专利名称：智能高压开关柜的制作方法
技术领域：
本实用新型属于输变电设备状态监测技术领域，具体涉及一种智能高压开关柜。
背景技术：
高压开关柜是输配电系统中的重要设备，在运行中由于各种原因引起的故障率一直居高不下，伤人、烧柜、甚至爆炸的事故时有发生，因此确保高压开关柜的可靠运行极为重要。以往的高压开关柜监测设备多、通信不稳定，已经不能够满足所需的要求，现代高压开关柜的结构日趋复杂，需要实时、准确和高速的自动监测智能开关柜的机械特性，实时传送信息量非常大，随着IEC61850在变电站中的不断推广，需要新型智能电子设备(IED)来适应不断扩大的要求。新型智能电子设备(IED)具有强大的实时监控能力，快速高效的处理功能以及高速稳定的通信能力，大大提高了智能高压开关柜运行的安全性、稳定性和可靠性。
发明内容本实用新型的目的是提供一种智能高压开关柜，解决了现有高压开关柜监测设备多、安装复杂、控制不方便、通信不稳定、没有上位机不能远程操控的问题。能够实现各种状态量统一由一个设备监测采集，能够实时、准确和高速的监测开关柜各监测量运行状况以及其机械特性，并协调完成与开关柜现场监测单元以及上位机的数据通讯。本实用新型所采用的技术方案是，智能高压开关柜，包括电源模块，电源模块分别给相连接的DSP模块及ARM模块供电，DSP模块上分别连接有SDRAM存储器、FLASH存储器、 JTAG接口 a及看门狗a，DSP模块还通过CAN网络接口、485网络接口与现场监测单元相连接，ARM模块上分别连接有Wifi模块、SD卡接口、JTAG接口 b、RS232接口及看门狗b，ARM 模块还通过USB接口、以太网与服务器相连接。本实用新型的特点还在于，其中的电源模块采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V交流电转换成5V 和12V电压，其中5V电压通过线性稳压芯片MIC29502BU转换为3. 3V，供给以太网网络接口电路、CAN网络接口和其他用电器件，3. 3V电压通过隔离电源芯片B0305提供5V隔离电源给485网络接口供电，3. 3V电压通过线性电压调节芯片LMll 17-ADJ转换为1. 5V和1. 9V， 分别给Wifi模块和DSP模块内核供电。其中的CAN网络接口采用CTM8251A芯片。其中的485网络接口采用ADMM83芯片。其中的RS232接口采用MAX3232ESE芯片。其中的以太网采用DM9000BI芯片。其中的Wifi模块采用UG5681模块。其中的SD卡接口采用11针卡座。本实用新型的有益效果是，把智能开关柜用到的多种通信方式整合到一起，采用有线传输和无线传输的方式实现各个监测单元与IED之间的数据通信和控制，克服了开关柜内高电压、大电流的强电场、强电磁辐射、高频噪声和谐波的干扰问题。IED采用双CPU的结构，具有保护、测量、控制、通信等功能，功能集成度高，满足智能开关柜通讯实时性和高速性的需求，保证数据传输的稳定性、可靠性和实时性，实现了智能开关柜的智能化、信息化、高可靠性和低成本，并且体积小，安装、调试方便，符合IEC61850协议和智能开关柜的要求，便于监控中心远程处理数据，因此有利于实现开关柜自动化的安全监控，具有重要的社会意义。
图1是本实用新型智能高压开关柜的结构示意图。图中，1. CAN网络接口，2. SDRAM存储器，3. FLASH存储器，4. Wifi模块，5. SD卡接口，6. JTAG 接口 b，7. USB 接口，8. 485 网络接口，9. JTAG 接口 a, 10.看门狗 a，11. DSP 模块， 12.电源模块，13. RS232接口，14. ARM模块，15.看门狗b，16.以太网。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。本实用新型智能高压开关柜的结构，如图1所示，包括电源模块12，电源模块12分别给相连接的DSP模块11及ARM模块14供电，DSP模块11上分别连接有SDRAM存储器2、 FLASH存储器3、JTAG接口 a9及看门狗alO，DSP模块11还通过CAN网络接口 1、485网络接口 8与现场监测单元相连接，ARM模块14上分别连接有Wifi模块4、SD卡接口 5、JTAG 接口 b6、RS232接口 13及看门狗bl5，ARM模块14还通过USB接口 7、以太网16与服务器相连接。其中的开关柜IED电源模块12采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V交流电转换成5V和12V电压，12V留着备用。其中5V电压通过线性稳压芯片MIC29502BU转换为3. 3V，供给以太网16网络接口电路、CAN网络接口 1电路和开关柜IED上的其他用电器件，如液晶等。3. 3V电压通过隔离电源芯片B0305提供5V隔离电源给485网络接口 8供电。3. 3V电压通过线性电压调节芯片LM1117-ADJ转换为1. 5V和1. 9V，分别给Wifi模块 4和DSP模块11内核供电。其中的JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM, SOC内置模块的寄存器，像UART，Timers, GPIO等等的寄存器。其中的CAN网络接口 1使用的是CTM8251A芯片，CTM8251A是一款带隔离的通用 CAN收发器芯片，该芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件，主要功能是将 CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC 2500V的隔离功能。其中的485网络接口 8使用的是ADMM83芯片，ADMM83是带隔离的增强型 RS-485收发器，它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器和一个三态输入的差分接收器，其最高传输速率可达500Kbps。逻辑端兼容3V/5V工作电源，总线端5V供 H1^ ο其中的RS232接口 13使用的是MAX3232ESE芯片，MAX3232ESE是串口逻辑电平转换芯片，RS232接口 13是与外部串口设备通信的通道。[0023]其中的以太网16使用的是DM9000BI芯片，该DM9000BI是一个完全一体化的 cost-effective Industrial-grade 48引脚的单芯片快速以太网控制器，它和RJ45连接器HR911103A组成的主处理器与外部以太网设备之间通信。其中的Wifi采用UG5681模块，实现与其他节点的无线通信。其中的SD卡接口 5采用11针卡座，IED通过SD卡接口 5把数据存入SD卡，SD卡即插即用，并且可取出放入PC机分析数据，携带方便。其中的^IG-B码对时采用的是GPS系统，服务器采用GPS接受卫星时间信号进行时间同步，然后通过光纤和以太网给每个开关柜IED下发B码对时信号，开关柜IED再经过485总线将B码对时信号传送给开关柜在线监测单元，做到全站各开关柜在线监测单元的时间统一。本实用新型智能高压开关柜在设计时遵循在硬件结构简洁、稳定的前提下尽量提高数据传输精度并兼顾数据处理快速性的总体原则。为了满足IED的高速性和实时性，本 IED采用ARM+DSP双CPU结构的结构，使设备具有高效快速的处理能力和强大的实时监控功能。ARM采用三星公司的一款ARM9系列芯片S3C2440A，附加外围的键盘、液晶、以太网通讯等硬件设备，用以完成整个系统的管理和控制，包括向DSP发送指令，要求回传数据，对数据进一步处理，存储和显示，以及与DSP和上位机的通讯。DSP选用德州仪器(Tl)公司的 2000系列TMS320F28335芯片，利用DSP的高速运算和多种片上外设的特点完成开关柜状态的数据采集，并对采集来的数据进行计算和分析，同时实时响应ARM的请求，将数据处理的结果发送给ARM。DSP与ARM的通讯采用SPI通讯。
权利要求1.智能高压开关柜，其特征在于，包括电源模块(12)，电源模块(12)分别给相连接的 DSP模块(11)及ARM模块(14)供电，DSP模块(11)上分别连接有SDRAM存储器(2),FLASH 存储器(3)、JTAG接口 a (9)及看门狗a (10)，DSP模块(11)还通过CAN网络接口( 1 )、485 网络接口(8)与现场监测单元相连接，ARM模块(14)上分别连接有Wifi模块(4)、SD卡接口(5)、JTAG 接口 b (6)、RS232 接口(13)及看门狗 b (15)，ARM 模块(14)还通过 USB 接口 (7)、以太网(16)与服务器相连接。
2.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述的电源模块(12)采用 AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V交流电转换成5V和12V电压，其中5V电压通过线性稳压芯片MIC29502BU转换为3. 3V，供给以太网(16)网络接口电路、CAN网络接口(1) 和其他用电器件，3. 3V电压通过隔离电源芯片B0305提供5V隔离电源给485网络接口(8) 供电，3. 3V电压通过线性电压调节芯片LM1117-ADJ转换为1. 5V和1. 9V，分别给Wifi模块 (4)和DSP模块(11)内核供电。
3.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述的CAN网络接口(1)采用CTM8251A芯片。
4.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述的485网络接口(8)采用ADMM83芯片。
5.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述的RS232接口(13)采用 MAX3232ESE 芯片。
6.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述的以太网(16)采用 DM9000BI 芯片。
7.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述的Wifi模块(4)采用 UG5681 模块。
8.根据权利要求1所述的智能高压开关柜，其特征在于，所述的SD卡接口(5)采用11 针卡座。
专利摘要本实用新型公开的智能高压开关柜，以ARM+DSP双CPU为控制核心，在外围搭建的有JTAG接口、RS232接口、485网络接口、CAN网络接口、以太网接口、Wifi以及SD卡接口，本实用新型智能高压开关柜采用IRIG-B码对时提供精确统一的时间基准，实现开关柜各现场采集单元的精确时间同步，并且在本开关柜IED中充分考虑电磁干扰对设备的影响，隔离芯片采用隔离电源供电。本开关柜IED将很多不同的通信方式整合到一起，具有强大的实时监控能力，快速高效的处理功能以及高速稳定的通信能力，符合IEC61850体系和代电网发展的形势，实现了智能变电站系统的智能化、信息化、高可靠性和低成本。
文档编号H02J13/00GK202282647SQ201120428729
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者方寿贤, 李小博, 王宏, 黄新波 申请人:西安工程大学