一种智能中压开关柜的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了智能中压开关柜，包括控制组件、接口组件、电源组件、现场监测单元和柜体；本实用新型的控制组件采用双CPU的结构，在外围搭建的有JTAG接口、RS232接口、485网络接口、CAN网络接口、DOG接口、以太网接口、WIFI以及移动存储接口等接口组件，本实用新型功能集成度高，既满足智能开关柜通讯实时性和高速性的需求，又保证数据传输的稳定性、可靠性和实时性，实现了智能开关柜的智能化、信息化、高可靠性和低成本，并且体积小，安装、调试方便，便于监控中心远程处理数据，因此有利于实现开关柜自动化的安全监控。且所述柜体顶部内壁设有智能检视灯有助于智能中压开关柜的故障排查工作的进行。
【专利说明】
一种智能中压开关柜
技术领域
[0001]本实用新型涉及输变电设备状态监测技术领域，特别涉及一种智能中压开关柜。
【背景技术】
[0002]中压开关柜是输配电系统中的重要设备，在运行中由于各种原因引起的故障率一直居高不下，伤人、烧柜、甚至爆炸的事故时有发生，因此确保中压开关柜的可靠运行极为重要。以往的中压开关柜监测设备多、通信不稳定，已经不能够满足所需的要求，现代中压开关柜的结构日趋复杂，基于需要实时、准确和高速的自动监测智能开关柜的特性，实时传送信息量非常大。随着IEC61850标准在变电站中的不断推广，需要新型智能电子设备(IED)来适应不断扩大的要求。新型智能电子设备(IED)具有强大的实时监控能力，快速高效的处理功能以及高速稳定的通信能力，大大提高了中压开关柜运行的安全性、稳定性和可靠性。
【实用新型内容】
[0003]为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种智能中压开关柜，减少了现有的中压开关柜监测设备多、安装复杂、控制不方便、通信不稳定、不能远程操控的问题。
[0004]—种智能中压开关柜，包括控制组件、接口组件、电源组件、现场监测单元和柜体；
[0005]所述控制组件为ARM和DSP的双CPU结构；
[0006]所述接口组件包括JTAG接口、RS232接口、485网络接口、CAN网络接口、以太网接口、WIFI接口、DOG接口和移动存储接口，所述ARM上连接有RS232接口、WIFI接口、移动存储接口、JTAG接口、DOG接口、以太网接口和RTC接口，所述DSP上连接有JTAG接口、485网络接口、CAN网络接口、DOG接口和SDRAM接口，所述RTC接口采用IRIG-B码对时，用于提供精确统一的时间基准；
[0007]所述电源组件分别给所述ARM和DSP供电时采用隔离电源供电；
[0008]所述现场监测单元包括电量监测单元、局部放电监测单元、母线和触头温度监测单元、操纵机构故障监测单元，所述现场监测单元通过CAN总线和/或485总线与DSP相连。
[0009]所述柜体顶部内壁设有智能检视灯，用于在开启开关柜门时通路照明，关闭开关柜门时断路。
[0010]进一步地，所述ARM和所述DSP之间采用SPI接口连接。
[0011]进一步地，所述智能检视灯包括一个随动开关，所述随动开关包括弹簧触片和设置于开关柜门上的顶体，当开关柜门关闭时，所述顶体顶开所述弹簧触片，所述随动开关断路，所述智能检视灯不亮，当开关柜门开启时，所述弹簧触片归位，所述随动开关闭合，所述智能检视灯亮。
[0012]进一步地，所述ARM为S3C2440A芯片，所述DSP为TMS320F28335芯片。
[0013]进一步地，所述CAN网络接口的芯片为CTM8251A芯片，用于将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并具有DC的隔离功能。
[0014]进一步地，所述485网络接口的芯片为ADM2483芯片。
[0015]进一步地，所述RS232接口的芯片为MAX3232ESE芯片，所述MAX3232ESE芯片通过串口逻辑电平转换电路和ARM连接。
[0016]进一步地，所述以太网接口的芯片为DM9000BI芯片，所述DM9000BI芯片与ARM和以太网控制中心的服务器连接。
[0017]进一步地，所述电源组件采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04、线性稳压芯片MIC29502BU和电源转换元件，所述AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V的交流电转换成5V和12V电压，所述线性稳压芯片MIC29502BU将5V电压转换为3.3V为芯片供电，再用所述电源转换元件转换到所需的各电压等级。
[0018]进一步地，所述IRIG-B码对时采用GPS系统，用于接受GPS卫星时间信号进行时间同步。
[0019]本实用新型一种智能中压开关柜为了适应中压开关柜内各种不同的监测单元，将智能开关柜会用到的多种通信方式整合到一起，采用有线传输和无线传输两种方式实现各个监测单元与控制组件之间的数据通信和控制，克服了开关柜内高电压、大电流的强电场、强电磁辐射、高频噪声和谐波的干扰问题。本实用新型的控制组件采用双CHJ的结构，具有保护、测量、控制、通信等功能，功能集成度高，满足智能开关柜通讯实时性和高速性的需求，保证数据传输的稳定性、可靠性和实时性，实现了智能开关柜的智能化、信息化、高可靠性和低成本，并且体积小，安装、调试方便，符合IEC61850协议和智能开关柜的要求，便于监控中心远程处理数据，因此有利于实现开关柜自动化的安全监控。柜体顶部安装的智能检视灯有助于智能中压开关柜的故障排查工作的进行。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0021]图1为本实用新型的硬件框图；
[0022]图2为本实用新型的电源组件的隔离供电部分电路原理图；
[0023]图3为AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V的交流电转换成5V和12V的电路图；
[0024]图4为线性稳压芯片MIC29502BU将5V电压转换为3.3V的电路图；
[0025]图5为线性电压调节芯片LM1117-ADJ将3.3V电压转换为1.5V的电路图；
[0026]图6为线性电压调节芯片LM1117-ADJ将3.3V电压转换为1.9V的电路图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0028]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0029]本实用新型提供了一种智能中压开关柜，参见图1，本实用新型的一种智能中压开关柜以ARM、DSP双CPU为控制组件，在外围搭建的有JTAG接口、RS232接口、485网络接口、CAN网络接口、DOG接口、以太网接口、WIFI以及移动存储接口等接口组件，所述DOG接口用于接入看门狗监控芯片，该双CHJ上还连接有现场监测单元，该现场监测单元包括电量监测单元、局部放电监测单元、母线和触头温度监测单元、操纵机构故障监测单元等，所述现场监测单元通过CAN总线和/或485总线与DSP相连。
[0030]本系统中采用IRIG-B码对时提供精确统一的时间基准，实现变电站各现场监测单元的精确时间同步，并且在本智能中压开关柜中充分考虑电磁干扰对设备的影响，各隔离芯片采用隔离电源供电。
[0031]进一步地，该只能中压开关柜柜体顶部内壁设有智能检视灯，用于在开启开关柜门时通路照明，关闭开关柜门时断路，有助于智能中压开关柜的故障排查工作的进行。优选地，所述智能检视灯包括一个随动开关，所述随动开关包括弹簧触片和设置于开关柜门上的顶体，当开关柜门关闭时，所述顶体顶开所述弹簧触片，所述随动开关断路，所述智能检视灯不亮，当开关柜门开启时，所述弹簧触片归位，所述随动开关闭合，所述智能检视灯亮。
[0032]更进一步地，所述ARM为S3C2440A芯片，所述DSP为TMS320F28335芯片，所述JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，SOC内置模块的寄存器，像1^1^，1111^8，6?10之类的寄存器。所述04~网络接口使用的是0￥82514芯片，0￥82514是一款带隔离的通用CAN收发器芯片，该芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件，主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC 2500V的隔离功能。
[0033]所述485网络接口使用的是ADM2483芯片，ADM2483是带隔离的增强型RS-485收发器，它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器和一个三态输入的差分接收器，其最高传输速率可达500Kbps ο逻辑端兼容3V/5V工作电源，总线端5V供电。
[0034]所述RS232接口使用的是MAX3232ESE芯片，MAX3232ESE是串口逻辑电平转换芯片，RS232接口是与外部串口设备通信的通道。
[0035]所述以太网接口使用的是DM9000BI芯片，该DM9000BI是一个完全一体化的cost-effective Industria 1-grade 48引脚的单芯片快速以太网控制器，它和RJ45连接器HR911103A组成的主处理器与外部以太网设备之间通信。该外部以太网设备一般为控制中心的服务器。
[0036]所述WIFI接口采用UG5681模块，实现与其他节点的无线通信。
[0037]所述移动存储接口包括SD卡接口和USB接口，本实用新型优选SD卡接口，该SD卡接口采用11针卡座，本实用新型智能中压开关柜通过SD卡接口把数据存入SD卡，SD卡即插即用，并且可取出放入PC机分析数据，携带方便。
[0038]所述IRIG-B码对时采用的是GPS系统，服务器采用GPS接受卫星时间信号进行时间同步，然后通过光纤和以太网给每个智能中压开关柜下发B码对时信号，智能中压开关柜再经过485总线将B码对时信号传送给开关柜在线监测单元，做到全站各开关柜在线监测单元的时间统一。
[0039]优选地，如图2所示，所述电源组件的隔离供电采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-
04、线性稳压芯片MIC29502BU和电源转换原件来实现，具体使用情况视各需供电元件的规格而定，如图3所述AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V的交流电转换成5V和12V电压，如图4所述，线性稳压芯片MIC29502BU将5V电压转换为3.3V为芯片供电，再用所述电源转换元件转换到所需的各电压等级。本实用新型智能中压开关柜电源部分还采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V交流电转换成5V和12V电压，12V留着备用。其中5V电压通过线性稳压芯片MIC29502BU转换为3.3V，供给以太网网络接口电路、CAN网络接口电路和智能中压开关柜上的其他用电器件，如液晶等。3.3V电压通过隔离电源芯片B0305提供5V隔离电源给485网络接口供电。如图5和图6所示，3.3V电压通过线性电压调节芯片LMll 17-ADJ转换为
1.5V和1.9V，分别给WIFI和DSP内核供电。
[0040]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的【具体实施方式】仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
【主权项】
1.一种智能中压开关柜，其特征在于:包括控制组件、接口组件、电源组件、现场监测单元和柜体； 所述控制组件为ARM和DSP的双CRJ结构； 所述接口组件包括JTAG接口、RS232接口、485网络接口、CAN网络接口、以太网接口、WIFI接口、DOG接口和移动存储接口，所述ARM上连接有RS232接口、WIFI接口、移动存储接口、JTAG接口、DOG接口、以太网接口和RTC接口，所述DSP上连接有JTAG接口、485网络接口、CAN网络接口、D0G接口和SDRAM接口，所述RTC接口采用IRIG-B码对时，用于提供精确统一的时间基准； 所述电源组件分别给所述ARM和DSP供电时采用隔离电源供电； 所述现场监测单元包括电量监测单元、局部放电监测单元、母线和触头温度监测单元、操纵机构故障监测单元，所述现场监测单元通过CAN总线和/或485总线与DSP相连； 所述柜体顶部内壁设有智能检视灯，用于在开启开关柜门时通路照明，关闭开关柜门时断路。2.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述ARM和所述DSP之间采用SPI接口连接。3.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述智能检视灯包括一个随动开关，所述随动开关包括弹簧触片和设置于开关柜门上的顶体，当开关柜门关闭时，所述顶体顶开所述弹簧触片，所述随动开关断路，所述智能检视灯不亮，当开关柜门开启时，所述弹簧触片归位，所述随动开关闭合，所述智能检视灯亮。4.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述ARM为S3C2440A芯片，所述DSP 为 TMS320F28335芯片。5.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述CAN网络接口的芯片为CTM8251A芯片，用于将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并具有DC的隔离功會K。6.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述485网络接口的芯片为ADM2483芯片。7.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述RS232接口的芯片为MAX3232ESE芯片，所述MAX3232ESE芯片通过串口逻辑电平转换电路和ARM连接。8.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述以太网接口的芯片为DM9000BI芯片，所述DM9000BI芯片与ARM和以太网控制中心的服务器连接。9.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述电源组件采用AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04、线性稳压芯片MIC29502BU和电源转换元件，所述AC/DC电源芯片LH15-10D0512-04将220V的交流电转换成5V和12V电压，所述线性稳压芯片MIC29502BU将5V电压转换为3.3V为芯片供电，再用所述电源转换元件转换到所需的各电压等级。10.根据权利要求1所述的智能中压开关柜，其特征在于，所述IRIG-B码对时采用GPS系统，用于接受GPS卫星时间信号进行时间同步。
【文档编号】H02J13/00GK205544594SQ201620208629
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】方寿贤, 陈栩, 李进, 张官勇, 饶剑波, 吴军, 逯海军, 陈军
【申请人】南京大全自动化科技有限公司