[发明专利]一种远动终端

说明书

本发明涉及电力行业调度自动化设备，特别是一种远动终端。

远动终端是用于变电站和发电厂采集遥测、遥信信号，实现遥控并远传的自动化设备。现有国内生产的远动终端分为两种：一种是传统的直流采样方式，这种方式需要2个机柜，且精度不稳定，使用散件过多；另一种是交流采样微机变送器，使用一个机柜，集成度比直流采样高，精度相对稳定。但由于其微机芯片使用8051、8098等老型号，外围配置芯片较多，速度低，位数8少，精度低。而且，采用交流采样的同步部分均使用锁相环电路，该电路采用电容振荡，当温度变化大时，容易出现失步，并且锁相电路是硬件自适应倍频，有低频振荡，在一个周期内，不能严格地平分周波，稳定性、可靠性较差。因此，尚难满足电力行业的需求。

本发明的目的就是要提供一种集成度高、抗干扰性较强、精度高、安装维护容易，适用于电力调度部门及农田部门的远动终端。

为完成发明任务而设计的远动终端，由计算机、遥测模块、遥信模块、遥控模块、通道模块、互感器模块、电源模块及连接计算机与各模块的电缆和机柜组成，其计算机是带扩展智能多串口卡和Windows3.2汉化版本的奔腾机；互感器模块包括电压互感器PT和电流互感器CT；遥测模块由转接板汇接互感器模块转换输出的信号，经其内的集成电路MAX307，进入内含四路采样保持放大器、12位A/D转换器、FIFO缓冲器、12位总线输出的A/D转换器AD7874，再由CPU芯片80C196KC处理后发往奔腾机；遥信模块即脉冲电量模块内有I²C总线接口集成电路PCF8574。采集遥信或脉冲信号，并接单片机AT89C52的脚1、脚2，经软件对信号滤波处理后，串行口将遥信状态和脉冲计数值发往奔腾机；遥控模块的单片机AT89C52接收奔腾传来的遥控命令，送至I²C总线接口集成电路PCF8574，然后从集成电路PCF8574再读回数据，送往奔腾机，并执行奔腾机下传的命令，使继电器执行操作；而通道模块也使用单片机AT89C52，并将脉冲信号经滤波及放大驱动后，输出至端子排。

本发明中的遥测模块最多可扩充2个，使采集线路达64个，电压段数达16个；而遥信模块可配置2块，每个遥信模块有8片集成电路PCF8574，可采集64个遥信或脉冲信号；通道模块亦可连接2块，以实现一发二收功能。

本发明远动终端采用交流采样微机变送器，去削了现有机型使用的锁相环电路、存贮器、阻容器件等硬件电路，测量结果精度高，免去了定期调校变送器的工作；其遥信、遥控模块由于采用单片机AT89C52和I²C总线，从而电路简洁，抗干扰性能好；由于采用奔腾计算机作主机，处理功能强，使用Windows下C语言编程，实时性强，人机介面友好；该设备在加电后自动启动，运行各自的实时监控程序；该终端可长时间存贮遥测、遥信数据，遥测每5分钟存一次，遥信每一分钟存一次，数据存贮容量可长达10年。如果在奔腾机上扩展FAX卡、视频卡和摄像头后，还可将变电站图像通过电话线传至调度端。

以下结合附图描述本发明。

图1为本发明远动终端框图。

图2为本发明远动终端的遥测模块电原理图。

图3为本发明远动终端的遥信模块电原理图。

图4为本发明远动终端的通道模块电原理图。

图5为本发明远动终端的遥控模块电原理图。

如图1所示，本发明远动终端由计算机，遥测模块、遥信模块、通道模块、互感器模块、电源模块及连接计算机与各模块的电缆组成。其工作原理是：互感器模块中的电压互感器PT将交流100伏电压转换为交流5伏信号。而电流互感器CT将交流与安培电流转换为交流5伏信号。由多路电压互感器PT和电流互感器CT转换输出的信号，经转换板汇接后通过屏蔽电缆转接至如图2所示的遥测模板。经过该模块中的集成电路MAX307(双八选一多路开关)，进入A/D转换器AD7874，该芯片内含四路采样保持放大器、12位A/D转换器、FIFO缓冲器、12位总线输出。其CPU芯片80C196KC的运行速度为8098芯片的三倍。内含512字节RAM，增设了外设事务处理器PTS，可采用16M晶振，芯片80C196KC的高速输入(HSI)检测50Hz工频周期，由软件分割为96点的时间送至芯片80C196KC的高速输出(HSO)，当到达一个时间点时高速输出(HSO)自动输出一个脉冲启动A/D转换器，CPU芯片检测到A/D转换器转换完信号，取出数据，按照设计的调相顺序，整理数据，然后计算并累加。当96点采集完后，由软件作平均及开方运算，通过串行口发往奔腾机。遥测模块最大可采集32条线路电流，8段电压的数据，每条线路可测电流、电压，有功功率、无功功率、相位、功率因数，并可积分有功电能和无功电能。并且随时接收奔腾机传来的调相顺序数据。遥测模块最多可扩充2个，使采集线路达64个，电压段数达16个。遥信和脉冲电量信号是经端子板通过扁平电缆线传至如图3所示的遥信模块。信号先通过开关进入硬件抗干扰、隔离及低通滤波电路，最后进入I²C总线接口集成电路PCF8574。每个遥信模块有8片集成电路PCF8574，可采集64个遥信或脉冲信号。集成电路PCF8574采集遥信或脉冲信号，经其脚14、15接至单片机AT89C52的脚1、脚2。单片机AT89C52通过其脚1、脚2两根I/O线读取8片集成电路PCF8574的输入状态，由软件对信号滤波处理后，进行SOE判断和脉冲计数，通过串行口将遥信状态和脉冲计数值发往奔腾机，并随时接收奔腾机传来的对时钟信号。该遥信模块既测量了64个状态信号，又计数了64个脉冲信号。根据使用要求可配置2块遥信模块。遥控模块如图4所示，它的单片机AT89C52接收奔腾机传来的遥控命令，送至I²C总线接口芯片PCF8574，然后从集成电路PCF8574再读回数据，送往奔腾机，奔腾机将状态对比的结果，通过通道模块发往调度，当调度确认执行后，奔腾机将执行命令，下传至遥控模块输出密码，使继电器模块中的输出继电器工作。电源输出，使相应继电器工作，执行操作。延时由软件开关设定。在此期间，遥控模块的单片机AT89C52不停地检测输出口状态，判断是否正确。该遥控模块最多可驱动32条线路的合与分。如图5所示，通道模块亦使用了单片机AT89C52，利用它的T2、16位定时计数器，0.1信号分别变成2850Hz和3150Hz的脉冲信号，经滤波及放大驱动后，输出至端子排。通道模块的解调器部分，采用双鉴频再差分的方法，将2850Hz和3150Hz信号还原为0和1。远动终端可连接2块通道模块，实现一发二收功能。如果通过多媒体技术，将变电站图像传至后台计算机及网上局长计算机。再将本发明远动终端的奔腾机扩充FAX卡、视频卡和摄像头后，可直接通过电话线与后台调度计算机联网，将变电站图像传至后台计算机与网上局长计算机。