到切除故障、减小故障范围的目的；遥信及RS485通讯板5具有十六路无源遥信接口，可以测量开关的位置信号、变压器内部故障综合信号、保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号等，将这些测量的信号通过RS485通讯控制上传主站；电容器投切接口 6主要用于无功补偿功能，主控板1对采集的电压电流计算出缺额无功功率，然后控制电容器投切接口进行电容器开关的投切，从而实现无功补偿，终端具有2种无功补偿控制方式:(1)本地无功补偿控制输出:十六路电容器投切输出，可接多种规格的负荷开关、投切开关等器件。(2)智能电容器485通讯控制输出:可与多种规格的智能电容器通讯，实现无功投切和数据传输，无功补偿状态可上传主站；GPRS通讯板7通过GPRS/CDMA网络与主站通讯，把终端的信息传递给主站，并执行来自主站的命令。电力载波通讯板8连接了载波表和装有数字电表的采集器，通过电力线通信调制解调器将采集到的信号利用电网传送到主站，是电力系统应用区域最广泛的通信方式。
[0024]终端主控芯片选用的是意法半导体(ST)公司的STM32F103ZET6型号。STM32系列微控制器基于ARM Cortex-M3内核，适用于成本和功耗敏感的应用。该系列控制器提供高达80MISP的指令速率，支持硬件除法和单周期乘法指令，能实现较为复杂的数据运算，可以面向深度嵌入的应用领域，内部集成了丰富的功能模块，可以较好地满足配变监控终端的设计需求。因为配变监控终端需要非常大存储容量用于保存历史数据、事件记录等，还需要比较多的10端口用于数字量采集、继电器控制等，所以需要对STM32的存储系统和10端口进行扩展。存储扩展5内配置了一片NAND (K9F1208U0C)和一片SRAM (LY62L102516LL)，其中，NAND FLASH在写入之前需要以块为单位擦除，而且擦除的次数是有限的，因此不能频繁的改写NAND FLASH中的数据，一般先将数据暂存到RAM中，然后一次性的写入NAND FLASH。这种方式存在一定的风险，如果系统掉电或者RAM受到干扰，都会导致暂存数据的丢失。所以存储扩展5中另配有一片Ramtron公司的FM25V10铁电存储器，这是一种非易失性的存储器，读写特性类似于RAM，读写操作非常快，其读写操作总线速度最高可达到25MHz，无写操作延时，无缓冲区大小限制，而且没有寿命限制，它的存储容量为128kB，采用标准SPI接口，兼容常用的EEPR0M管脚。STM32提高丰富的GP10资源，但是配变监控终端的外表接口相当多，导致GP10资源不够用，所以采用FSMC总线挂接锁存器的方式扩展输入输出口，SP端口扩展4。端口扩展4挂接的锁存器芯片为74AC138，可以实现地址译码，将NE3地址范围分成8段，用以挂接多个74AC16374。当STM32访问NE3内某个地址时，对应的CS输出低电平，由于锁存器是上升沿有效，所以使用CS与NWE做逻辑或操作后作为74AC16374的锁存信号。配变监控终端工作的电气环境非常恶劣，容易受到干扰而导致程序跑飞，为了避免终端因程序跑飞而死机，应设计看门狗定时器。另一个影响终端稳定运行的关键因素是电源，电源不稳定可能导致某些芯片的功能紊乱，造成数据丢失，严重时可能产生误动作，进而影响配电网的正常运行，所以要设计系统监控电路3。选用SP706S芯片对终端的运行状态和供电状态进行监控，这是一款多功能的微控制器监控芯片，内部集成了看门狗定时器、系统电源故障检测、上电复位、手动复位等模块。实时时钟2的设计保证了在系统失电的情况下能够正常走时和终端的数据采集、事件记录等功能有准确的时标。该模块的设计选用了 Dallas公司推出的低成本、高精度实时时钟芯片DS3231，内部集成了带温度温补的振荡器、实时时钟逻辑和一个32.768kHz的晶体，能够在工业级温度范围内提供优于士 2分钟/年的定时精度。DS3231通过其I2C接口与STM32进行通信，因为DS3231的SDA和SCL均为漏极开路的引脚，所以要外接上拉电阻。32K_0UT引脚输出32kHz的时钟信号，可以作高精度系统时基。DS3231可以设置两个可编程闹钟，INT引脚是闹钟中断输出，还可以将INT引脚设置为500Hz的方波，用于软件校准。VBAT是实时时钟的备用电池，在主电源断电时自动切换到电池供电，保障系统失电时终端正常走时。
【主权项】
1.一种配电变压器工况监测和用电监测优化终端，其特征在于:其包括主控板及设置在主控板上的电压电流接口、负载电流采集板、遥控及告警接口、遥信及RS485通讯板、电容器投切接口、GPRS通讯板、电力载波通讯板，所述主控板分别与电压电流接口、负载电流采集板、遥控及告警接口、遥信及RS485通讯板、电容器投切接口、GPRS通讯板、电力载波通讯板连接，所述主控板内设置有以微控制器，所述微控制器分别与实时时钟、系统监控、端口扩展、存储扩展连接。2.根据权利要求1所述的一种配电变压器工况监测和用电监测优化终端，其特征在于:所述端口扩展包含输入口扩展和输出口扩展，所述输入口扩展和输出口扩展分别与微控制器连接。3.根据权利要求1所述的一种配电变压器工况监测和用电监测优化终端，其特征在于:所述存储扩展包括NAND存储器、静态随机存储器、铁电存储器，所述NAND存储器、静态随机存储器、铁电存储器分别与微控制器连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种配电变压器工况监测和用电监测优化终端，主控板分别与电压电流接口、负载电流采集板、遥控及告警接口、遥信及RS485通讯板、电容器投切接口、GPRS通讯板、电力载波通讯板连接，采用高性能的处理器为控制核心，可以面向深度嵌入的应用领域，满足配变监控终端的设计需求，应用于农村电网和城市低压配电网中，可以对公用配电台区的各类数据进行采集，分析，存储；根据电网实时数据自动进行无功补偿，电能质量监测；对低压剩余电流断路器进行数据监测、控制；通过载波通讯进行居民电表抄录，总表抄录等，集成度高，体积小，安装方便，可集成到JP柜、箱式变、配电柜中，较好地满足了配变终端设计的多功能、智能化的需求。
【IPC分类】H02J13/00
【公开号】CN205160205
【申请号】CN201520765243
【发明人】林园敏, 赖水生, 蔡铭杰, 李正佳, 程乐峰, 包俊, 欧星, 苏建伟
【申请人】广州供电局有限公司番禺供电局, 苏州华天国科电力科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月30日