专利名称：一种网络交换式配电自动化测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力自动化控制技术领域，涉及一种网络交换式配电自动化测控装置，适用于配电系统IOKV及以下柱上开关、环网柜、开闭所、配电室、变压器等装备的电气信号采集及开关控制，通过与主站SCADA系统通信，实现配电自动化测控运行。
技术背景目前，电力运行对国民经济的影响占有主导地位，电力传送及其配电设备的使用和控制对于电力的应用和节能具有重要地位和作用。现有的电力配电设备及其运行技术分为人工控制和自动化控制两大类，而自动化控制电力设备运行的状况基本处于主导位置。 配电自动化作为智能电网的核心部分发展迅猛，对配电终端装置的通信需求日益提高，在电力运行和控制过程中，伴随着双主站通信、面保护、广域保护对网络口的需求，现有的单网络口已不能满足电力传输和通信的需要；而现有的简单的双网络口支持双主站通信的状况，其装置互联则需要专用交换机配合，由于交换机成本高，对温度、湿度、灰尘等环境状态条件的要求高，而且要占用专用的安装空间，浪费资源，同时在技术方面存在接线集中等问题，其实际现场应用的正在逐渐减少，而对于现有的分布式安装设备的技术，通常采用现场总线(EcheloruCAN)实现设备互联，难以适用于高速大数据量的电力传输。归结起来，现有技术普遍存在着设备结构复杂，运行控制难度大，安全适用性差，设备资源浪费，电力损耗大，互联性能不够，适应范围小等突出缺点。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种网络交换式配电自动化测控装置，支持同网段多主站通信和不同网段双主站通信，同时满足电力运行和控制设备间的以太网互联，取代现场总线，提高配电终端的自动化水平，适应未来电力运行和控制系统对通信的要求。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是将现有的交换机电路嵌入到配电自动化终端内部，作为装置的一个功能部分，其主体结构包括核心CPU电路、CPU扩展电路、模拟量采集电路、数字输入/输出电路和电源电路；核心CPU电路采用现有的单元模块， 其通过通讯接口与CPU扩展电路电信息连接，CPU扩展电路的外围接口分别与模拟量采集电路和数字输入/输出电路对接式电信息连通，数字输入/输出电路与电源电路电连通， 实现装置的供电运行；核心CPU电路通过置于CPU扩展电路上的并联式网络芯片对接构成 CPU扩展电路，CPU扩展电路的主体结构包括独立网络接口、并行的交换机接口、网络交换芯片、网络接口芯片和并行的驱动隔离电路；核心CPU电路并联式接有二个网络接口芯片， 其一个网络接口芯片通过连接一个驱动隔离电路与独立网络接口连通；其另一个网络接口芯片交互式并联接有1-100个驱动隔离电路并分别与各自对应的交换机网络接口电信息连通，形成多端控制的CPU扩展电路结构；CPU扩展电路为核心CPU电路的运行提供电源、 模拟量、数字量和通信接口电路；核心CPU电路外接两片网络接口芯片，实现对双网段的网络支持，其中一个网络接口芯片经过隔离及驱动电路以RJ45接口的形式对外提供；在CPU 扩展电路中嵌入了现有技术的网络交换电路，网络交换电路的网络交换芯片将其中一端口与核心CPU电路的其中一个网络接口芯片连接，网络交换芯片的其余接口根据应用的需求经隔离及驱动电学处理后以RJ45接口的形式作为交换机接口对外提供；在双主站处于同一网段时，采用交换机的不同端口实现；在双主站处于不同一网段时，采用独立网络接口与交换机接口实现；多台设备间的互联通过网络线直接连接两台设备的网络交换接口，实现多台设备的级联；解决了采用专用交换机存在的问题并取代现场总线以实现通信的全网络化；具备10M/100M以太网交换机功能或双网段网络通信能力；该装置具备一个独立网络口和两个以上交换机网络口 ；独立网络口与交换机网络口不在同一网段内；采用常用的网络交换机电路，与装置内一网络口连接，同时对外提供两路以上网络口连接。本实用新型与现有技术相比，其装置的整体结构设计新颖，电学技术路线合理，安装使用安全可靠，运行自控能力好，网络性能强，节省固定资源和能量，可以广泛取代现有电力运行与控制的配电设备。
图1为本实用新型的整机主体结构原理示意框图。图2为本实用新型的网络CPU扩展电路的结构原理示意框图。图3为本实用新型的装置数字输入/输出电路原理图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图作进一步说明。实施例本实施例的主体结构包括核心CPU电路1、CPU扩展电路2、模拟量采集电路3、数字输入/输出电路4和电源电路5，核心CPU电路1采用现有的单元模块，其通过通讯接口与CPU扩展电路2电信息连接，CPU扩展电路2的外围接口分别与模拟量采集电路3和数字输入/输出电路4对接式电信息连通，数字输入/输出电路4与电源电路5电连通，实现装置的供电运行；核心CPU电路1通过置于CPU扩展电路2上的并联式网络芯片对对接构成 CPU扩展电路2，CPU扩展电路2的主体结构包括独立网络接口 21、并行的交换机接口 22、 网络交换芯片23、网络接口芯片M和并行的驱动隔离电路25 ；核心CPU电路1并联式接有二个网络接口芯片对，其一个网络接口芯片24通过连接一个驱动隔离电路25与独立网络接口 21连通；其另一个网络接口芯片M交互式并联接有1-100个驱动隔离电路25并分别与各自对应的交换机网络接口 22电信息连通，形成多端控制的CPU扩展电路结构；CPU扩展电路2为核心CPU电路的运行提供电源、模拟量、数字量和通信接口电路；核心CPU电路 1外接两片网络接口芯片，实现对双网段的网络支持，其中一个网络接口芯片经过隔离及驱动电路以RJ45接口 21的形式对外提供；在CPU扩展电路2中嵌入现有技术的网络交换电路，网络交换芯片23将其中一端口与核心CPU电路1的其中一个网络接口芯片M连接，网络交换芯片23的其余接口根据应用的需求经隔离及驱动电学处理后以RJ45接口的形式作为交换机接口 22对外提供；在双主站在同一网段时，采用交换机的不同端口实现；在双主站不在同一网段时，采用独立网络接口 21与交换机接口实现；多台设备间的互联通过网络
4线直接连接两台设备的网络交换接口，实现多台设备的级联；解决了采用专用交换机存在的问题并取代现场总线以实现通信的全网络化；具备10M/100M以太网交换机功能或双网段网络通信能力；具备一个独立网络口 21和两个以上交换机网络口 22 ；独立网络口与交换机网口不在同一网段内；采用常用的网络交换机电路23，与装置内一个网络接口芯片对连接，同时对外提供两路以上网络口连接。本实施例涉及的电路、芯片和接口均为市售或行业内熟知设计及产品，其中核心 CPU电路1为采用具备网络支持功能的中央处理器最小系统(Blackfin537)；模拟量采集电路3为通过电压、电流互感器将外部交流信号转换为0至5V范围信号的常规电路；数字输入/输出电路4采用装置内部提供电源，通过外部接点接通回路激发发光二极管方式实现状态量采集；电源电路5采用DC/DC模块，选用型号为BCT WR24D15S5 ；独立网络接口 21与交换机网络接口 22均为网络RJ45接口槽；网络交换芯片23采用通用交换机芯片，选用型号为AC526 ；网络接口芯片M采用W5100，通过并口实现网络扩展；驱动隔离电路25采用常用以太网接口隔离变压器，实现电气隔离。本实施例涉及的数字输入/输出电路4采用现有市售的相关成品电路结构，其中的电阻、电容、晶体二极管、晶体三极管均采用常规的型号与参数值，其中的内部电源26为 24伏直流供电电源；数字输入/输出电路4采用并联结构的多个结构相同的状态量输入端，可以同时采集和输入多个脉冲数字信息供装置的核心CPU电路1处理。
权利要求1. 一种网络交换式配电自动化测控装置，其特征在于将现有的交换机电路嵌入到配电自动化终端内部，其主体结构包括核心CPU电路、CPU扩展电路、模拟量采集电路、数字输入 /输出电路和电源电路；核心CPU电路采用现有的单元模块，其通过通讯接口与CPU扩展电路电信息连接，CPU扩展电路的外围接口分别与模拟量采集电路和数字输入/输出电路对接式电信息连通，数字输入/输出电路与电源电路电连通；核心CPU电路通过置于CPU扩展电路上的并联式网络芯片对接构成CPU扩展电路，CPU扩展电路包括独立网络接口、并行的交换机接口、网络交换芯片、网络接口芯片和并行的驱动隔离电路；核心CPU电路并联式接有二个网络接口芯片，其一个网络接口芯片通过连接一个驱动隔离电路与独立网络接口连通；其另一个网络接口芯片交互式并联接有1-100个驱动隔离电路并分别与各自对应的交换机网络接口电信息连通形成多端控制的CPU扩展电路结构。
专利摘要本实用新型属于电力自动化控制技术领域，涉及一种网络交换式配电自动化测控装置，核心CPU电路采用现有的单元模块，其通过通讯接口与CPU扩展电路电信息连接，CPU扩展电路的外围接口分别与模拟量采集电路和数字输入/输出电路对接式电信息连通，数字输入/输出电路与电源电路电连通，核心CPU电路通过置于CPU扩展电路上的并联式网络芯片对接构成CPU扩展电路，核心CPU电路并联式接有二个网络接口芯片，一个通过连接一个驱动隔离电路与独立网络接口连通；另一个交互式并联接有多个驱动隔离电路并分别与各自对应的交换机网络接口电信息连通，其结构新颖，技术路线合理，使用安全可靠，自控能力好，网络性能强，节省资源和能量。
文档编号H02J13/00GK202050289SQ20112010822
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者吕光林 申请人:青岛乾程电子科技有限公司