專利名稱：智能高壓開關柜的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于輸變電設備狀態監測技術領域，具體涉及一種智能高壓開關柜。
背景技術：
高壓開關柜是輸配電系統中的重要設備，在運行中由于各種原因引起的故障率一直居高不下，傷人、燒柜、甚至爆炸的事故時有發生，因此確保高壓開關柜的可靠運行極為重要。以往的高壓開關柜監測設備多、通信不穩定，已經不能夠滿足所需的要求，現代高壓開關柜的結構日趨復雜，需要實時、準確和高速的自動監測智能開關柜的機械特性，實時傳送信息量非常大，隨著IEC61850在變電站中的不斷推廣，需要新型智能電子設備(IED)來適應不斷擴大的要求。新型智能電子設備(IED)具有強大的實時監控能力，快速高效的處理功能以及高速穩定的通信能力，大大提高了智能高壓開關柜運行的安全性、穩定性和可靠性。
發明內容本實用新型的目的是提供一種智能高壓開關柜，解決了現有高壓開關柜監測設備多、安裝復雜、控制不方便、通信不穩定、沒有上位機不能遠程操控的問題。能夠實現各種狀態量統一由一個設備監測采集，能夠實時、準確和高速的監測開關柜各監測量運行狀況以及其機械特性，并協調完成與開關柜現場監測單元以及上位機的數據通訊。本實用新型所采用的技術方案是，智能高壓開關柜，包括電源模塊，電源模塊分別給相連接的DSP模塊及ARM模塊供電，DSP模塊上分別連接有SDRAM存儲器、FLASH存儲器、 JTAG接口 a及看門狗a，DSP模塊還通過CAN網絡接口、485網絡接口與現場監測單元相連接，ARM模塊上分別連接有Wifi模塊、SD卡接口、JTAG接口 b、RS232接口及看門狗b，ARM 模塊還通過USB接口、以太網與服務器相連接。本實用新型的特點還在于，其中的電源模塊采用AC/DC電源芯片LH15-10D0512-04將220V交流電轉換成5V 和12V電壓，其中5V電壓通過線性穩壓芯片MIC29502BU轉換為3. 3V，供給以太網網絡接口電路、CAN網絡接口和其他用電器件，3. 3V電壓通過隔離電源芯片B0305提供5V隔離電源給485網絡接口供電，3. 3V電壓通過線性電壓調節芯片LMll 17-ADJ轉換為1. 5V和1. 9V， 分別給Wifi模塊和DSP模塊內核供電。其中的CAN網絡接口采用CTM8251A芯片。其中的485網絡接口采用ADMM83芯片。其中的RS232接口采用MAX3232ESE芯片。其中的以太網采用DM9000BI芯片。其中的Wifi模塊采用UG5681模塊。其中的SD卡接口采用11針卡座。本實用新型的有益效果是，把智能開關柜用到的多種通信方式整合到一起，采用有線傳輸和無線傳輸的方式實現各個監測單元與IED之間的數據通信和控制，克服了開關柜內高電壓、大電流的強電場、強電磁輻射、高頻噪聲和諧波的干擾問題。IED采用雙CPU的結構，具有保護、測量、控制、通信等功能，功能集成度高，滿足智能開關柜通訊實時性和高速性的需求，保證數據傳輸的穩定性、可靠性和實時性，實現了智能開關柜的智能化、信息化、高可靠性和低成本，并且體積小，安裝、調試方便，符合IEC61850協議和智能開關柜的要求，便于監控中心遠程處理數據，因此有利于實現開關柜自動化的安全監控，具有重要的社會意義。
圖1是本實用新型智能高壓開關柜的結構示意圖。圖中，1. CAN網絡接口，2. SDRAM存儲器，3. FLASH存儲器，4. Wifi模塊，5. SD卡接口，6. JTAG 接口 b，7. USB 接口，8. 485 網絡接口，9. JTAG 接口 a, 10.看門狗 a，11. DSP 模塊， 12.電源模塊，13. RS232接口，14. ARM模塊，15.看門狗b，16.以太網。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型智能高壓開關柜的結構，如圖1所示，包括電源模塊12，電源模塊12分別給相連接的DSP模塊11及ARM模塊14供電，DSP模塊11上分別連接有SDRAM存儲器2、 FLASH存儲器3、JTAG接口 a9及看門狗alO，DSP模塊11還通過CAN網絡接口 1、485網絡接口 8與現場監測單元相連接，ARM模塊14上分別連接有Wifi模塊4、SD卡接口 5、JTAG 接口 b6、RS232接口 13及看門狗bl5，ARM模塊14還通過USB接口 7、以太網16與服務器相連接。其中的開關柜IED電源模塊12采用AC/DC電源芯片LH15-10D0512-04將220V交流電轉換成5V和12V電壓，12V留著備用。其中5V電壓通過線性穩壓芯片MIC29502BU轉換為3. 3V，供給以太網16網絡接口電路、CAN網絡接口 1電路和開關柜IED上的其他用電器件，如液晶等。3. 3V電壓通過隔離電源芯片B0305提供5V隔離電源給485網絡接口 8供電。3. 3V電壓通過線性電壓調節芯片LM1117-ADJ轉換為1. 5V和1. 9V，分別給Wifi模塊 4和DSP模塊11內核供電。其中的JTAG接口訪問CPU的內部寄存器和掛在CPU總線上的設備，如FLASH，RAM, SOC內置模塊的寄存器，像UART，Timers, GPIO等等的寄存器。其中的CAN網絡接口 1使用的是CTM8251A芯片，CTM8251A是一款帶隔離的通用 CAN收發器芯片，該芯片內部集成了所有必需的CAN隔離及CAN收、發器件，主要功能是將 CAN控制器的邏輯電平轉換為CAN總線的差分電平并且具有DC 2500V的隔離功能。其中的485網絡接口 8使用的是ADMM83芯片，ADMM83是帶隔離的增強型 RS-485收發器，它包括一個三通道隔離器、一個帶三態輸出的差分驅動器和一個三態輸入的差分接收器，其最高傳輸速率可達500Kbps。邏輯端兼容3V/5V工作電源，總線端5V供 H1^ ο其中的RS232接口 13使用的是MAX3232ESE芯片，MAX3232ESE是串口邏輯電平轉換芯片，RS232接口 13是與外部串口設備通信的通道。[0023]其中的以太網16使用的是DM9000BI芯片，該DM9000BI是一個完全一體化的 cost-effective Industrial-grade 48引腳的單芯片快速以太網控制器，它和RJ45連接器HR911103A組成的主處理器與外部以太網設備之間通信。其中的Wifi采用UG5681模塊，實現與其他節點的無線通信。其中的SD卡接口 5采用11針卡座，IED通過SD卡接口 5把數據存入SD卡，SD卡即插即用，并且可取出放入PC機分析數據，攜帶方便。其中的^IG-B碼對時采用的是GPS系統，服務器采用GPS接受衛星時間信號進行時間同步，然后通過光纖和以太網給每個開關柜IED下發B碼對時信號，開關柜IED再經過485總線將B碼對時信號傳送給開關柜在線監測單元，做到全站各開關柜在線監測單元的時間統一。本實用新型智能高壓開關柜在設計時遵循在硬件結構簡潔、穩定的前提下盡量提高數據傳輸精度并兼顧數據處理快速性的總體原則。為了滿足IED的高速性和實時性，本 IED采用ARM+DSP雙CPU結構的結構，使設備具有高效快速的處理能力和強大的實時監控功能。ARM采用三星公司的一款ARM9系列芯片S3C2440A，附加外圍的鍵盤、液晶、以太網通訊等硬件設備，用以完成整個系統的管理和控制，包括向DSP發送指令，要求回傳數據，對數據進一步處理，存儲和顯示，以及與DSP和上位機的通訊。DSP選用德州儀器(Tl)公司的 2000系列TMS320F28335芯片，利用DSP的高速運算和多種片上外設的特點完成開關柜狀態的數據采集，并對采集來的數據進行計算和分析，同時實時響應ARM的請求，將數據處理的結果發送給ARM。DSP與ARM的通訊采用SPI通訊。
權利要求1.智能高壓開關柜，其特征在于，包括電源模塊(12)，電源模塊(12)分別給相連接的 DSP模塊(11)及ARM模塊(14)供電，DSP模塊(11)上分別連接有SDRAM存儲器(2),FLASH 存儲器(3)、JTAG接口 a (9)及看門狗a (10)，DSP模塊(11)還通過CAN網絡接口( 1 )、485 網絡接口(8)與現場監測單元相連接，ARM模塊(14)上分別連接有Wifi模塊(4)、SD卡接口(5)、JTAG 接口 b (6)、RS232 接口(13)及看門狗 b (15)，ARM 模塊(14)還通過 USB 接口 (7)、以太網(16)與服務器相連接。
2.根據權利要求1所述的智能高壓開關柜，其特征在于，所述的電源模塊(12)采用 AC/DC電源芯片LH15-10D0512-04將220V交流電轉換成5V和12V電壓，其中5V電壓通過線性穩壓芯片MIC29502BU轉換為3. 3V，供給以太網(16)網絡接口電路、CAN網絡接口(1) 和其他用電器件，3. 3V電壓通過隔離電源芯片B0305提供5V隔離電源給485網絡接口(8) 供電，3. 3V電壓通過線性電壓調節芯片LM1117-ADJ轉換為1. 5V和1. 9V，分別給Wifi模塊 (4)和DSP模塊(11)內核供電。
3.根據權利要求1所述的智能高壓開關柜，其特征在于，所述的CAN網絡接口(1)采用CTM8251A芯片。
4.根據權利要求1所述的智能高壓開關柜，其特征在于，所述的485網絡接口(8)采用ADMM83芯片。
5.根據權利要求1所述的智能高壓開關柜，其特征在于，所述的RS232接口(13)采用 MAX3232ESE 芯片。
6.根據權利要求1所述的智能高壓開關柜，其特征在于，所述的以太網(16)采用 DM9000BI 芯片。
7.根據權利要求1所述的智能高壓開關柜，其特征在于，所述的Wifi模塊(4)采用 UG5681 模塊。
8.根據權利要求1所述的智能高壓開關柜，其特征在于，所述的SD卡接口(5)采用11 針卡座。
專利摘要本實用新型公開的智能高壓開關柜，以ARM+DSP雙CPU為控制核心，在外圍搭建的有JTAG接口、RS232接口、485網絡接口、CAN網絡接口、以太網接口、Wifi以及SD卡接口，本實用新型智能高壓開關柜采用IRIG-B碼對時提供精確統一的時間基準，實現開關柜各現場采集單元的精確時間同步，并且在本開關柜IED中充分考慮電磁干擾對設備的影響，隔離芯片采用隔離電源供電。本開關柜IED將很多不同的通信方式整合到一起，具有強大的實時監控能力，快速高效的處理功能以及高速穩定的通信能力，符合IEC61850體系和代電網發展的形勢，實現了智能變電站系統的智能化、信息化、高可靠性和低成本。
文檔編號H02J13/00GK202282647SQ201120428729
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者方壽賢, 李小博, 王宏, 黃新波 申請人:西安工程大學