[發(fā)明專利]一種智能斷路器通信組網(wǎng)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610279036.7
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105720690A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉美俊
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門理工學(xué)院
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H04L12/40;H04L29/08
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能斷路器領(lǐng)域，具體地涉及一種基于Modbus總線的智能斷路 器通信組網(wǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

斷路器作為低壓配電的基礎(chǔ)元件，負(fù)責(zé)電能的分配、傳輸以及用電設(shè)備的 保護(hù)控制等，對電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行起著舉足重輕的作用；隨著智能電網(wǎng)及工 業(yè)自動化應(yīng)用的深入，斷路器除了具備傳統(tǒng)功能之外，還需實(shí)現(xiàn)實(shí)時電能質(zhì)量 監(jiān)測、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、動態(tài)配置及分級保護(hù)等功能，因此對智能斷路器通信功 能提出了高速、雙向、實(shí)時、集成的技術(shù)要求，而當(dāng)前智能斷路器在長期的實(shí) 際運(yùn)行中表現(xiàn)出傳輸速度低、實(shí)時性差、配置擴(kuò)展性不好等缺點(diǎn)，制約了斷路 器的監(jiān)控與保護(hù)功能及應(yīng)用范圍。

智能型電器的通信功能好壞直接關(guān)系到整個配電與控制系統(tǒng)能否穩(wěn)定、可 靠運(yùn)行，Modbus協(xié)議是一種工業(yè)控制系統(tǒng)串行通信協(xié)議，由于其簡單可靠，得 到了眾多硬件廠商的支持。雖然現(xiàn)在也出現(xiàn)一些采用Modbus總線進(jìn)行通信的新 型智能斷路器，如公開專利：CN202102988U，其可以通過Modbus總線實(shí)現(xiàn)多個 智能斷路器聯(lián)網(wǎng)通信，組成智能供配電系統(tǒng)，使低壓配電、控制系統(tǒng)的調(diào)度、 操作和維護(hù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。但其通信系統(tǒng)的傳輸速度、穩(wěn)定性、實(shí)時性差、配 置擴(kuò)展性還是不夠理想，影響了斷路器的監(jiān)控與保護(hù)功能及應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于為解決上述問題而提供一種通信穩(wěn)定、傳輸速度快、數(shù)據(jù) 交互實(shí)時性好、抗干擾能力強(qiáng)、置擴(kuò)展性好的智能斷路器通信組網(wǎng)系統(tǒng)。

為此，本發(fā)明公開了一種智能斷路器通信組網(wǎng)系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控端、 RS485/232轉(zhuǎn)換器、Modbus通信模塊、Modbus總線和智能斷路器，所述RS485 /232轉(zhuǎn)換器作為遠(yuǎn)程監(jiān)控端與Modbus總線的接口，完成Modbus總線數(shù)據(jù)電平 與RS232接口電平的轉(zhuǎn)換，所述智能斷路器包括斷路器本體和智能控制器，負(fù) 責(zé)現(xiàn)場線路狀態(tài)的監(jiān)測和進(jìn)行分?jǐn)嗷蜷]合操作，并通過通信接口與所述Modbus 通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述Modbus通信模塊通過Modbus總線經(jīng)RS485/232 轉(zhuǎn)換器與遠(yuǎn)程監(jiān)控端通信連接。

進(jìn)一步的，所述智能控制器包括微控制器、變換器、模擬信號調(diào)理電路、 A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字量測量隔離電路、數(shù)字接口電路、時鐘電路、人機(jī)接口管理單 元、鍵盤電路、顯示與報警電路、打印接口電路、數(shù)字輸出及驅(qū)動與隔離電路 和RS232/RS485接口電路，所述變換器的輸入端接電信號，輸出端依次通過模 擬信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器與微控制器連接，所述數(shù)字量測量隔離電路的輸 入端接數(shù)字信號，輸出端通過數(shù)字接口電路與微控制器連接，所述鍵盤電路、 顯示與報警電路和打印接口電路分別通過人機(jī)接口管理單元與微控制器連接， 所述時鐘電路、數(shù)字輸出及驅(qū)動與隔離電路和RS232/RS485接口電路分別與微 控制器連接，所述數(shù)字輸出及驅(qū)動與隔離電路的輸出端接斷路器本體的控制輸 入端。

進(jìn)一步的，所述Modbus通信模塊與智能控制器的接口采用帶屏蔽的RJ45接頭，其接口電路包括RS485收發(fā)器、共模扼流圈、TVS二極管D6、D7和D8、電阻R4和電阻R5，所述RS485收發(fā)器的型號為SN65HVD22，所述RS485收發(fā)器的端口A和通過共模扼流圈與485總線連接，所述TVS二極管D6、D7和D8接在485總線與地之間，所述RS485收發(fā)器的端口D和R與智能控制器的微控制器的通信端連接，所述RS485收發(fā)器的端口DE和與智能控制器中的微控制器的控制輸出端連接，所述電阻R4接在RS485收發(fā)器的端口A和電源之間，所述電阻R5接在RS485收發(fā)器的端口與地之間。

更進(jìn)一步的，所述電阻R4和R5的阻值均為560Ω。

進(jìn)一步的，所述Modbus通信模塊包括電源轉(zhuǎn)換電路、RS485通信接口電路、 地址編碼器、狀態(tài)指示燈和MCU處理器，所述電源轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)24V至5V的直 流供電轉(zhuǎn)換，為MCU處理器和其它外圍芯片提供穩(wěn)定的電源，所述地址編碼器 提供Modbus通信模塊硬件地址，所述MCU處理器通過RS485通信接口電路分別 與遠(yuǎn)程監(jiān)控端和智能斷路器進(jìn)行通信連接，所述狀態(tài)指示燈用于Modbus通信模 塊的電源、網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)和故障指示。