用于动态监控电力设备的系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于动态监控电力设备的系统，包括CAN总线、数据采集单元、数据监控单元、通信单元、隔离模块及CAN转换模块，其中：CAN总线用于实现数据的双向传输、多方传输；数据采集单元用于实时采集电力设备的电压、电流以及温度等数据，并将数据发送至所述CAN总线；数据监控单元用于负责接收、存储和显示各种电力设备的监测控制数据；通信单元使所述CAN总线与所述数据监控单元之间建立通信模式；CAN转换模块用于实现TTL电平到CAN总线电平特性的转换；隔离模块用于实现CAN总线上各CAN节点间的电气隔离。本发明能在高压环境下对电流、电压和温度进行实时监测控制，为设备维护、维修提供决策依据。
【专利说明】用于动态监控电力设备的系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统监测控制领域，尤其是涉及用于动态监控电力设备的系统。
【背景技术】
[0002]近年来，电力系统的远程监测控制得到迅速发展并受到有关运营、管理、科研等部门技术人员的日益关注。其中嵌入式技术以其灵活、功能可裁剪等特点得到了电力系统的广泛应用。而现场总线监测控制便是嵌入式技术应用到电力监测控制系统的典型技术。
[0003]现场总线技术把单个分散的电力监测控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统。目前，基于总线的电力监测控制信息传输技术通常采用RS-232和RS-485，但这些技术特点存在以下弊端:1)系统相对封闭，缺乏统一的规范和通信协议；2)监测控制系统均为主从式结构，网络上只能有一个主节点，无法构成多主冗余系统，当主节点出现故障，系统就无法运行；3)波特率较低，传输距离短，满足不了实时性要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有电力监测控制系统的不足，提供用于动态监控电力设备的系统，该系统在高压环境下对电流、电压和温度进行实时监测控制，为设备维护、维修提供决策依据。
[0005]本发明的目的主要通过以下技术方案实现:用于动态监控电力设备的系统，包括CAN总线、数据采集单元、数据监控单元、通信单元、隔离模块及CAN转换模块，所述数据采集单元和CAN转换模块均连接在同一个CAN总线上，所述隔离模块与CAN转换模块相连，所述通信单元与数据监控单元和隔离模块分别相连，其中:所述CAN总线用于实现数据的双向传输、多方传输；所述数据采集单元用于实时采集电力设备的电压、电流以及温度等数据，并将数据发送至所述CAN总线；所述数据监控单元用于负责接收、存储和显示各种电力设备的监测控制数据；所述通信单元使所述CAN总线与所述数据监控单元之间建立通信模式，用于实现CAN总线与数据监控单元之间数据的双向传送；所述CAN转换模块用于实现TTL电平到CAN总线电平特性的转换；所述隔离模块用于实现CAN总线上各CAN节点间的电气隔离。本发明中，通过数据监控单元的设置，可以将数据采集单元得到的电力设备信息实时地显示给监测人员，使监测人员对现场情况有直观地了解，对现场的控制更加方便。使用CAN总线组建网络，基于C AN总线独立性强的特点，本系统在串行总线中增加一个设备节点或者去掉一个设备节点对整体网络的正常运行不会产生任何影响，再加上其具有通信速率高及数据通信实时性强的特点，因而基于CAN总线的监控网络具有强大的独立性、稳定性和自由性能。通过隔离模块的设置，使CAN控制模块的发送和接收不直接与CAN转换模块发发送和接收相连，而是通过高速光耦与CAN转换模块相连，如此可很好地实现总线上各CAN节点间的电气隔离，减少环境对电路的干扰。
[0006]为利于在电气特性上满足CAN总线的标准，进一步地，还包括CAN转换模块，所述CAN转换模块用于实现TTL电平到CAN总线电平特性的转换，所述隔离模块通过所述CAN转换模块与所述CAN总线相连。
[0007]进一步地，所述数据采集单元包括传感模块和控制模块，所述传感模块用于采集电力设备的各线电路及各线间的电流电压，所述控制模块将传感模块采集的信息转化为CAN总线可以传输的数据帧。本发明中，数据采集单元采集的数据通过CAN总线传输至数据监控单元。
[0008]进一步地，所述通信单元包括PCI通信模块、处理模块及CAN控制模块，所述PCI通信模块用于PCI总线数据的发送控制和接收控制，所述CAN控制模块用于处理CAN总线上数据的发送和接收，所述处理模块用于负责PCI通信模块和CAN控制模块之间的数字通信和协调管理，转换适用于CAN通信或者PCI通信的数据帧或者控制帧。
[0009]进一步地，所述CAN控制模块包括CAN模块、逻辑控制模块和SPI通信模块，所述CAN模块与所述CAN总线相连，所述SPI通信模块与所述处理模块相连，所述逻辑控制模块与CAN模块和SPI通信模块分别相连，所述CAN模块用于处理CAN总线上数据的接受和发送，所述SPI通信模块用于接受处理模块的控制指令，所述逻辑控制模块用于控制所述控制模块的运行。为了适应电力监测控制系统高分布、数据互联的需要，监测控制系统需要有丰富的通信模块。本监测控制传输系统中通信单元带有模块，可以实现数据的高速传输，可以作为监测控制使用，大大方便了网络的实施和应用。
[0010]与现有监控传输技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明中，使用CAN总线组建网络，基于c AN总线独立性强的特点，本系统在串行总线中增加一个设备节点或者去掉一个设备节点对整体网络的正常运行不会产生任何影响，再加上其具有通信速率高及数据通信实时性强的特点，本监控网络具有强大的独立性、稳定性和自由性能。另通过数据采集单元、数据监控单元及通信单元的设置，本发明可形成一种集分散、双向、互连、互动的传输和监控系统；通过隔离模块的设置，实现总线上各CAN节点间的电气隔离，减少电力系统中环境对电路的干扰。本系统统一布网，成本低，连接容易，易于组成稳定的电力监测控制网络。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明所述的用于动态监控电力设备的系统一个具体实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0013]实施例1
如图1所示，用于动态监控电力设备的系统，包括CAN总线、数据采集单元、数据监控单元、通信单元、隔离模块及CAN转换模块，所述数据采集单元和CAN转换模块均连接在同一个CAN总线上，所述隔离模块与CAN转换模块相连，所述通信单元与数据监控单元和隔离模块分别相连，其中:所述CAN总线用于实现数据的双向传输、多方传输；所述数据采集单元用于实时采集电力设备的电压、电流以及温度等数据，并将数据发送至所述CAN总线；所述数据监控单元用于负责接收、存储和显示各种电力设备的监测控制数据；所述通信单元使所述CAN总线与所述数据监控单元之间建立通信模式，用于实现CAN总线与数据监控单元之间数据的双向传送；所述CAN转换模块用于实现TTL电平到CAN总线电平特性的转换；所述隔离模块用于实现CAN总线上各CAN节点间的电气隔离。
[0014]本发明中，整个系统中的所有单元均挂接在同一个CAN总线上，形成逻辑上的层关系。CAN属于总线式串行通信网络，它采用多主方式运行，可实现多设备多系统的相互备份功能。只要在该网络上的任何设备系统节点都可以向任何节点相互发送信息数据，设备系统节电数据按照时序分配形成不一样等级优先级别。CAN传输总线通常采用CRC校验方式，具有很强的纠错功能，使得本系统可进行可靠的数据通信。数据监控单元可以将数据采集单元的电力设备信息实时地显示给监测人员，使监测人员对现场情况有直观的了解，对现场的控制更加方便。通信单元是插在数据监控单元上用于连接CAN总线的设备，其主要用于实现CAN通信与数据监控单元通信。通信单元主要是采用事件驱动方式来实现其功能，主流程一般是:初始化、自检后进入工作主循环，等待事件触发，通过事件触发调用内部各功能模块。隔离模块可选用芯片6N137，它使CAN控制模块通过高速光耦与CAN转换模块相连，这样就能很好地实现总线上各CAN节点间的电气隔离。本发明中，CAN转换模块可选用芯片82C250，该芯片可支持多达110个节点，能增大通信距离，保证系统不受干扰，同时还可以提供向总线的差动发送能力和CAN控制器的差动接受能力。
[0015]实施例2
本实施例在实施例1的基础上作出了如下进一步限定:所述数据采集单元包括传感模块和控制模块，所述传感模块用于采集电力设备的各线电路及各线间的电流电压，所述控制模块将传感模块采集的信息转化为CAN总线可以传输的数据帧。本发明中，传感模块和控制模块分别相当于数据采集单元的输入端和输出端，由输入端将采集的信息反馈给控制模块，再由控制模块将该信息转化为CAN总线可以传输的数据帧，将信息传输至CAN总线上。
[0016]实施例3
本实施例在实施例1的基础上作出了如下进一步限定:所述通信单元包括PCI通信模块、处理模块及CAN控制模块，所述PCI通信模块用于PCI总线数据的发送控制和接收控制，所述CAN控制模块用于处理CAN总线上数据的发送和接收，所述处理模块用于负责PCI通信模块和CAN控制模块之间的数字通信和协调管理，转换适用于CAN通信或者PCI通信的数据帧或者控制帧。为适应电力监测控制系统高分布、数据互联的需要，监测控制系统需要接口丰富的通信单元。数据监控单元通常具有PCI接口，本监控系统中通信单元带有与之匹配的PCI通信模块，用于实现数据监控单元通信。对此，可采用PCI9054芯片，此芯片可以实现完整的PCI主控模块和目标模块功能，将复杂的PCI总线接口转换为相对简单用户接口，它能实现PCI规范所要求的所有硬件接口信号和配置空间寄存器。通信单元在本传输系统中处于总体架构的中心，而作为通信单元最重要的部件处理模块需有强劲的性能和良好的稳定性，可采用ARM处理器。当MCU接收到PCI通信模块送给的数据和控制字符识，进行判断处理后，转换为CAN总线的数据帧或控制帧，送给CAN控制模块，由CAN控制模块自动完成一帧的发送。当MCU接收到CAN通信接口送给的数据帧或者控制帧，进行判断处理后，转换为PCI总线的数据帧或控制帧，送给PCI通信模块，由PCI通信模块自动完成给数据监控单元的发送。
[0017]实施例4
本实施例在实施例3的基础上作出了如下进一步限定:所述CAN控制模块包括CAN模块、逻辑控制模块和SPI通信模块，所述CAN模块与所述CAN总线相连，所述SPI通信模块与所述处理模块相连，所述逻辑控制模块与CAN模块和SPI通信模块分别相连，所述CAN模块用于处理CAN总线上数据的接受和发送，所述SPI通信模块用于接受处理模块的控制指令，所述逻辑控制模块用于控制所述CAN控制模块的运行。本发明中，CAN控制模块通过SPI通信模块与处理模块相连，接收处理模块的各种读写指令和控制指令。
[0018]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的【具体实施方式】只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.用于动态监控电力设备的系统，其特征在于:包括CAN总线、数据采集单元、数据监控单元、通信单元、隔离模块及CAN转换模块，所述数据采集单元和CAN转换模块均连接在同一个CAN总线上，所述隔离模块与CAN转换模块相连，所述通信单元与数据监控单元和隔离模块分别相连，其中: 所述CAN总线用于实现数据的双向传输、多方传输； 所述数据采集单元用于实时采集电力设备的电压、电流以及温度等数据，并将数据发送至所述CAN总线； 所述数据监控单元用于负责接收、存储和显示各种电力设备的监测控制数据； 所述通信单元使所述CAN总线与所述数据监控单元之间建立通信模式，用于实现CAN总线与数据监控单元之间数据的双向传送； 所述CAN转换模块用于实现TTL电平到CAN总线电平特性的转换； 所述隔离模块用于实现CAN总线上各CAN节点间的电气隔离。
2.根据权利要求1所述的用于动态监控电力设备的系统，其特征在于:所述数据采集单元包括传感模块和控制模块，所述传感模块用于采集电力设备的各线电路及各线间的电流电压，所述控制模块将传感模块采集的信息转化为CAN总线可以传输的数据帧。
3.根据权利要求1所述的用于动态监控电力设备的系统，其特征在于:所述通信单元包括PCI通信模块、处理模块及CAN控制模块，所述PCI通信模块用于PCI总线数据的发送控制和接收控制，所述CAN控制模块用于处理CAN总线上数据的发送和接收，所述处理模块用于负责PCI通信模块和CAN控制模块之间的数字通信和协调管理，转换适用于CAN通信或者PCI通信的数据巾贞或者控制中贞。
4.根据权利要求3所述的用于动态监控电力设备的系统，其特征在于:所述CAN控制模块包括CAN模块、逻辑控制模块和SPI通信模块，所述CAN模块与所述CAN总线相连，所述SPI通信模块与所述处理模块相连，所述逻辑控制模块与CAN模块和SPI通信模块分别相连，所述CAN模块用于处理CAN总线上数据的接受和发送，所述SPI通信模块用于接受处理模块的控制指令，所述逻辑控制模块用于控制所述CAN控制模块的运行。
【文档编号】H02J13/00GK104319888SQ201410580466
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】李胜峰 申请人:四川蓝讯宝迩电子科技有限公司