题。解决了工学矛盾突出问题,随时随地播放视频课件进行学习,随时随地进行技术宣贯工作。

解决了工程技术资料调阅不方便,重要标准规范、参考文献不完整、搜集工作不到位等问题。解决了现场核查二次图纸时,发现设计问题不能直接进行标注,不能直接进行反馈等问题。解决了现场环境干扰、噪音大,不利于技术学习和试验工作等问题,还解决了项目部提供自检验收报告时所附加的工作流程,造成时间、精力、纸张浪费等问题。解决了现场工作方案编写、表格绘制、汇报工作ppt制作不方便等问题,解决了重要电子邮件不能及时发送问题,解决了现场设备容易损坏或丢失问题。

附图说明

附图1为本发明的逻辑原理框图。

具体实施方式

如图1所示,本发明提供了一种智能变电站继电保护现场调试移动终端,包括外壳,在该外壳内固定安装有终端集成底板和主板,在该主板上安装有微处理器cpu,在该外壳上安装有与该终端集成底板固定连接的触摸屏,该触摸屏与前述的微处理器连接;其中在该外壳内还固定安装有与该微处理器连接的开关量板、集成式光功率测试及显示模块、集成式电源板卡和存储卡卡槽。

其中还包括与微处理器连接的hdmi高清数据接口模块和充电模块。其中还包括与微处理器连接的嵌入式高清摄像头、蓝牙模块、无线wifi模块、usb接口模块、rj45模块、内存模块和硬盘。其中在该外壳上分别设有手持把手和防盗锁孔位。其中存储卡卡槽采用sdxc卡槽。其中开关量板采用基于sfpci-6311pci总线的开关量输入输出接口卡。其中集成式光功率测试及显示模块采用tam8701系列光功率计专用模块。其中集成式电源板卡采用dc-dc降压电源模块。

本发明终端中采用的软件及其实现的功能均为现有常规技术。

实施例1:

考虑到终端集成空间有限,故将底板、主板以及开关量板进行了组合设计,即第一层底板,第二层主板,第三层开关量板。因考虑到现场工作环境复杂,装置会受到震荡或碰撞,所以为使接触牢固,防止接触扭曲变形,在底板、主板、开关量板周边特设计了固定插槽。

固定插槽点焊在底板、主板、开关量板周边,纯物理连接。考虑到静电影响,故采用橡皮垫作为插槽母体,插针使用塑料长柱体,完成三板固定。

底板、主板与开关量板均采用现有常规产品。

终端集成底板主要作用为10寸电子触屏固定、光功率电子显示器固定、usb数据口固定、电池及电源输入外围接口等。

主板是保证cpu正常运行的物理平台,负责数据运算、信息处理与信号接收与发送。光功率校验功能集成于主板中,延伸光纤借口等。另外,主板集成sdxc卡槽,任意更换存储卡,解决系统及数据空间不足问题。卡槽集成于主板之上,能与sdxc卡进行通信,此卡不但拥有超大的容量,而且其数据传输速度也不俗,其最大的传输速度预期能够达到300mb/s。

开关量板核心技术为基于sfpci-6311pci总线的开关量输入输出接口卡,可以方便应用于pci总线插槽的微机。输出、输入通道分别有128路。安装和使用均很方便,程序编制也相对简单。使用时只需将接口卡插入主板总线插槽中即可。输入输出信号由卡上的37芯d型插座和40芯插座与外部设备的信号连接。开关量主要负责硬接点的输入与输出。它与底板、主板物理组合,共同嵌入至终端机箱内。

集成式光功率测试及显示模块采用tam8701系列光功率计专用模块,独到的通用接口设计,使得fc/sc/st等接口通用,无需复杂转换。通过测量发射端机或光网络的绝对功率,就能够实现评价光端设备的性能。如能够测量连接损耗、检验连续性,并帮助评估光纤链路传输质量。该模块与主板连接,由主板对其进行供电。

集成式电源板卡采用集成电源模块即dc-dc降压电源模块,主要功能为利用主板提供的+5v电源供电完成usb充电及数据传输的。2a的输出电流能力,足够满足各种usb设备,电压非常稳定。本模块默认d+d-短接,,预留了各种设备识别电阻安装位置,如果需要加入识别电阻,只需将连接d+d-的导线切断,自行加入即可。

另外,hdmi高清数据接口模块为主板自带。用于连接投影仪进行ppt预览、演练。

本发明运行所需的软件部分主要分为两个系统,freertos系统平台和xp系统平台。其中freertos系统平台相关软件为各类专业软件功能整合。细节如下。均为现有常规技术手段。

a、scd组态管理工具(scd管理、scd可视化、虚端子可视化);

b、报文分析工具(mms、goose、smv报文获取与分析);

c、光功率测试工具;

d、电流、电压量采集工具(9-2\ft3、波形分析、一、二次值转换);

e、试验报告生成工具(原始试验报告整理及自检报告自动生成);

f、浏览工具(标准、规范、参考文献及施工图纸)。

另外,考虑到现场工作的方便,决定将xp系统作为移动终端的辅助系统。xp系统平台下所对应的功能应用软件细节如下。

a、scd组态工具(scd管理与分析);

b、报文获取及分析工具(mms、goose、smv报文获取与分析);

c、工程日志(工程会议纪要、工程日志、工作笔记整理);

d、现场方案(现场调试方案模板);

e、ppt制作与汇报;

f、电子邮件。

其中工程日志、现场方案、ppt制作与汇报、电子邮件等软件均可利用现有软件,如word。scd组态工具、报文获取分析工具则集成现有专业软件即可实现。

实施例2:

本发明的智能变电站继电保护现场调试移动终端主要分硬件设计和软件设计两部分。硬件设计主要包括设备外观、终端设备机身硬件功能及分布设计、终端设备集成底板、主板、开关量板、集成光功率测试及显示插件、集成式电源板卡、感应电容式触摸电子屏、sdxc插槽、高清数据接口、充电系统、终端设备三角支架等组成。软件设计主要分两个系统平台,包括freertos系统平台和xp系统平台下所开发的功能应用软件。下面结合附图和具体实施实例对本发明进行详细说明。

本发明的智能变电站继电保护现场调试移动终端机箱尺寸为30cmx25cm,正面主要由人性化手持把手以及10寸液晶显示屏组成。人性化手持把手尺寸为7cmx3cm,显示屏幕为电子触屏,尺寸为25.4cmx20.3cm。整体机身厚2.5cm。

本发明的智能变电站继电保护现场调试移动终端机身硬件功能细节如下:

⑴人性化手持把手:

此设计理念,使得现场工作时不宜脱手,携带方便;

⑵防盗锁孔位:

防盗锁孔位预留便于现场随时进行设备防盗处理,避免因现场工作环节较多,思维混乱时造成设备丢失问题;

⑶嵌入式高清摄像头:

便于开展二次设备监护,工程进度照片采集、定值清单采集工作。

⑷防反光屏幕:

因户外工作频繁,造成日照光纤强烈,反光问题影响对设备的使用及技术参数的读取。

⑸电源插板及充电电池两路供电系统:

大容量电池使得不间断工作待机时间达到3小时以上。

⑹蓝牙功能:

增加蓝牙功能,佩戴蓝牙,解决现场工作环境嘈杂,噪音过大影响视频课件学习。

⑺无线wifi:

解决重要工作任务下达、重要会议、工作方案的上报及审批、电子邮件发送等问题。

⑻复位按钮:

防止死机。

⑼usb2.0数据通信:

随时上传或下载技术资料、学习资料、自检验收报告等文件。

⑽rj45网口:

典型报文获取专用接口。

⑾hdmi多媒体高清数据接口:

实现高清电视、显示器播放功能。附带hdmi转vga转接线,满足投影仪链接。

⑿128g硬盘、4g内存:

处理速度较快,足够大的存储空间。

⒀光功率校验:

随时进行光功率校验,并配有液晶显示面板,便于读取。

⒁触屏笔:

用于电子触屏操作,灵敏度较高,操作方便。

⒂散热孔:

降低cpu热量,保护设备。

重要硬件设计细节如下:

⑴终端集成底板:

终端集成底板主要作用为10寸电子触屏固定、光功率电子显示器固定、usb数据口固定、电池及电源输入外围接口等。

⑵主板:

主板是保证微处理器(cpu)正常运行的物理平台,负责数据运算、信息处理与信号接收与发送。光功率校验功能集成于主板中,延伸光纤借口等。另外,主板集成sdxc卡槽,任意更换存储卡,解决系统及数据空间不足问题。

⑶开关量板:

开关量板核心技术为基于sfpci-6311pci总线的开关量输入输出接口卡,可以方便应用于pci总线插槽的微机。输出、输入通道分别有128路。安装和使用均很方便,程序编制也相对简单。使用时只需将接口卡插入主板总线插槽中即可。输入输出信号由卡上的37芯d型插座和40芯插座与外部设备的信号连接。开关量主要负责硬接点的输入与输出。它与底板、主板物理组合,共同嵌入至终端机箱内。

⑷其他主要硬件:

集成式光功率测试及显示插件。

②集成电源模块

集成电源模块dc-dc卡降压电源模块,主要功能为利用主板提供的+5v电源供电完成usb充电及数据传输的。2a的输出电流能力,足够满足各种usb设备,电压非常稳定。本模块默认d+d-短接,,预留了各种设备识别电阻安装位置,如果需要加入识别电阻,只需将连接d+d-的导线切断,自行加入即可。

③感应电容式触摸式电子屏。

感应电容式触摸屏的原理主要是通过测量各电极之间的电容量的变化来确定触控点的位置,当手指触摸到屏时,手指和屏表面之间形成耦合电容,这时手指从接触点吸走一部分电流,通过检测电路来测量电流的变化,以确定感触手指的位置。屏幕主要材质为玻璃。

④适应插接sdxc存储卡卡槽。

卡槽集成于主板之上,能与sdxc卡进行通信,此卡不但拥有超大的容量,而且其数据传输速度也不俗,其最大的传输速度预期能够达到300mb/s。

⑤hdmi高清数据接口插件。

⑥充电系统:

考虑到持久性工作,终端设备采用了电源供电及电池供电两个系统。充电系统主要是由cpu、led指示灯、max1898充电芯片、蜂鸣器等及部分组成。

电源供电系统采用220v交流电对系统直接供电,先使用交流变压器将220v交流电转换成12v的交流电,通过桥式整流电路进行整流后,接1只1000微伏/25伏的电解电容和一个104的陶瓷电容,再经过滤波后的输出直接接到7805集成稳压电路,为系统提供电源。

充电控制电路采用美信半导体单个锂电池,充电芯片为max1898。充电时间和定时电容的关系式满足:c(nf)=34.33xt(充电时间,单位小时)。

充电原理为:终端设备充电系统使用了max1898和89c51,直接控制电池的充电过程。当没有电源和电池输入时max1898的chg引脚为高电平,将chg引脚连接到外部终端into,监测chg的输出信号。当充电开始时,单片机的into引脚接收到中断信息,产生中断并使单片机的t1计数器进行计数,如果预充出错则将max1898的en/ok引脚置低停止充电并驱动蜂鸣器报警。

考虑到终端设备的体积问题,上述硬件均进行改良,目前全部嵌入至终端设备机壳之内。

具体如下:

移动终端主要由两个系统平台支持,分别为嵌入式实时操作系统freertos和嵌入式xp系统。

考虑到系统内核资源问题、系统可靠性与稳定性,移动终端设备主要应用软件使用rtos,即实时操作系统。使用rtos的最大好处在于驱动程序的可互操作性,可重复利用性和可移植性。基于上述技术,freertos平台下所开发的功能应用软件细节如下。

a、scd组态管理工具(scd管理、scd可视化、虚端子可视化);

b、报文分析工具(mms、goose、smv报文获取与分析);

c、光功率测试工具;

d、电流、电压量采集工具(9-2\ft3、波形分析、一、二次值转换);

e、试验报告生成工具(原始试验报告整理及自检报告自动生成);

f、浏览工具(标准、规范、参考文献及施工图纸);

考虑到现场工作的方便,决定将xp系统作为移动终端的辅助系统。xp系统平台下所对应的功能应用软件细节如下。

a、scd组态工具(scd管理与分析);

b、报文获取及分析工具(mms、goose、smv报文获取与分析);

c、工程日志(工程会议纪要、工程日志、工作笔记整理);

d、现场方案(现场调试方案模板);

e、ppt制作与汇报;

f、电子邮件。

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