CN114462180A - 一种基于改进Linux***站所终端的设计 - Google Patents
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Abstract
本文提供一种基于改进Linux***站所终端的设计，该设计主要涉及到对站所终端实现过程的优化以及效率的提升和兼容性的提升。该装置由以下模块构成：主处理单元（核心板+主控板）、采样控制单元（采样板+控制输出板+控制输出板）、永磁机构控制单元、人机交互单元（显示面板），每台站所终端具备一个核心板、四个采样板（64个通道遥测）、两个控制输出板（16路遥控）、三个控制输入板（96个遥信）。主控板将实时对遥测、遥信、遥控信号进行处理，达到监测、保护、故障检测、故障隔离的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电力配电网自动化领域，尤其涉及一种基于改进Linux***实用化配电终端的设计。
背景技术
传统的站所终端设计制作过程中，通常会采用多CPU协同的方式进行处理，主要有主控CPU、遥测板CPU、遥信板CPU、显示板CPU，也即主控CPU负责处理规约、保护逻辑、定值等功能，遥测板CPU负责采样以及有效值计算，遥信板CPU负责遥信数据监测与上传，显示板负责显示数据处理以及定值修改。
由于每块遥测板都具备单独的CPU，所以遥测板之间的数据同步存在很大误差从而导致功率精度不达标，比如第十回路功率是采用第一块遥测板采集的电压和第二块遥测板采集的电流进行计算，由于两块不同采样板采样的不同步造成功率、能耗以及功率因数的精度达不到要求。
遥信板CPU对遥信板的开入信号做上报处理，***对遥信分辨率要求2ms，对***遥信变位时刻事件时标精确到毫秒级别，所以遥信板卡需要经过和主控板CPU有个微秒级别校时并且需要掉电保存，这样就增加了遥信板卡的存储以及硬件掉电能保存的数据的要求，提高设计的复杂程度。
站所终端的额定电流通常为1A或者5A，在生产过程中需要提前知道订单的额定电流才能确定电路设计中的采样电阻，给生产备货带来很大的麻烦，甚至出现误贴电阻的情况。
面板利用CPU的变量进行处理，然后显示。但是由于使用场合的不同，对显示屏要求不同，导致每种不同的显示屏都要进行相应的数据不同的处理，给开发和生产带来很大困难。
由于显示屏CPU需要跟主控CPU进行交互、主控CPU需要与遥信板CPU交互、主控CPU需要与调试软件进行交互、主控CPU需要与后台主站进行交互、主控CPU需要与级联设备进行交互，如此复杂和多CPU协同给开发带来很大困难，不仅开发人员数量要求多，且对交互规则要求准确严格。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本方案提供了一种结构简单、开发方便的具有高效多场合适用的站所终端。
本发明专利解决其技术问题所采用的方案是：
一种基于改进Linux***站所终端的设计，其特征在于：该装置由以下模块构成：主处理单元（核心板+主控板）、采样控制单元（采样板+控制输出板+控制输出板）、永磁机构控制单元、人机交互单元（显示面板），每台站所终端具备一个核心板、四个采样板（64个通道遥测）、两个控制输出板（16路遥控）、三个控制输入板（96个遥信）。主控板将实时对遥测、遥信、遥控信号进行处理，达到监测、保护、故障检测、故障隔离的目的。
作为本发明的优选实施例，主处理单元（核心板+主控板）负责遥测数据的采集、遥信数据的扫描、遥控指令的发送以及故障判断、规约实现、故障录波、规约灵活配置、软件远程更新、定值远程下载等功能，采样控制单元（采样板+控制输出板+控制输出板）不具备独立CPU，主控通过改进的Linux***进行实时采样，对于不同的遥测板能够达到同步采样要求，最后经过软件校准，能够达到微秒级别延时误差，很大程度接近真实值，功率、能耗以及功率因素也能够满足精度要求。
作为本发明的优选实施例，遥信的变化直接硬件传送到主控CPU，不存在发生时刻的时间误差，所以在分辨率和遥信防抖上能够做到微秒级精度，满足电网要求。遥信板也无需再与CPU时钟同步以及时间戳保存等工作，大大简化了设计，减少设计成本。
作为本发明的优选实施例，站所终端的额定电流通常为1A或者5A，该装置通过硬件模拟切换开关元器件将采样电阻进行切换，做到额定电流可通过软件进行选择，从而减少生产过程出错的概率，大大降低生产过程出差错带来的风险。
作为本发明的优选实施例，使用场合的不同对显示屏要求不同，主控CPU通过处理数据，将需要显示的数据按照提前设置的尺寸放置于BUF中，通过数据线发送到显示屏CPU，显示屏接收到BUF不做数据处理直接进行显示，对于不同的显示屏，只是提供基础的显示驱动即可，不需要做其他处理。提高产品的使用范围，减少开发工作量。
与现有技术相比，本发明专利具有以下有益效果：在站所终端的设计中，提高采样数据的同步性，提高功率、功率因数等参量精度，提高遥信处理速度，使遥信分辨率和防抖更加精准，灵活选择额定电流范围，减小生产误差，并且扩充产品适用范围。
附图说明
图1 为本发明专利的原理模块示意图；
图2 为本发明专利的采样控制单元（电压电流采样）电路原理图；
图3 为本发明专利的采样控制单元（遥信采样）电路原理图；
图4 为本发明专利的采样控制单元（遥控采样）电路原理图；
图5 为本发明专利的永磁机构控制模块电路原理图。
具体实施方法
以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明专利所作的进一步详细说明，不能限定本发明专利的具体实施仅限定于这些说明。对于本专利所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。
如图1 所示，本发明专利提供一种基于改进Linux***站所终端的设计，该设计主要涉及到对站所终端实现过程的优化以及效率的提升和兼容性的提升。该装置由以下模块构成：主处理单元（核心板+主控板）、采样控制单元（采样板+控制输出板+控制输出板）、永磁机构控制单元、人机交互单元（显示面板），每台站所终端具备一个核心板、四个采样板（64个通道遥测）、两个控制输出板（16路遥控）、三个控制输入板（96个遥信）。主控板将实时对遥测、遥信、遥控信号进行处理，达到监测、保护、故障检测、故障隔离的目的。
如图2 所示，核心板CPU通过AM335X_GPMC_AD0- AM335X_GPMC_AD15数据总线读取AD芯片4片AD7616的数据，将4片AD7616的数据通过GPMC总线进行采样，每周期（20ms）采样128个点，也即每间隔20ms/128时间读取一次数据，直接将数据进行处理，通过软件校准来修正不同芯片之间的时间误差，以最大程度达到数据采样同步化。
如图3 所示，遥信板信号DZYX01—DZYX32通过隔离电路然后经过74HC165产生并转串信号，通过核心板CPU的3个gpio进行采样，同时DZYX01—DZYX32信号通过门电路，经过核心板CPU的1个gpio产生中断信号。如有遥信产生变位，门电路产生相应的中断信号通知CPU进行遥信数据读取。
如图4 所示，核心板CPU通过3个gpio控制74HC165产生YCD01-- YCD08信号，YCD01-- YCD08信号通过隔离和驱动电路，对遥控板上的继电器进行操作。
如图5 所示，核心板CPU端发出遥控信号G1_N1, G1_N2来控制IGBT的导通，G1_N3,G1_N4信号是对信号G1_N1,G1_N2取逻辑非信号获得的信号。G1_N1, G1_N2 G1_N3, G1_N4通过4个IGBT高速关断来实现较大的瞬时电流以及反向电流，从而驱动永磁机构进行动作。
Claims (3)
1.一种基于改进Linux***站所终端的设计，其特征在于：
(1)主处理单元：整个装置都采用主控CPU进行处理，主控CPU采用改进版实时Linux***，完美的实现采样64通道每周期进行128点采样以及每3个采样点进行一次滑窗保护判断，实现相对实时保护判断、故障录波、规约灵活配置、软件远程更新、定值远程下载等功能，同时为了能够适应不用的显示控制面板（不同场合需求面板大小、种类、分辨率不同），所有的显示处理都在CPU端进行，显示控制面板只做简单的显示，不做帧切换处理，也就是对于人机操作的响应，主控CPU将处理后需要显示的BUF通过数据线发送到显示板，显示板直接将BUF放入显示缓存；(2)采样控制单元：由采样板、遥控板、遥信板组成，该类型板卡皆没有独立CPU，都是通过数据线或者信号线直接连接主处理单元，一方面能够保证采样的同步性、同时也能保证遥信遥控等信号的及时性；(3)永磁机构控制单元：对于永磁机构的机构，需要增加该控制单元，该控制单元接收CPU端发出通断信号、通过对储能电容的控制借助IGBT等高速开关实现较大的瞬时电流，从而驱动永磁机构进行动作，同时该控制单元能够实时监测储能电容充放电电压，以确定是否能够进行正常分合操作；(4)人机交互单元：对于不同的应用需求，会有不用的人机交互要求，比如尺寸大小、分辨率、背景颜色，针对不同的需求，该单元直接将主处理单元处理完的BUF放置显示缓冲，不需要做其他处理，最大限度减少不同显示面板带来的开发工作的增加。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进Linux***站所终端的设计，其特征在于，所述该装置采用改进后的Linux***，采样部分用4片16通道AD采样芯片，CPU通过对采样芯片进行实时数据读取，然后对采样的数据进行一定的校准达到高效的同步，为遥测值的计算以及保护的判断提供更加准确的数据；另外由于站所终端的额定电流通常为1A或者5A，该装置通过模拟切换开关将采样电阻进行切换，做到额定电流可通过软件进行选择，从而减少生产过程出错的概率。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进Linux***站所终端的设计，其特征在于，所述该装置采用规约高度统一化，对于显示面板、维护软件、扩展遥信遥控板、以及设备级联都采用统一规约IEC101(IEC104)，硬件支持can总线进行扩展、级联，增强***可扩展性和实用性。
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