一种基于GOOSE的电力过程控制装置的制作方法

本实用新型涉及电力设备通信领域，尤其涉及一种基于goose的电力过程控制装置。

背景技术：

变电站往数据化和智能化发展，对变电站内电力设备运行状态的采集应用与控制也越来越多，要求二次设备能够即插即用，如：开关柜母线温度、断路器触臂温度、避雷器温度、绝缘监测、gis微水、变压器油温等等测量。传统的做法先由通信集中器把各个测量模块数据收集一起再转发给主站系统，这个监测系统与基于goose的电力继电保护监测系统存在重复投资。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于goose的电力过程控制装置，能将对二次设备(测量设备)的数据收集和管理，通过以太网goose通信集成到现有电力继电保护监测系统中。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种基于goose的电力过程控制装置，包括框体，以及安装于框体内的电源模块和通信模块,并可配置多个功能模块，

所述通信模块包括控制器、双can总线接口和以太网接口，所述通信模块用于接收以太网goose下行报文，并将所述以太网goose下行报文解析成控制命令；及用于接收各功能模块上行的can总线数据，并将所述can总线数据汇总并形成以太网goose上行报文；

所述功能模块包括控制器、双can总线接口和外部设备接口，所述功能模块用于采集外部电力设备的状态或对外部电力设备进行控制；

所述框体设有一背板，所述电源模块通过背板给通信模块和功能模块供电，所述通信模块通过背板的双can总线和所述功能模块进行通信连接。

进一步的，所述通信模块和所述功能模块均包括同步接口，所述通信模块和功能模块的同步接口连接，通过所述同步接口，所述功能模块和所述通信模块实现时间同步。

进一步的，所述通信模块和功能模块均包括菊花链输入接口和菊花链输出接口，以通信模块为第一模块，通信模块和各功能模块手拉手连接，所述手拉手连接是指前一模块的菊花链输出接口和下一模块的菊花链输入接口连接。

进一步的，所述功能模块包括开出接点模块、开入接点模块和模拟量采集模块。

进一步的，所述开出接点模块的外部设备接口为第一开关量处理电路，所述开出接点模块用于执行通信模块发送的控制命令，通过第一开关量处理电路以控制所连接的外部设备的分合状态。

进一步的，所述开入接点模块的外部设备接口为第二开关量处理电路，所述开入接点模块通过第二开关量处理电路采集所连接的外部设备的分合状态，并通过双can总线输出外部设备的分合状态信息。

进一步的，所述模拟量采集模块的外部设备接口包括adc模数转换电路和模拟量前端电路，所述模拟量采集模块通过模拟量前端电路对模拟量信号进行选通放大，并通过adc模数转换电路输出模拟量信号数值，并通过双can总线输出模拟量信号数值。

进一步的，所述模拟量采集模块包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块。

进一步的，所述电流采集模块为0-20ma转换模块、±20ma转换模块或4-20ma转换模块中的一种。

进一步的，所述电压采集模块为0-150mv转换模块、0-500mv转换模块或0-1.5v转换模块或0-5v转换模块中的一种。

本实用新型的基于goose的电力过程控制装置采样模块化结构和双can总线方式，可灵活配置功能模块种类和数量，实现对不同类型、不同数量的二次设备(如：开关柜母线温度、断路器触臂温度、避雷器温度、绝缘监测、gis微水、变压器油温等等测量设备)数据采集和管理，方便使用，并通过以太网goose通信接入电力继电保护监测系统，实现统一管理。

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统模块框图；

图2是本实用新型实施例的通信模块电路框图；

图3时本实用新型实施例的开入/开出节点模块电路框图；

图4时本实用新型实施例的模拟量采集模块电路框图；

图5是本实用新型在电力继电保护监测系统的单独应用示意图；

图6是本实用新型在电力继电保护监测系统的站层应用示意图；

图7是本实用新型在电力继电保护监测系统的间隔层应用示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型公开了一种基于goose的电力过程控制装置的实施例，包括框体、电源模块10、通信模块20,并可配置多个功能模块，所述功能模块的种类包括开入接点模块30、开出接点模块40、温度采集模块50、转换模块60等。其中，框体内设有用于各模块进行电连接的背板，背板上设置有双can总线70；通信模块20设有微控制器、双can总线接口和以太网接口，通信模块20通过以太网接口连接到以太网80，接收以太网goose下行报文，并将所述以太网goose下行报文解析成控制命令；及通过双can总线70接收开入接点模块30、温度采集模块50、转换模块60输出的can总线数据，并将所述can总线数据汇总并形成以太网goose上行报文；开出接点模块40、开入接点模块30、温度采集模块50、转换模块60均设有双can总线接口和微控制器，通过双can总线和通信模块20连接；开出接点模块40通过双can总线70接收并执行通信模块20发送的控制命令，以控制所连接的外部设备的分合状态；开入接点模块30感知所连接的外部设备的分合状态，并通过双can总线70输出分合状态信息；温度采集模块50连接温度传感器，并将温度传感器采集的温度值通过双can总线70输出温度值信息；转换模块60外接模拟量传感器，并将模拟量传感器所采集的模拟量信号，模拟量传感器输出电压或电流信号给转换模块60，转换模块60将这些电压、电流信号转换为数字信息，给出电压值或电流值，并通过双can总线70输出这些数字信息；电源模块10外接交流或直流电源，通过背板为所述通信模块、开出接点模块、开入接点模块、温度采集模块、转换模块提供工作电源；电源模块10的输出的工作电源电压包括+5v和±12v。在其他实施例中，工作电源电压包括低压的+5v电源或3.3v电源中的一种，和高压的+12v电源或±12v电源或+24v电源中的一种，其中+12v电源或±12v电源或+24v电源用于给can总线接口芯片、继电器等器件供电，+5v电源或3.3v电源给模块的微控制器等器件供电，采用双电源供电可更有效的保证模块的稳定工作和及时发现故障。

图2是本实施例的通信模块的电路框图，包括控制器cpu、实时时钟rtc、电源、存储器、can收发器、同步接口、菊花链输入接口、菊花链输出接口和以太网接口，通信模块通过以太网接口支持goose与外部系统通信，进行内部和外部的通信信息交换，按照预先定义好的通信规则工作，同时，通信模块支持sntp网络对时技术给整个系统提供对时，同时通信模块通过同步接口发送同步信号给各功能模块，以实现通信模块和各功能模块的时间同步。

图3是本实施例的开入接点模块/开出接点模块的电路框图，包括控制器、电源、实时时钟、can收发器、同步接口、菊花链输入接口、菊花链输出接口和开关量处理电路。开入接点模块和开出接点模块的区别在于开关量处理电路的不同，开入接点模块是用于采集外部设备的开关量输入，如外部设备的分合状态，开出接点模块是提供开关量输出以对外部设备进行控制，如对外部设备的分合控制。

图4时本实施例的模拟量采集模块，包括控制器、电源、实时时钟、can收发器、同步接口、菊花链输入接口、菊花链输出接口、adc模数转换电路和afea模拟量前端电路。在本实施例中，模拟量采集模块包括温度采集模块50和转换模块60，模拟量采集模块用于采集外部模拟量，并将采集的模拟量信号通过can通信总线上行到通信模块，并通过通信模块上行传送给上级控制系统。

转换模块60外接模拟量传感器，并将模拟量传感器所采集的模拟量信号，如电压、电流的电磁信号转换为数字信息，转换模块60可以是电流采集模块，如0-20ma转换模块或±20ma转换模块或4-20ma转换模块，也可以是其它规格，该规格表示允许输入的电流范围；转换模块60也可以是电压采集模块，如0-150mv转换模块、0-500mv转换模块或0-1.5v转换模块或0-5v转换模块，也可以是其它规格，该规格表示允许输入的电压范围。

温度采集模块50可以是电流转换模块的一种，也可以是定制的温度采集模块。在电力测量领域，温度传感器通常采用电阻温度传感器(rtd)，通过检测通过rtd的电流获得实时温度值，为保证温度采集模块50的温度采集精度，通常采用专用的温度采集电路进行实时温度采集。

图5、图6、图7分别是本装置应用于电力继电保护监测系统的不同组网应用。其中，图5中，两个本装置可以不通过上层管理设备进行相互通信；图6是本装置应用于站层，本装置直接通过以太网goose和变电站后台通信；图7时是本装置应用于间隔层，本装置作为间隔层的扩展io单元和过程层设备进行连接。

本实用新型的基于goose的电力过程控制装置采用模块化结构和双can总线方式，可灵活配置功能模块的种类和数量，实现对不同类型、不同数量的二次设备(如：开关柜母线温度、断路器触臂温度、避雷器温度、绝缘监测、gis微水、变压器油温等等测量设备)数据采集和管理，方便使用，并通过以太网goose通信接入电力继电保护监测系统，实现统一管理。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。