边远变电站信息交互器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及变电站信息交换技术领域，具体为一种边远变电站信息交互器。
【背景技术】
[0002]目前，电力系统无人值班变电站已较为普及，除了站内自身智能化、自动化水平的提高外，还有调度指令如何下达，运行数据怎样回传的问题，这就要用到信息交换技术。目前，微波和光纤通讯是发电厂和城区变电站的首选方式，但由于高额的建设成本，微波和光纤通讯不太适应边远地区的小型变电站。首先，微波通讯，因设备复杂繁多，还需选取高空地段修造发射、接收塔等，造价将达百万元以上；而光纤通讯，除光源和分光器等配套设施夕卜，仅传输光缆约每米2元的造价，使长距离传输和长时期维护成本极高，故在城郊密集型变电站间采用较为广泛，但在边远山区、甚至少数民族地区，因民生工程建立的变电站，一般容量不大，电压等级不高，加之位置零散，铰链性不强，故微波和光纤通讯都不宜采用。
[0003]现有外部电讯和GPRS等通讯系统，覆盖面宽，可靠性强，若能借用，则可减少设备投资和维护费用，所以可以研制一种能够利用GPRS通信系统的变电站信息交换设备。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够利用GPRS通信系统实现信息交换的变电站信息交互器，技术方案如下:
一种边远变电站信息交互器，包括芯片LPC2131和GPRS模块MC55，所述芯片LPC2131的RXD 1端口和TXD 1端口分别连接所述GPRS模块MC55的RXD0端口和TXD0端口，所述芯片LPC2131的P0端口和P1端口分别为模拟信号接收端和指令信号接收端；所述GPRS模块MC55还连接S頂卡坐的引脚，所述GPRS模块MC55上还设有GSM天线。
[0005]进一步的，所述芯片LPC2131的晶体振荡器频率为11.0592MHz，数据传输率为9600b/so
[0006]更进一步的，所述芯片LPC2131的Vref端口参考电压为5V，芯片LPC2131还通过VSS端口分别接入5组3.3-4.8V的电压，并设置有具有宽带电压和宽带电流的集成稳压器LD0。
[0007]更进一步的，所述集成稳压器LD0连接一个以上的电容；所述GPRS模块MC55的BATT-端口连接有NTC热敏电阻和稳压二极管，CHARGE端口连接有防电磁干扰器件ESD。
[0008]更进一步的，还包括以集成块CAT1832为中心监控复位电路。
[0009]本发明的有益效果为:本发明可应用于位置零散、容量小型的边远无人值班变电站的信息交换中，既可保证调度指令与运行数据的有效传输，又大幅度降低设备投资和维护费用，并节约人力资源。
【附图说明】
[0010]图1为变电站信息传递结构示意图。
[0011]图2为信息交互器电路组合图。
[0012]图3为变压器铁芯接地电流监测软件流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明:如图1所示，变电站信息传递主体结构:在各运行数据和监测系统中，经信号采集、整形处理和数模转换后，送入具有基准设置、人机对话功能的中央信号处理器，进行测试信号的比较判断，确定正常与否，并实现就近存储和显示，以利查询；与此同时，启动通讯接口，将信号远传集控中心，进行故障分析，做出相关处理决定；通讯系统同样接收调度运行方式和集控中心的监控指令，并经中央信号机处理发布与数模转换，在变电运行系统中实施完成。
[0014]根据边远无人值班变电站位置零散、容量小型等特点，确定借用外部通讯网络做信号传递为佳的方式，并根据功能要求和框图结构，信息交互器电路原理图如图2所示:包括芯片LPC2131和GPRS模块MC55，所述芯片LPC2131的RXD1端口和TXD1端口分别连接所述GPRS模块MC55的RXD0端口和TXD0端口，其中GPRS模块MC55上的TXD0端口是用于接收从芯片LPC2131TXD1端口传送来的数据；而GPRS模块MC55上的RXD0端口是用于向芯片LPC2131RXD1端口发送数据。由此在GPRS通信模块与ARM芯片之间形成数据交换与通讯。
[0015]GPRS通信模块MC55上的引脚IGT主要用于上电复位，由此实现一个模块的复位转换。
[0016]所述芯片LPC2131的P0端口和P1端口分别为模拟信号接收端和指令信号接收端。利用芯片LPC2131上P0的多个端口，还可直接接收监测系统采集整理后的模拟信号，由芯片内部进行A/D转换；利用芯片LPC2131上P1的多个I/O端口，编程接收上位机下传的各项指令信号。
[0017]GPRS模块MC55还连接S頂卡坐:在GPRS模块MC55的基带处理器上有一个综合SIM接口，它直接连线到主机接口(为端对端连接器)，用于连接到外部的S頂卡座。这里采用的SIM卡有6个引脚:CCCLK、CCVCC、CC1、CCRST、CCIN以及CCGND，分别对应接在MC55模块的1-6个引脚上。模块连接器与S頂卡座的引脚之间的距离不要超过20cm，所配电容起防止高频干扰作用，并且管脚间电容需靠近安装，效果更好。
[0018]芯片LPC2131的振荡器EPSON晶振频率是11.0592MHz，数据传输率设置为9600b/
So
[0019]因芯片LPC2131与GPRS模块MC55内部的分组功能，在Vref端采用5伏参考电压的基础上，共设置有5组3.3-4.8V电源，都经VCC和VSS端口接入芯片，并设置有具有宽带电压(0.9V至80V)和宽带电流(100mA至10A)的集成稳压器LD0。集成稳压器LD0周边的电容、从芯片BATT-相连的NTC热敏电阻、多个二极管、稳压二极管和防电磁干扰器件ESD等，都是为提高直流电源的线性度、稳定性和增强蓄电池等重要器件的保护作用而增设的配置。
[0020]在图2的右下方，同样为着4.8V和3.3V电源电压的质量问题，还设置了以集成块CAT1832为中心的监控复位电路，此电路在发现电源问题和对电路进行调试、检修工作中发挥作用。[0021 ] 所述GPRS模块MC55上还设有GSM天线。经芯片LPC2131与GPRS模块MC55将采集、编辑了的数字信号，以电磁波的形式由GSM天线发射出去，经电讯和GPRS等无线通讯网络，将信号传送给远方的监控中心，达到分析处理的目的；GSM天线同样接收远方信号，将调度和监控指令传送给智能芯片，经转换处理后，交付运行系统完成。
[0022]下面以变压器铁芯接地电流监测为例，进一步说明本发明信息交换的过程。
[0023]在变压器中，线圈与铁芯之间存在寄生电容，在电场作用下，可能产生悬浮电位，造成局部放电，甚至绝缘击穿等。因此，有必要设计一点可靠性接地，把感应电动势释放掉。但当变压器铁芯出现两点以上接地时，也会出现电位差，形成回路，产生环流。引起涡流发热，造成绝缘损坏，甚至引发跳闸事故等。因此，铁芯需要一点接地，但又绝不允许多点接地。铁芯接地电流监测系统中软件流程如图3所示，具体步骤如下:
1.初始化:工作开始，首先对监测系统做清零和复位等初始化处理。
[0024]2.人机对话:从键盘中输入下列信号和数据:
1)、被监测变压器即铁芯接地线序号(装置适应多台主变监测)；
2)、巡检周期:为避免瞬时冲击和减除信号运算时间等，以确认故障的真实性和延续性，本装置设置巡检周期为10秒；
3)、测试和置入开路电压Uk、初始电流I。，根据DL/T596-199《电力设备预防性试验导贝1J》的规定:铁芯绝缘正常时，接地电流Ic不得大于0.1A，故所测开路电压Uk&会很小，经欧姆定律可以得到初始电阻值IV
R0= u k/ ι0
此R。相当于内阻，是基本不变的，但当测试到接地电流Ic大于0.1A，甚至超过许多时，可通过比例关系找到倍数差K:
K = Ic/10
当变压器因负荷重，难于转换调节，即不能立即停电检修时，可以串联接入限流电阻Rc，以降低接地电流值，减少发热量。串入的限流电阻Rc则可借用电流倍数差K转换计算出:
Rc = K*R0
Rc的串联接入，是降低接地电流，减少发热影响的紧急而有效措施，本专利给出的Rc计算式，从数学模式上解决了参数确定问题，是很有实用价值的举措。
[0025]以上计算模式和数字确定，可在软件编程中实现。
[0026]3.比较判断:当参数设置完成，单片机内部自动进行数据转换处理；另一方面，由模拟电路实测并经A/D转换的数字信号，一并送给微电脑CPU中心进行比较判别:
正常时，实测信号接近于0，必然小于基准设置信号，此时继续“循环测试”;否则当被监测变压器铁芯出现两点以上接地，将产生接地电流，则会真正出现“实测>设置”的结果。
[0027]4.显示报警:此时，一方面由智能芯片记录存储该故障发生的时间、变压器序号等，另一方面将信号传递给液晶屏作显示报警。
[0028]5.信息传送:接地信号在液晶显示报警的同时，各地、特别是无人值班变电站，又经前述信息交互器，将监测信号经天线发送到集控中心。
[0029]变电运行监测集控中心是通讯系统的终端，该终端具有对通讯数据进行解码分析，做出比较判断和显示报警以及事故处理提示功能；该终端建立有数据库，将前端采集、编辑、整理的数字信号建卡储存，以作历史查询；该终端还可建立专家系统，以便将数据、表格、图形等信息实现交互使用与查询，方便参数修订，发出应急信号，做出检修安排等，由此大幅度提1?系统安全稳定性。
[0030]其它直流、温度等监测体系可参考本软件流程图设计使用。
【主权项】
1.一种边远变电站信息交互器，其特征在于，包括芯片LPC2131和GPRS模块MC55，所述芯片LPC2131的RXD1端口和TXD1端口分别连接所述GPRS模块MC55的RXDO端口和TXDO端口，所述芯片LPC2131的P0端口和P1端口分别为模拟信号接收端和指令信号接收端；所述GPRS模块MC55还连接S頂卡坐的引脚，所述GPRS模块MC55上还设有GSM天线。2.根据权利要求1所述的边远变电站信息交互器，其特征在于，所述芯片LPC2131的晶体振荡器频率为11.0592MHz，数据传输率为9600b/s。3.根据权利要求1或2任一项所述的边远变电站信息交互器，其特征在于，所述芯片LPC2131的Vref端口参考电压为5V，芯片LPC2131还通过VSS端口分别接入5组3.3-4.8V的电压，并设置有具有宽带电压和宽带电流的集成稳压器LDO。4.根据权利要求3所述的边远变电站信息交互器，其特征在于，所述集成稳压器LDO连接一个以上的电容；所述GPRS模块MC55的BATT-端口连接有NTC热敏电阻和稳压二极管，CHARGE端口连接有防电磁干扰器件ESD。5.根据权利要求3所述的边远变电站信息交互器，其特征在于，还包括以集成块CAT1832为中心监控复位电路。
【专利摘要】一种边远变电站信息交互器，包括芯片LPC2131和GPRS模块MC55，所述芯片LPC2131的RXD1端口和TXD1端口分别连接所述GPRS模块MC55的RXD0端口和TXD0端口，所述芯片LPC2131的P0端口和P1端口分别为模拟信号接收端和指令信号接收端；所述GPRS模块MC55还连接SIM卡坐的引脚，所述GPRS模块MC55上还设有GSM天线。本发明可应用于位置零散、容量小型的边远无人值班变电站的信息交换中，既可保证调度指令与运行数据的有效传输，又大幅度降低设备投资和维护费用，并节约人力资源。
【IPC分类】G08C17/02, H02J13/00
【公开号】CN105406597
【申请号】CN201510920041
【发明人】刘睿, 陈凌, 冯运
【申请人】国网四川省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月11日