一種基于光纖以太網的智能數據采集裝置制造方法及圖紙

一種基于光纖以太網的智能數據采集裝置，硬件部分包括交流量采集電路、直流電壓采集電路、開關量采集電路、開出量控制電路、光纖以太網電路。用于數據采集裝置和交直流電源系統中監控裝置間的通信。本發明專利技術提供的基于光纖以太網的智能數據采集裝置，有效提高了數據通信的可靠性，減少了監控裝置與智能數據采集裝置數據交互的時延，提高了運行狀況實時反映的能力，同時也為兩者之間的數據交換方式提供多種選擇，而不僅限制于輪詢方式。

Intelligent data acquisition device based on optical fiber Ethernet

An intelligent data acquisition device based on optical fiber Ethernet comprises an AC acquisition circuit, a DC voltage acquisition circuit, a switching quantity acquisition circuit, an output control circuit, and an optical fiber Ethernet circuit. Used for communication between monitoring devices in data acquisition devices and AC and DC power systems. Intelligent data acquisition device based on optical fiber Ethernet provided by the invention can effectively improve the reliability of data communication, reduces the time delay interactive monitoring device and intelligent data acquisition device data, improve the ability to reflect the real situation, but also provide a variety of options for data exchange between the two, but not restricted to polling.

【技術實現步驟摘要】
一種基于光纖以太網的智能數據采集裝置
本專利技術涉及一種基于光纖以太網的智能數據采集裝置，適用于電氣領域。
技術介紹
隨著智能電網的發展，交直流電源系統向小型化、模塊化、智能化、一體化的方向發展，即智能交直流一體化電源系統。其中智能數據采集裝置為其監控與采集部分的主要裝置之一，對整個電源系統的運行狀況和控制都起著至關重要的作用。一般將智能數據采集裝置安裝于充饋電柜中，負責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、各種開關量的采集、開出輔助或告警節點與監控系統的通信等功能。目前，交直流電源系統中基本上采用ＲS-485總線通信，各種采集裝置之間共享RS-485通道，由監控系統統一控制。該通信通道存在誤碼率高、通信效率低、帶寬小、監控策略受限于通信方式，同時對于裝置的數字化存在較大約束。
技術實現思路
本專利技術提出了一種基于光纖以太網的智能數據采集裝置，用于數據采集裝置和交直流電源系統中監控裝置間的通信。本專利技術所采用的技術方案是：基于光纖以太網的智能數據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、開關量采集電路、開出量控制電路、光纖以太網電路。所述交流量采集電路包括交流電壓、電流的采集電路，主要用于監視380V或220V進線電源的電壓、電流、有功、無功信息。主備二路進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的有效值轉換芯片，轉換成直流電壓，然后輸入到芯片MCU的內置ADC引腳進行電壓值采樣。所述光耦繼電器選擇電路通過芯片AQW214來實現，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，再通過多路通道復用芯片CD4051選擇采集電流或電壓通道。交流電壓經過有效值芯片AD736轉換成直流電壓輸出，通過電阻分壓和電容濾波后，交給MCU芯片的內置ADC電路進行AD采樣。根據同樣的原理進行交流電流的采樣，根據采樣的數據可以做相應的數據處理、告警處理、有功和無功的計算等。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。所述開關量采集電路是8路的開關量輸入采集，根據需要可以增加和減少路數。所有的開關量輸入都有相同的公共端，由內部電路提供24V開入電源。同時通過光耦繼電器實現開入隔離與開關狀態采集，通過單片機I/O管腳選擇開入通道。主要用來采集各種開關的狀態量以及告警信號等開關量，主要用于進線開關量、交流出線開關量、控制母線出線開關量和合閘母線出線開關量等狀態量的采集。所述開出量控制電路根據控制策略自動控制繼電器的動作來實現告警、狀態、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。所述光纖以太網電路主要包括網絡隔離變壓器、光纖收發器和光電轉換與收發一體化模塊，網絡隔離變壓器采用TS6121C芯片，光纖收發器采用傳輸容量為10/100Mb·s－1的IP113A芯片，通過硬件電路實現以太網和光纖的橋接。將需要傳輸的數據封裝在以太網數據報文中進行傳輸，根據直流電源系統對數據吞吐量的要求，可采用10/100Mb·s－1的光纖接口。所述控制策略是：當智能數據采集裝置采集到異常的數據時，進行實時主動上傳，正常的數據采集仍然保持由監控裝置來輪詢，這樣故障或告警可以及時反饋到監控裝置;部分實時控制處理可以通過監控裝置下放給智能數據采集裝置。軟件流程主要有定時采樣、數據處理和監控裝置通信交互。通過定時中斷，定時從ADC采樣端獲取12位的采集數據，同時通過端口引腳的電壓高低電平情況進行開關狀態量的采集。收到上位監控裝置的消息后解碼消息，并根據控制字執行相應的操作。本專利技術的有益效果是：基于光纖以太網的智能數據采集裝置提高了數據通信的可靠性，減少了監控裝置與智能數據采集裝置數據交互的時延，提高了運行狀況實時反映的能力，同時也為兩者之間的數據交換方式提供多種選擇，而不僅限制于輪詢方式。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。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現原理圖1。圖3是交流量采集電路實現原理圖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。圖中，1-A相輸入，2-B相輸入，3-零相輸入，4-C相輸入。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。如圖1、圖2、圖3，交流量采集電路包括交流電壓、電流的采集電路，主要用于監視380V或220V進線電源的電壓、電流、有功、無功信息。主備二路進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的有效值轉換芯片，轉換成直流電壓，然后輸入到芯片MCU的內置ADC引腳進行電壓值采樣。所述光耦繼電器選擇電路通過芯片AQW214來實現，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，再通過多路通道復用芯片CD4051選擇采集電流或電壓通道。交流電壓經過有效值芯片AD736轉換成直流電壓輸出，通過電阻分壓和電容濾波后，交給MCU芯片的內置ADC電路進行AD采樣。根據同樣的原理進行交流電流的采樣，根據采樣的數據可以做相應的數據處理、告警處理、有功和無功的計算等。如圖4，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。所述控制策略是：當智能數據采集裝置采集到異常的數據時，進行實時主動上傳，正常的數據采集仍然保持由監控裝置來輪詢，這樣故障或告警可以及時反饋到監控裝置；部分實時控制處理可以通過監控裝置下放給智能數據采集裝置。如圖5，所述光纖以太網電路主要包括網絡隔離變壓器、光纖收發器和光電轉換與收發一體化模塊，網絡隔離變壓器采用TS6121C芯片，光纖收發器采用傳輸容量為10/100Mb·s－1的IP113A芯片，通過硬件電路實現以太網和光纖的橋接。將需要傳輸的數據封裝在以太網數據報文中進行傳輸，根據直流電源系統對數據吞吐量的要求，可采用10/100Mb·s－1的光纖接口。如圖6、圖7，軟件流程主要有定時采樣、數據處理和監控裝置通信交互。通過定時中斷，定時從ADC采樣端獲取12位的采集數據，同時通過端口引腳的電壓高低電平情況進行開關狀態量的采集。收到上位監控裝置的消息后解碼消息，并根據控制字執行相應的操作。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光纖以太網的智能數據采集裝置，硬件部分包括交流量采集電路、直流電壓采集電路、開關量采集電路、開出量控制電路、光纖以太網電路。

【技術特征摘要】
1.一種基于光纖以太網的智能數據采集裝置，硬件部分包括交流量采集電路、直流電壓采集電路、開關量采集電路、開出量控制電路、光纖以太網電路。2.根據權利要求1所述的基于光纖以太網的智能數據采集裝置，其特征是所述交流量采集電路包括交流電壓、電流的采集電路，主要用于監視380V或220V進線電源的電壓、電流、有功、無功信息。3.根據權利要求1所述的基于光纖以太網的智能數據采集裝置，其特征是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。4.根據權利要求1所述的基于光纖以太網的智能數據采集裝置，其特征是所述開關量采集電路是8路的開關量輸入采集，根據需要可以增加和減少路數，所有的開關量輸入都有相...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚秋麗，
申請(專利權)人：姚秋麗，
類型：發明
國別省市：遼寧,21