[發(fā)明專利]一種基于光纖以太網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置

在審

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• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN106875669A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚秋麗
• 申請（專利權(quán)）人: 姚秋麗
• 主分類號: G08C23/06
• 分類號: G08C23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于光纖以太網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置，適用于電氣領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，交直流電源系統(tǒng)向小型化、模塊化、智能化、一體化的方向發(fā)展，即智能交直流一體化電源系統(tǒng)。其中智能數(shù)據(jù)采集裝置為其監(jiān)控與采集部分的主要裝置之一，對整個電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和控制都起著至關(guān)重要的作用。

一般將智能數(shù)據(jù)采集裝置安裝于充饋電柜中，負(fù)責(zé)三相交流電壓的采集、控母電壓和合母電壓等直流電壓的采集、各種開關(guān)量的采集、開出輔助或告警節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控系統(tǒng)的通信等功能。目前，交直流電源系統(tǒng)中基本上采用ＲS-485總線通信，各種采集裝置之間共享RS-485通道，由監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一控制。該通信通道存在誤碼率高、通信效率低、帶寬小、監(jiān)控策略受限于通信方式，同時對于裝置的數(shù)字化存在較大約束。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于光纖以太網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置，用于數(shù)據(jù)采集裝置和交直流電源系統(tǒng)中監(jiān)控裝置間的通信。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：基于光纖以太網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置硬件部分包括交流量采集電路、直流電壓采集電路、開關(guān)量采集電路、開出量控制電路、光纖以太網(wǎng)電路。

所述交流量采集電路包括交流電壓、電流的采集電路，主要用于監(jiān)視380V或220V進(jìn)線電源的電壓、電流、有功、無功信息。主備二路進(jìn)線三相交流電壓采集通過互感器降壓和隔離之后，通過AC/DC的有效值轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后輸入到芯片MCU的內(nèi)置ADC引腳進(jìn)行電壓值采樣。所述光耦繼電器選擇電路通過芯片AQW214來實(shí)現(xiàn)，通過MCU來配置輸出管腳選擇合適的采樣通道。降壓和隔離電路通過電壓互感器將輸入端與采集端隔離，再通過多路通道復(fù)用芯片CD4051選擇采集電流或電壓通道。交流電壓經(jīng)過有效值芯片AD736轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出，通過電阻分壓和電容濾波后，交給MCU芯片的內(nèi)置ADC電路進(jìn)行AD采樣。根據(jù)同樣的原理進(jìn)行交流電流的采樣，根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)可以做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、告警處理、有功和無功的計(jì)算等。

所述直流電壓采集電路由直流電壓采樣通道選擇電路、電阻分壓濾波電路、高阻隔離電路和AD采樣電路組成，主要用于直流控制母線和合閘母線的電壓采集。

所述開關(guān)量采集電路是8路的開關(guān)量輸入采集，根據(jù)需要可以增加和減少路數(shù)。所有的開關(guān)量輸入都有相同的公共端，由內(nèi)部電路提供24V開入電源。同時通過光耦繼電器實(shí)現(xiàn)開入隔離與開關(guān)狀態(tài)采集，通過單片機(jī)I/O管腳選擇開入通道。主要用來采集各種開關(guān)的狀態(tài)量以及告警信號等開關(guān)量，主要用于進(jìn)線開關(guān)量、交流出線開關(guān)量、控制母線出線開關(guān)量和合閘母線出線開關(guān)量等狀態(tài)量的采集。

所述開出量控制電路根據(jù)控制策略自動控制繼電器的動作來實(shí)現(xiàn)告警、狀態(tài)、控制等功能，通過控制TLP521芯片的輸入端引腳的高低電平來控制繼電器的常開/閉觸頭動作，低電平控制繼電器開出。

所述光纖以太網(wǎng)電路主要包括網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器、光纖收發(fā)器和光電轉(zhuǎn)換與收發(fā)一體化模塊，網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器采用TS6121C芯片，光纖收發(fā)器采用傳輸容量為10/100Mb·s－1的IP113A芯片，通過硬件電路實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和光纖的橋接。將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封裝在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)文中進(jìn)行傳輸，根據(jù)直流電源系統(tǒng)對數(shù)據(jù)吞吐量的要求，可采用10/100Mb·s－1的光纖接口。

所述控制策略是：當(dāng)智能數(shù)據(jù)采集裝置采集到異常的數(shù)據(jù)時，進(jìn)行實(shí)時主動上傳，正常的數(shù)據(jù)采集仍然保持由監(jiān)控裝置來輪詢，這樣故障或告警可以及時反饋到監(jiān)控裝置;部分實(shí)時控制處理可以通過監(jiān)控裝置下放給智能數(shù)據(jù)采集裝置。

軟件流程主要有定時采樣、數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控裝置通信交互。通過定時中斷，定時從ADC采樣端獲取12位的采集數(shù)據(jù)，同時通過端口引腳的電壓高低電平情況進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)量的采集。收到上位監(jiān)控裝置的消息后解碼消息，并根據(jù)控制字執(zhí)行相應(yīng)的操作。

本發(fā)明的有益效果是：基于光纖以太網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置提高了數(shù)據(jù)通信的可靠性，減少了監(jiān)控裝置與智能數(shù)據(jù)采集裝置數(shù)據(jù)交互的時延，提高了運(yùn)行狀況實(shí)時反映的能力，同時也為兩者之間的數(shù)據(jù)交換方式提供多種選擇，而不僅限制于輪詢方式。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是交流采集電路原理示意圖。

圖2是交流量采集電路實(shí)現(xiàn)原理圖1。

圖3是交流量采集電路實(shí)現(xiàn)原理圖2。

圖4是直流電壓采集電路原理圖。

圖5是光纖接口模塊示意圖。

圖6是整體軟件流程圖。

圖7是中斷軟件流程圖。