一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路，包括具有相同电路结构的检测模块1、检测模块2、……检测模块n-1、CAN总线和网络模块n，采用有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络CAN总线，通过把每一个监测模块设计为一个CAN总线节点，并把局域网络设计为一个CAN总线节点，从而构成变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路，以达到变电站内真空断路器真空度在线监测数据可靠传输和变电站大量检测设备网络远程监控的效果。
【专利说明】一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数据传输【技术领域】，尤指一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路。
【背景技术】
[0002]真空断路器具有结构简单、体积小、容量大、耐压强度高、开断能力强和可靠性高等优点，被广泛应用于电力系统的诸多领域，为保证真空断路器安全运行，真空断路器灭弧室内真空度必须维持在l(T(_2)Pa以下，但是由于种种原因，真空断路器在运行一段时间以后，其灭弧室内的真空度水平会逐步降低，如果灭弧室内的压强越过一定的阈值，断路器就不能够可靠的分断电流直至丧失分断能力，给电力系统的安全运行造成极大的危害，因此，对真空断路器进行真空度检测是十分必要的。电力系统的变电站中一般拥有大量的开关柜，因此有必要将每个开关柜中的真空断路器状态信号集中汇总后送往上位工控机，以实现网络远程智能监控。
【发明内容】
[0003]本实用新型一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路，其特征在于，采用有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络CAN总线，通过把每一个监测模块设计为一个CAN总线节点，并把局域网络设计为一个CAN总线节点，从而构成变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路，以实现变电站内真空断路器真空度在线监测数据可靠传输和变电站大量检测设备网络远程监控之目的。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案为:一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路包括具有相同电路结构的检测模块1、检测模块2、……检测模块n-1、CAN总线和网络模块n，所述的检测模块I为CAN总线节点I，检测模块2为CAN总线节点2，……检测模块n-Ι为CAN总线节点n-1，网络模块η为CAN总线节点η，各CAN总线节点分别与CAN总线的源输出级CAN-H和下拉输出级CAN-L相连接，CAN总线的源输出级CAN-H的两端分别通过电阻Rl和R2与下拉输出级CAN-L的两端相连。
[0005]所述的检测模块包括预处理单元、收发控制单元和电源单元，预处理单元是DSP芯片TMS320VC5410通过接口连接单片机AT89C55及其电路，收发控制单元是由单片机AT89C55、光耦芯片Ull和U21、CAN总线控制芯片SJA1000、CAN总线收发芯片PCA82C250、电容Cll?C41、电阻R31?R91、晶振XTl组成，电源单元分别与DSP芯片TMS320VC5410、光耦芯片Ull和U21、CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线收发芯片PCA82C250进行电连接；电源单元由工频变压器Τ、整流桥BRG、三关稳压管LM7805、电解电容C5和C6、电容C7组成；
[0006]所述的网络模块η包括网卡功能单元、收发控制智能单元和电源单元，电源单元与检测模块运用的电源单元电路相同，网卡功能单元是网卡主控芯片RTL8019AS、反相器74HC04、单片机W78E516、数据锁存器74HC373和随机存取存储器RAM62256及其接口电路；收发控制智能单元是由单片机W78E516、光耦芯片U12和U22、CAN总线控制芯片SJA1000、CAN总线收发芯片PCA82C250、电容C12?C42、电阻R32?R92、晶振XT2组成，电源单元分别与单片机W78E516、网卡主控芯片RTL8019AS、光耦芯片U12和U22、随机存取存储器RAM62256.CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线收发芯片PCA82C250进行电连接；电源单元由工频变压器T、整流桥BRG、三关稳压管LM7805、电解电容C5和C6、电容C7组成；
[0007]进一步的,所述的CAN总线节点η中的η是大于3的整数；
[0008]所述的光耦芯片U11、U21、U12和U22均采用6N137光耦芯片。
[0009]本实用新型的工作原理和有益效果是:各检测模块中由单片机控制DSP芯片和驱动CAN总线控制芯片，DSP芯片只进行数据预处理，即对变电站开关柜真空断路器的真空度传感器数据进行预处理，其有益效果是:既保证了数据处理的实时性，又保证了数据传输的可靠性；各检测模块中收发控制单元通过CAN总线接受来自上位机的数据并进行分析，然后下传给真空度传感器的控制电路以实现控制功能，真空度传感器检测到的真空度变化信号，通过此信号引起的中断处理程序来接受每一帧信息，经CAN总线上传给网卡，再汇集至上位机进行分析，其有益效果是:通过利用CAN总线控制芯片和CAN总线收发芯片达到网卡与现场预处理微处理器的之间的数据通信的效果，起隔离作用的光耦芯片避免了总线上的各种干扰对通信电路带来的影响；网络模块通过网卡主控芯片与单片机的接口连接，并与锁存器、反相器和随机存取存储器构成网卡功能单元，并通过CAN收发控制智能单元，将CAN总线上得到的数据通过局域网络直接传输到上位机，上位机也可以将控制信息通过网卡功能单元和CAN收发控制智能单元传输到各检测模块，其有益效果是:直接实现局域网络内任意站点的通信，完全可以抛开网络操作系统，方便有效。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步描述。
[0011]附图1为本实用新型的方框结构示意图；
[0012]附图2为本实用新型检测模块的预处理单元接口电路原理图；
[0013]附图3为本实用新型检测模块的收发控制单元电路原理图；
[0014]附图4为本实用新型的电源单元电路原理图；
[0015]附图5为本实用新型网络模块的网卡功能单元接口电路原理图；
[0016]附图6为本实用新型网络模块的CAN收发控制智能电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]如附图所示:一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路包括具有相同电路结构的检测模块1、检测模块2、......检测模块n-l、CAN总线和网络模块n，所述的检测模块I为CAN总线节点I，检测模块2为CAN总线节点2，……检测模块n_l为CAN总线节点n-1，网络模块η为CAN总线节点η，各CAN总线节点分别与CAN总线的源输出级CAN-H和下拉输出级CAN-L相连接，CAN总线的源输出级CAN-H的两端分别通过电阻Rl和R2与下拉输出级CAN-L的两端相连(如附图1)。检测模块包括预处理单元、收发控制单元和电源单元，预处理单元是DSP芯片TMS320VC5410通过接口连接单片机AT89C55及其电路(如附图2)，芯片TMS320VC5410的HDO?HD7管脚依次与单片机AT89C55的管脚P0.0?P0.7进行连接，芯片 TMS320VC5410 的管脚 R/W、HDSl、HCNTLl、HCNTLO、HBIL、RS、HINT 依次与单片机 AT89C55 的管脚 Pl.2、Pl.3、Pl.4、Pl.5、Pl.6、Pl.7、INTl 进行连接，芯片 TMS320VC5410的管脚HDS2和HCS均接电源地；收发控制单元是由单片机AT89C55、光耦芯片Ull和U21、CAN总线控制芯片SJA1000、CAN总线收发芯片PCA82C250、电容Cl I?C41、电阻R31?R91、晶振 XTl 组成(如附图 3)，单片机 AT89C55 的管脚 P0.0 ?P0.7、P2.7、PROG, P3.2、P3.6、P3.7、XTALl、RST 依次与 CAN 总线控制芯片 SJA1000 的管脚 ADO ?AD7、CS、ALE、INT、WR、RD、CLKOUT, RST进行连接，芯片SJA1000的管脚TXO通过电阻R31与Ull的管脚IN相接，芯片SJA1000的管脚RXO与芯片U21的管脚OUT相连，并通过电阻R41与芯片Ull的管脚VDD相连，芯片SJA1000的管脚RXl通过电阻R51分别与芯片Ull的管脚IN、VDD和芯片U21的管脚EN、VCC相连，并通过电阻R61分别与管脚VSSl?VSS3相连，芯片SJA1000的管脚VDDl?VDD3均与芯片Ull的管脚IN、VDD和芯片U21的管脚EN、VCC及电源输入端VCC相连，芯片SJA1000的管脚VSSl?VSS3均与电源地相连，芯片SJA1000的管脚XTALl和XTAL2之间接晶振XT1，管脚XTALl通过电容C21接电源地，管脚XTAL2通过电容C21接电源地，与电源输入端VDD相连的芯片Ull的管脚VCC和EN均与芯片PCA82C250的管脚RXD和VCC及芯片U21的管脚VDD相连，芯片Ull的管脚VCC与OUT之间连接电阻R71，芯片Ull的管脚OUT与芯片PCA82C250的管脚TXD相连，芯片Ull的管脚VSS接电源地，芯片U21的管脚VDD与芯片Ull的管脚VSS之间连接电容C31，并通过电容C41接电源地，芯片U21的管脚IN通过电阻R81与芯片PCA82C250的管脚RXD相连，芯片PCA82C250的管脚GND接电源地，芯片PCA82C250的管脚RS与GND之间连接电子R91，芯片PCA82C250的管脚CANH接CAN总线的源输出级CAN-H，管脚CANL接CAN总线的下拉输出级CAN-L ；
[0018]电源单元分别与DSP芯片TMS320VC5410、光耦芯片Ull和U21、CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线收发芯片PCA82C250进行电连接；电源单元由工频变压器T、整流桥BRG、三关稳压管LM7805、电解电容C5和C6、电容C7组成(如附图4);工频变压器T的输入端分别与单线交流电的相线L和零线N相连，其输出端分别接全波整流器件BRG的I端和3端，全波整流器件BRG的输出2端和接地端4端之间连接电解电容C5，全波整流器件BRG的输出2端还与三端稳压器件LM7805的Vin端连接，LM7805的Gnd端接电源地，LM7805的Vout端作为电源输出端VOUT与收发控制单元的电源输入端VCC和VDD相连，LM7805的Vout端和Gnd端之间连接电解电容C6和电容C7 ；
[0019]所述的网络模块η包括网卡功能单元、收发控制智能单元和电源单元，电源单元与检测模块运用的电源单元电路相同，网卡功能单元是网卡主控芯片RTL8019AS、反相器74HC04、单片机W78E516、数据锁存器74HC373和随机存取存储器RAM62256及其接口电路(如附图5);网卡主控芯片RTL8019AS的管脚AlO?Α19、Α7、Α8、Α5、AEN均接接地端GND，芯片RTL8019AS的管脚Α9、SMEMR、SMEMW均接电源输入端VCC端，芯片RTL8019AS的管脚10CS16B通过电阻Rll接接地端GND，芯片RTL8019AS的管脚SDO?SD7分别依次与单片机W78E516的管脚P0.0?P0.7、数据锁存器74HC373的管脚DO?D7和随机存取存储器RAM62256的管脚DO?D7相连接，芯片RTL8019AS的管脚SAO?SA4依次与单片机W78E516的管脚Ρ2.0?Ρ2.4相连接，芯片RTL8019AS的管脚10RD、10WR分别与单片机W78E516的管脚RD、WR相连接，芯片RTL8019AS的管脚INTO通过反相器74HC04与单片机W78E516的管脚INTO相连接，芯片RTL8019AS的管脚RSTDRV与单片机W78E516的管脚P3.4相连接，芯片RTL8019AS的管脚SA6分别与单片机W78E516的管脚P2.7和随机存取存储器RAM62256的的管脚CE相连接，单片机W78E516的管脚P2.0?P2.6依次与随机存取存储器RAM62256的管脚A8?A14相连接，数据锁存器74HC373的管脚QO?Q7分别与随机存取存储器RAM62256的管脚AO?A7相连接；收发控制智能单元是由单片机W78E516、光耦芯片U12和U22、CAN总线控制芯片SJA1000、CAN总线收发芯片PCA82C250、电容C12?C42、电阻R32?R92、晶振XT2组成(如附图6)，电源单元分别与网卡主控芯片RTL8019AS、光耦芯片U12和U22、CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线收发芯片PCA82C250进行电连接；电源单元由工频变压器T、整流桥BRG、三关稳压管LM7805、电解电容C5和C6、电容C7组成(如附图6);单片机W78E516 的管脚 P0.0 ?P0.7、P2.7、PROG、P3.2、Ρ3.6、Ρ3.7、XTALl、RST 依次与 CAN 总线控制芯片 SJA1000 的管脚400?407、0541^、1见\11?、1?、0^0^\1?了进行连接，芯片 SJA1000的管脚TXO通过电阻R32与U12的管脚IN相接，芯片SJA1000的管脚RXO与芯片U22的管脚OUT相连，并通过电阻R42与芯片U12的管脚VDD相连，芯片SJA1000的管脚RXl通过电阻R52分别与芯片U12的管脚IN、VDD和芯片U22的管脚EN、VCC相连，并通过电阻R62分别与管脚VSSl?VSS3相连，芯片SJA1000的管脚VDDl?VDD3均与芯片U12的管脚IN、VDD和芯片U22的管脚EN、VCC及电源输入端VCC相连，芯片SJA1000的管脚VSSl?VSS3均与接地端GND相连，芯片SJA1000的管脚XTALl和XTAL2之间接晶振XT2，管脚XTALl通过电容C22接接地端GND，管脚XTAL2通过电容C22接接地端GND，与电源输入端VDD相连的芯片U12的管脚VCC和EN均与芯片PCA82C250的管脚RXD和VCC及芯片U22的管脚VDD相连，芯片U12的管脚VCC与OUT之间连接电阻R72，芯片U12的管脚OUT与芯片PCA82C250的管脚TXD相连，芯片U12的管脚VSS接接地端GND，芯片U22的管脚VDD与芯片U12的管脚VSS之间连接电容C32，并通过电容C42接接地端GND，芯片U22的管脚IN通过电阻R82与芯片PCA82C250的管脚RXD相连，芯片PCA82C250的管脚GND接接地端GND，芯片PCA82C250的管脚RS与GND之间连接电子R92，芯片PCA82C250的管脚CANH接CAN总线的源输出级CAN-Η,管脚CANL接CAN总线的下拉输出级CAN-L ；
[0020]电源单元分别与单片机W78E516、DSP网卡主控芯片RTL8019AS、光耦芯片U12和U22、随机存取存储器RAM62256、CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线收发芯片PCA82C250进行电连接；电源单元由工频变压器T、整流桥BRG、三关稳压管LM7805、电解电容C5和C6、电容C7组成(如附图4)，工频变压器T的输入端分别与单线交流电的相线L和零线N相连，其输出端分别接全波整流器件BRG的I端和3端，全波整流器件BRG的输出2端和接地端4端之间连接电解电容C5，全波整流器件BRG的输出2端还与三端稳压器件LM7805的Vin端连接，LM7805的Gnd端接电源地，LM7805的Vout端作为电源输出端VOUT与收发控制智能单元的电源输入端VCC和VDD及主控芯片RTL8019AS的电源输入端VCC端相连，LM7805的Vout端和Gnd端之间连接电解电容C6和电容C7。
[0021]各检测模块中由单片机控制DSP芯片和驱动CAN总线控制芯片，DSP芯片只进行数据预处理，即对变电站开关柜真空断路器的真空度传感器数据进行预处理，既保证了数据处理的实时性，又保证了数据传输的可靠性；各检测模块中收发控制单元通过CAN总线接受来自上位机的数据并进行分析，然后下传给真空度传感器的控制电路以实现控制功能，真空度传感器检测到的真空度变化信号，通过此信号引起的中断处理程序来接受每一帧信息，经CAN总线上传给网卡，再汇集至上位机进行分析，通过利用CAN总线控制芯片和CAN总线收发芯片达到网卡与现场预处理微处理器的之间的数据通信的效果，起隔离作用的光耦芯片避免了总线上的各种干扰对通信电路带来的影响；网络模块通过网卡主控芯片与单片机的接口连接，并与锁存器、反相器和随机存取存储器构成网卡功能单元，并通过CAN收发控制智能单元，将CAN总线上得到的数据通过局域网络直接传输到上位机，上位机也可以将控制信息通过网卡功能单元和CAN收发控制智能单元传输到各检测模块，直接实现局域网络内任意站点的通信，完全可以抛开网络操作系统，方便有效。
[0022]以上所述，实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型技术的精神的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路，其特征是:所述的一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路包括具有相同电路结构的检测模块1、检测模块2、......检测模块n-l、CAN总线和网络模块n，所述的检测模块I为CAN总线节点1，检测模块2为CAN总线节点2，……检测模块n-Ι为CAN总线节点n_l，网络模块η为CAN总线节点η，各CAN总线节点分别与CAN总线的源输出级CAN-H和下拉输出级CAN-L相连接，CAN总线的源输出级CAN-H的两端分别通过电阻Rl和R2与下拉输出级CAN-L的两端相连，其中，所述的CAN总线节点η中的η是大于3的整数。
2.根据权利要求1所述的一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路，其特征是:所述的检测模块包括预处理单元、收发控制单元和电源单元，预处理单元是DSP芯片TMS320VC5410通过接口连接单片机AT89C55及其电路，收发控制单元是由单片机AT89C55、光耦芯片Ull和U21、CAN总线控制芯片SJA1000、CAN总线收发芯片PCA82C250、电容Cll?C41、电阻R31?R91、晶振XTl组成，电源单元分别与DSP芯片TMS320VC5410、光耦芯片Ull和U21、CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线收发芯片PCA82C250进行电连接；电源单元由工频变压器Τ、整流桥BRG、三关稳压管LM7805、电解电容C5和C6、电容C7组成。
3.根据权利要求1所述的一种变电站开关柜真空断路器在线监测的数据传输电路，其特征是:所述的网络模块η包括网卡功能单元、收发控制智能单元和电源单元，电源单元与检测模块运用的电源单元电路相同，网卡功能单元是网卡主控芯片RTL8019AS、反相器74HC04、单片机W78E516、数据锁存器74HC373和随机存取存储器RAM62256及其接口电路；收发控制智能单元是由单片机W78E516、光耦芯片U12和U22、CAN总线控制芯片SJA1000、CAN总线收发芯片PCA82C250、电容C12?C42、电阻R32?R92、晶振ΧΤ2组成，电源单元分别与单片机W78E516、网卡主控芯片RTL8019AS、光耦芯片U12和U22、随机存取存储器RAM62256.CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线收发芯片PCA82C250进行电连接；电源单元由工频变压器Τ、整流桥BRG、三关稳压管LM7805、电解电容C5和C6、电容C7组成。
【文档编号】H04L29/08GK204069034SQ201420339671
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】陆悠 申请人:陆悠