[發明專利]智能電力變壓器通用硬件平臺

有效

• 申請號: 201310614644.5
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103618232A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 高強;張光明;原峰;代繼成;李在林;潘豐厚;郭占男;李平;張健楠;蔡斌
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;遼寧東科電力有限公司
• 主分類號: H02B15/00
• 分類號: H02B15/00;H02J13/00
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 何學軍

1.智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：包括機箱以及機箱內的電源模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、直流量采集模塊、交流量采集模塊、溫度量采集模塊、主控制模塊和高壓套管監測模塊；上述所有模塊均通過接插件與機箱背板連接，并可以互換位置；所述的開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、直流量采集模塊、交流量采集模塊、溫度量采集模塊、主控制模塊和高壓套管監測模塊中均含有微控制器，通過串行通訊方式把信息集中到與主控制模塊相連接的微處理器中。

2.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的機箱采用19英寸、4U的標準機箱。

3.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的開關量輸入模塊包括：微控制器和隔離器件；外部開關量通過DC?24V電源接到隔離器件，經隔離器件后與微控制器輸入端連接。

4.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的開關量輸出模塊包括：微控制器和出口繼電器；微控制器通過驅動電路與出口繼電器連接，出口繼電器的輸出端與外部線纜連接。

5.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的直流量采集模塊包括：微控制器、AD采樣電路和運算放大電路；直流電流量需經過采樣電阻，直流電壓量則直接送給運算放大電路，運算放大電路連接AD采樣電路，AD采樣電路與微控制器相連接。

6.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的交流量采集模塊包括：微控制器、AD采樣電路、運算放大電路和小型電流、電壓互感器；小型互感器采集交流電壓、電流，并變換成小信號經運算放大電路和AD采樣電路后送入相連的微控制器。

7.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的溫度量采集模塊包括：微控制器、AD采樣電路、運算放大電路和恒流源電路；前端PT100熱電阻采用三線制接法連接到端子，而后由恒流源電路激勵產生電壓信號，經運算放大電路和AD采樣電路送入相連接的微控制器。

8.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的主控制模塊包括：ARM內核的微處理器、NAND?Flash存儲器、DDR2?SDRAM、光纖收發器；ARM內核的微處理器通過外設接口連接NAND?Flash存儲器、DDR2?SDRAM和光纖收發器，光纖收發器與變電站內二次系統連接。

9.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的高壓套管監測模塊包括：?DSP數字信號處理器、同步AD采樣電路、運算放大電路和采樣電阻；高壓套管末屏電流信號經采樣電阻，系統二次電壓信號則直接送入運算放大電路，經同步AD采樣電路后送給相連接的DSP數字信號處理器。

10.根據權利要求1所述的智能電力變壓器通用硬件平臺，其特征在于：所述的機箱采用全鋁合金、電磁屏蔽架構，19英寸、4U高標準機架式安裝，后插拔模塊裝入方式；電源模塊由近旁引入DC?110V或者DC?220V電源，內部轉換成5V給其他模塊提供電源；

開關量輸入模塊連接電力變壓器上瓦斯繼電器、壓力釋放閥等變壓器二次組件的輸出告警或跳閘接點，并串接外部24V電源，在模塊內經過隔離器件后送到微控制器中；

開關量輸出模塊連接外部中間繼電器的線圈，間接控制冷卻器或者有載分接開關電動機構的接觸器，對冷卻器或者有載分接開關起到控制和調節的作用；在模塊內，微控制器的I/O口通過磁耦芯片，連接到達林頓二極管驅動小型繼電器，并且返回小型繼電器的輸出狀態；

直流量采集模塊連接信號變送器和傳感器，可以接收4-20mA和0-5V的直流信號；在模塊內部電流量通過精密電阻轉化成電壓信號，而電壓信號直接連接隔離運放電路和AD采樣電路，然后送到微控制器中進行數據處理；

交流量采集模塊連接外部互感器輸出的小電流、電壓信號，內部再經過小型互感器和運算放大器的信號變換后，送到微控制器中；

溫度量采集模塊主要針對外部是熱電阻PT100的采集方式，采用三線制接法；PT100通過模塊內恒流源電路的激勵，產生電壓信號送給運算放大電路和AD采用電路，接入到微控制器中；

以上所述的模塊中，微控制器均采用LPC1768；

主控制模塊是整個硬件平臺的中樞，采用ARM?Cortex?A8內核高性能工業級微處理器芯片，所有的測量、監測、控制、計量和保護的信息都到這里匯總，并進行評估、診斷分析；光纖端口可以接收和發送MMS、GOOSE和SV報文信號，與變電站內的過程層、間隔層和站控層連接，并具備IRIG-B碼對時功能；

高壓套管監測模塊，從套管末屏引入泄漏電流，同時接入系統電壓互感器二次電壓，在模塊內經過AD芯片同步采樣后送到高性能DSP芯片進行算法處理，得到介質損耗因數、電容量和泄漏電流，對套管的狀態進行評估，并把結果傳給主控制模塊。