一种SF6在线监测主机与变电站监控上位机之间的通讯结构的利记博彩app

本实用新型涉及一种通讯结构，尤其是一种SF6在线监测主机与变电站监控上位机之间的通讯结构。

背景技术：

传统在使用的SF6在线监测主机与变电站监控上位机之间的通讯接口的规约通讯栈结构是固定的，不能适应多种通信接口；采用面向数据包的结构使数据类型的定义是固定的，无法灵活配置；同时也没有点号对照表，不容易让人理解；传统的通讯规约对通讯的级联和转发不作要求，在每个转发点需要重复组织点表。

因此基于上述缺陷，研发出了两种目前较为流行的通讯协议接口，分别是控制器局域网络(CAN)通讯协议接口和MODBUS通讯协议接口，CAN通讯协议接口作为一种面向工业底层控制的通信网络，其局限性在于不能与Internet互连，不能实现远程信息共享。其次，它不易与上位控制机直接接口。MODBUS通讯协议接口适用于小到中等规模的数据量传送，可以带确认的数据传输，但是该规约需要大量的组态和编程，不可作为通用协议使用。在实际现场运行时进行两者单独分开使用，而且根据现场使用的设备有所变化。在这样的情况下，多设备运行时，需要在设备的连接部分上需要同时设置这两种接口，因此会存在通讯数量限制和距离限制的问题，存在的弊端是通讯规约不统一，而且两者之间的规约转换比较复杂，降低了工作效率，并且使得电缆的使用量增多，提高了使用成本。

因此，有鉴于常见的先前技术有上述缺点，发明人针对前述缺点研究改进之道，终于有本实用新型的产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种减少电缆使用量，降低成本，使用方便的一种SF6在线监测主机与变电站监控上位机之间的通讯结构。

本实用新型所设计的一种SF6在线监测主机与变电站监控上位机之间的通讯结构，包括：

一个与SF6在线监测系统中的传感器连接的数据转换模块；

一个通过控制器局域网络与数据转换模块连接的本地显示模块；

一个通过局域网络或广域网络与数据转换模块连接的网络接口；

一个与数据转换模块连接并实现全站在线实时数据共享的IEC61850通讯协议接口。

进一步优选，还包括变电站上位机中监控系统的数据分析模块，所述 IEC61850通讯协议接口与数据分析模块连接。

进一步优选，所述本地显示模块为液晶显示屏。

进一步优选，所述数据转换模块包括单片机、存储电路模块、光耦隔离电路模块、CAN总线收发电路模块、模拟开关拓展电路模块和电压跟随电路模块，存储电路模块、光耦隔离电路模块、模拟开关拓展电路模块和电压跟随电路模块均与单片机相互连接，模拟开关拓展电路模块与电压跟随电路模块连接，CAN 总线收发电路模块与光耦隔离电路模块连接。

进一步优选，所述光耦隔离电路模块包括二极管、隔离电源模块、稳压电源模块、电解电容一、电解电容二、电解电容三、电容一、电容二、电容三、电容四和电容五，二极管分别与隔离电源模块和电解电容一连接，隔离电源模块、电解电容三和电容五三者之间相互并联，电解电容一、电解电容二、电容一、电容二、电容三、电容四和稳压电源模块之间相互并联。

进一步优选，所述CAN总线收发电路模块包括高速光耦合器一、高速光耦合器二、CAN收发器、电阻一、电阻二、电阻三、电阻四、电阻五、电阻六、电容六、接插件连接器、瞬态抑制二极管一、瞬态抑制二极管二和瞬态抑制二极管三，电阻一和电阻二均与高速光耦合器一连接，电容六与电阻二连接，电阻三和电阻四均与高速光耦合器二连接，电阻二、电阻四和电阻五还分别与CAN 收发器连接，CAN收发器、瞬态抑制二极管二和瞬态抑制二极管三分别与瞬态抑制二极管一并联连接，瞬态抑制二极管二和瞬态抑制二极管三之间相互串联，电阻六与相互串联的瞬态抑制二极管二与瞬态抑制二极管三并联连接，接插件连接器与电阻六并联连接。

进一步优选，所述电压跟随电路模块包括瞬态抑制二极管四、电阻七、电阻八、电阻九、电容七、电容八和四运算放大器，瞬态抑制二极管四、电阻七和电容七之间相互并联连接，电容七、电阻八和四运算放大器之间相互串联连接，电容八与四运算放大器并联连接，电阻九与电容八串联。

进一步优选，所述存储电路模块包括存储芯片、电容九、电阻十和电阻十一，电阻十和电阻十一相互并联连接，电阻十分别与电容九和存储芯片串联。

进一步优选，所述单片机的型号采用LPC11C14，所述模拟开关拓展电路模块的型号采用CD4051BM。

本实用新型所设计的一种SF6在线监测主机与变电站监控上位机之间的通讯结构，其结构实现SF6在线监测系统主机与变电站监控系统上位机之间通信的无缝连接，加强设备数字化管理，提高自动化性能自定义规范化，可使变电站特殊要求集成化规模增大，使智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明，提高无人值守站的可靠性，同时减少电缆使用量，节约二次设备成本。

另外，通过IEC61850通讯协议接口可以解决以前变电站内设备在异种通讯规约下的通讯复杂性难题，从而实现设备间的互联互通，即任何设备厂家的设备只要统一遵循该协议，就可以相互通讯，实现网络、设备和服务器之间的整合。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图；

图2是实施例1的数据采集模块的结构示意图；

图3是实施例1的单片机的结构示意图；

图4是实施例1的光耦隔离电路模块的结构示意图；

图5是实施例1的CAN总线收发电路模块的结构示意图；

图6是实施例1的电压跟随电路模块的结构示意图；

图7是实施例1的模拟开关拓展电路模块的结构示意图。

图8是实施例1的存储电路模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例所描述的一种SF6在线监测主机与变电站监控上位机之间的通讯结构，包括：

一个与SF6在线监测系统中的传感器1连接的数据转换模块2；

一个通过控制器局域网络与数据转换模块2连接的本地显示模块3，所述本地显示模块3为液晶显示屏。；

一个通过局域网络或广域网络与数据转换模块2连接的网络接口4；

一个与数据转换模块3连接并实现全站在线实时数据共享的IEC61850通讯协议接口5。

本实施例中通过还包括变电站上位机中监控系统的数据分析模块6，所述 IEC61850通讯协议接口5与数据分析模块6连接，使得经数据采集转换模块2 转换后的数据进行自动分析，SF6在线监测系统中主机与上位机之间的通信采用该通讯协议接口，可以完成实时数据的访问和检索、对设备的控制、温湿度的报告和SF6密度的记录，并在上位机中显示。

其结构SF6在线监测系统主机与上位机之间进行通讯的IEC61850通讯协议接口5相互连接，该协议使用面向对象建模技术；采用分布、分层体系；使用抽象通信服务接口(ACSI)、特殊通信服务映射SCSM技术和MMS技术。该协议具有互操作性以及面向未来的、开放的体系结构。其中ACSI主要设定了各类服务模型：连接服务模型、变量访问服务模型、数据传输服务模型、设备控制服务模型、文件传输服务模型、时钟同步服务模型等，这些服务模型定义了通信对象以及如何对这些通信对象进行访问。

该IEC61850通讯协议接口5中的协议标准可以实现智能变电站工程运作标准化，使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明；相对于CAN通信规约和MODBUS通信规约，IEC61850规约中各个设备之间的通信方式都是采用一根网线或光缆来完成通讯，接线简单，同时也省去了繁杂的线路设计；该规约分别在发电领域、输变电领域、配用电领域和调度领域都有所应用。在SF6在线监测系统中，根据本标准可以建立统一的数据通信平台，与智能变电站通信接轨，通过网络化的通信平台实现SF6密度在线监测，自动完成信息采集、在线测量、精准保护等基本功能，并根据自动控制、智能辅助控制、智能告警、在线分析决策等高级功能，实现与相邻设备的互连；使得SF6在线监测系统基于 IEC61850通讯协议的标准下，可以与其他厂家的设备实现对接，实现全站在线实时数据的共享。

其结构由传感器采集密闭气室(断路器、GIS、互感器、母线系统等)中SF6 气体的微水含量、密度、温度和湿度等参数，同时输出4～20mA的电流，经数据采集转换模块将这个4～20mA的电流转换成所要测量参数对应的数值，该参数的测量值可通过仪表就地直接显示，同时将该参数上传给系统主机，由系统主机处理记录(最终一部分数据存储于系统主机存储器，另一部分为实时数据，) 后通过IEC61850通信协议接口上传给上位机；可实现远程通讯，与变电站统一的通信体系对接，由上位机将SF6气体的微水含量、密度值、温度和湿度值显示出来。并可生成报表，提供历史数据和实时数据的查找。

在实际运行过程中，采用该通讯结构方式能显著降低数据管理费用、简化数据维护、减少由于配置错误而引起的系统停机时间，增加了整个系统使用期间的灵活性。很好的解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题。采用该标准还可使SF6在线监测系统设备具有自描述、自诊断和即插即用(Plug and Play)的特性，极大的方便了系统的集成，降低了SF6在线监测系统的工程费用。

如图2、图3和图7所示，本实施例中通过所述数据转换模块22包括单片机21、存储电路模块26、光耦隔离电路模块22、CAN总线收发电路模块23、模拟开关拓展电路模块25和电压跟随电路模块24，存储电路模块26、光耦隔离电路模块22、模拟开关拓展电路模块22和电压跟随电路模块24均与单片机21 相互连接，模拟开关拓展电路模块22与电压跟随电路模块24连接，CAN总线收发电路模块23与光耦隔离电路模块22连接。其结构工作时，单片机只需对CAN 总线收发电路模块23传输的数据进行处理，并将处理后的数据一部分存储于存储电路模块26中，另一部分经光耦隔离电路模块22传输给CAN总线收发电路模块23，由CAN总线收发电路模块23发出，从而实现对数据的传输。单片机(微处理器芯片)作为系统的核心控制单元，要实现CAN通信，单片机(微处理器芯片、MCU)除了要处理接收数据外，最重要的是要控制各端口采集。为了确保整个嵌入式系统的可靠运行，同时运行速度要快，使得存储电路模块26采用大容

量的ROM、RAM资源。

本实施中的传感采样设备可将传感器检测到的SF6密闭气室内SF6气体的微水含量、密度、温度和湿度对应的4～20mA的电流值转换成各检测量对应的检测范围，并可通过指令控制远程切换该设备所采集的SF6气体的微水含量、密度、温度和湿度的端口定义，同时可将检测量实时的上传给系统主机或者直接本地显示。

检测部分使用传感技术，由传感器采集密闭气室中SF6气体的微水密度、温度和湿度值，并且可将所有检测SF6气体的传感器检测到的数据采集到一起，并可通过指令切换所采集的微水密度、温度和湿度等检测量。所采集量为微水含量时，此时所有传感器检测到的各个气室的SF6微水含量值均转换成4～20mA 的电流值送给所述设备，并经过该设备转换成对应于-80℃td～+20℃td的露点值，输出的露点值可以选择本地显示，也可以上传给系统主机。所采集量为气体密度时，所有传感器将各个气室中SF6气体密度值所对应的的4～20mA的电流值传输给所述设备，该设备将其转换成-0.1～0.9MPa之间对应的密度值。采集温度时，该设备将传感器输出的4～20mA电流转换成对应的-40～80℃的温度值；采集气室内的湿度时，该设备将传感器输出的4～20mA电流转换成对应的0～99％RH湿度值。

而且，实现了通过指令切换传感采样设备端口定义功能，同时适用于室内及室外SF6气体绝缘的开关设备，能对GIS系统中各个气室的SF6气体微水含量、密度、温度和湿度的数据检测进行切换，另外可扩展超限报警功能，从而实现在电网运行过程中对SF6气体微水含量、密度、温度和湿度进行实时、远程监测以及历史数据分析，更好的保证设备安全、稳定运行。本发明采用基于 ARM Cortex-M0内核的微控制器LPC11C14，具有高性能、低功耗等优点，并可提供易于使用的指令集和存储器地址空间。

如图4本实施例中通过所述光耦隔离电路模块22包括二极管D1、隔离电源模块T2、稳压电源模块T1、电解电容一C1、电解电容二C2、电解电容三C3、电容一C4、电容二C5、电容三C6、电容四C7和电容五C8，二极管D1分别与隔离电源模块T2和电解电容一C1连接，隔离电源模块T2、电解电容三C3和电容五C8三者之间相互并联，电解电容一C1、电解电容二C2、电容一C4、电容二C5、电容三C6、电容四C7和稳压电源模块T1之间相互并联；通过一个稳压电源模块T1中的稳压管将输入5v的电路通过该稳压电源模块T1调整在输出为 3.3v，同时隔离电源模块T2在电路中具有电源隔离的作用，实现了DC-DC转换器的功能。

如图5所示，本实施例中通过所述CAN总线收发电路模块23包括高速光耦合器一U3、高速光耦合器二U4、CAN收发器U2、电阻一R7、电阻二R9、电阻三R10、电阻四R8、电阻五R11、电阻六R44、电容六C27、接插件连接器P1、瞬态抑制二极管一TVS1、瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3，电阻一R7和电阻二R9均与高速光耦合器一U3连接，电容六C27与电阻二R9 连接，电阻三R10和电阻四R8均与高速光耦合器二U4连接，电阻二R9、电阻四R8和电阻五R11还分别与CAN收发器U2连接，CAN收发器U2、瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3分别与瞬态抑制二极管一TVS1并联连接，瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3之间相互串联，电阻六R44 与相互串联的瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3并联连接，接插件连接器P1与电阻六R44并联连接。所述高速光耦合器一U3、高速光耦合器二U4具有高速通讯的作用，所述瞬态抑制二极管一TVS1、瞬态抑制二极管二 TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3具有保护电路的作用。

如图6所示，本实施例中通过所述电压跟随电路模块24包括瞬态抑制二极管四TVS6、电阻七R22、电阻八R24、电阻九R26、电容七C21、电容八C13和四运算放大器UC，瞬态抑制二极管四TVS6、电阻七R22和电容七C21之间相互并联连接，电容七C21、电阻八R24和四运算放大器UC之间相互串联连接，电容八C13与四运算放大器UC并联连接，电阻九R26与电容八C13串联；瞬态抑制二极管四TVS6具有保护电路的功能，四运算放大器UC在电路中具有信号放大功能，有比较的放大，使采集更稳定。

如图8所示，本实施例中通过所述存储电路模块26包括存储芯片U5、电容九C33、电阻十R5和电阻十一R6，电阻十R5和电阻十一R6相互并联连接，电阻十R5分别与电容九C33和存储芯片U5串联。

本实施例中通过所述单片机21的型号采用LPC11C14，所述模拟开关拓展电路模块5的型号采用CD4051BM，所述存储芯片U5的型号采用AT24C02，所述瞬态抑制二极管的型号采用6N137，CAN收发器U2的型号采用SN65HVD230，接插件连接器P1的型号采用Header4,隔离电源模块T2的型号采用B0503S-1WR2，稳压电源模块T1的型号采用SP1117M3，四运算放大器UC的型号采用LM324。另外，在实际运行过程中，对于微水含量检测转换来说，数据精度高，且可远程控制切换检测量采集部分，隔离电路由光耦合器组成，抗干扰能力强。而对于通信部分，CAN通信作为采集设备联网的通讯，可以节约连接导线、维护和安装费用，同时单片机(LPC11C14)自带CAN控制模块，收发交替进行，避免了由于数据量过大而造成的信息堵塞或传输延迟。本产品已通过测试,实际使用表明，此设备通讯数据好，并且性能稳定，可实现通过指令切换传感采样设备端口定义功能，变化数据能实时反应到系统主机，能实现CAN通信，总的运行效果较好。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。