一种配网自动化终端.pdf

本发明公开了一种配网自动化终端，各功能单元均内配CPU，各CPU先对本单元原始数据进行整理、分析并存储，再经通讯总线把各自数据发到核心处理单元，同时接受核心处理单元数据，并控制执行动作，避免核心处理单元对各功能单元原始数据进行收集，提高核心处理单元反应速度：各CPU通过通讯总线与核心处理单元通讯连接，减少系统信号线数量，降低信号线互相干扰，增强系统抗干扰能力：各功能单元与核心处理单元双网通讯，主通讯网故障立刻启用备用通讯网，提高系统抗故障通讯能力：各功能单元均配置铁电存储器，对数据、SOE事件独立保存，掉电不丢失：各CPU自动识别总线板地址编码，使整个系统配线更简洁，同时简化设计、节约成本。

权利要求书1.  一种配网自动化终端，包括总线板、电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元，所述电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元分别安装在总线板的功能单元接口上，其特征在于，所述人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元均独立配置对各自原始数据进行整理、分析并存储的CPU，核心处理及对外通讯单元与各功能单元的CPU实现通讯连接，各功能单元内配的CPU把自身原始数据下发到核心处理及对外通讯单元，同时接受核心处理及对外通讯单元的数据，并执行相应动作。2.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，在所述总线板上的功能单元接口处固化不同的地址编码，各功能单元安装在功能单元接口上后其内配的CPU自动识别地址。3.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，所述总线板上集成有通讯总线，所述核心处理及对外通讯单元通过通讯总线与各功能单元的CPU实现双网通讯连接。4.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，所述总线板上集成有电源总线，电源单元通过电源总线与核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元连接，为各功能单元提供电源。5.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，所述人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元均独立配置有对各自的原始数据在设定时间内进行存储的铁电存储器，所述铁电存储 器与内配的CPU连接。6.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，所述核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元内均配设有使各功能单元实现带电热拔插的热插拔电路，所述热插拔电路分别与各功能单元内的CPU和电源总线连接。7.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，所述模拟量采集单元内配设有使模拟量采集免于校准调试的高精度互感器。8.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，所述电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元分别通过欧式插座安装在总线板的功能单元接口上。9.  根据权利要求8所述的配网自动化终端，其特征在于，所述总线板上的功能单元接口采用上下错位设计。10.  根据权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于，所述人机交互单元上设置有液晶显示区、LED显示区和按键区，所述液晶显示区、LED显示区和按键区都与人机交互单元内配的CPU连接，由CPU控制动作。

说明书一种配网自动化终端
技术领域
本发明涉及配网自动化技术领域，尤其涉及的是一种配网自动化终端。
背景技术
现有的配网自动化终端包括一个主控制器和多个功能单元，而同一种功能单元(如模拟量采集单元)可能会同时设置多个，每个功能单元都必须与主控制器连接，把采集到的信息反馈给主控制器或者执行主控制器的命令。但是，因为配网自动化终端内的功能单元众多，主控制器必须直接对每个功能单元进行信息收集或输出命令，主控制器的工作处理量非常大，严重影响主控制器的反应效率；而且每个功能单元都与主控制器通过信号线连接，信号线连接线数量繁多，每根信号线被其他信号线干扰的同时自身也会干扰其他信号线，导致整个系统的抗干扰能力差，严重影响系统的运行准确性。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配网自动化终端，旨在解决现有的配网自动化终端主控制器工作处理量大，反应效率慢，功能单元与主控制器信号线连接线数量繁多，系统抗干扰能力差，影响系统运行准确性的问题。
本发明的技术方案如下：
一种配网自动化终端，包括总线板、电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单 元，所述电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元分别安装在总线板的功能单元接口上，其中，所述人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元均独立配置对各自原始数据进行整理、分析并存储的CPU，核心处理及对外通讯单元与各功能单元的CPU实现通讯连接，各功能单元内配的CPU把自身原始数据下发到核心处理及对外通讯单元，同时接受核心处理及对外通讯单元的数据，并执行相应动作。
所述的配网自动化终端，其中，在所述总线板上的功能单元接口处固化不同的地址编码，各功能单元安装在功能单元接口上后其内配的CPU自动识别地址。
所述的配网自动化终端，其中，所述总线板上集成有通讯总线，所述核心处理及对外通讯单元通过通讯总线与各功能单元的CPU实现双网通讯连接。
所述的配网自动化终端，其中，所述总线板上集成有电源总线，电源单元通过电源总线与核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元连接，为各功能单元提供电源。
所述的配网自动化终端，其中，所述人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元均独立配置有对各自的原始数据在设定时间内进行存储的铁电存储器，所述铁电存储器与内配的CPU连接。
所述的配网自动化终端，其中，所述核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元内均配设有使各功能单元实现带电热拔插的热插拔电路，所述热插拔电路分别与各功能单元内的CPU和电源总线连接。
所述的配网自动化终端，其中，所述模拟量采集单元内配设有使模拟量采集免于校准调试的高精度互感器。
所述的配网自动化终端，其中，所述电源单元、核心处理及对外通讯 单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元分别通过欧式插座安装在总线板的功能单元接口上。
所述的配网自动化终端，其中，所述总线板上的功能单元接口采用上下错位设计。
所述的配网自动化终端，其中，所述人机交互单元上设置有液晶显示区、LED显示区和按键区，所述液晶显示区、LED显示区和按键区都与人机交互单元内配的CPU连接，由CPU控制动作。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种配网自动化终端，每个功能单元均内配高性能CPU，每个功能单元的CPU先对本单元的原始数据进行整理、分析并存储，再通过内部双网通讯总线接入通讯系统，把各个功能单元的数据下发到核心处理单元，同时接受核心处理单元的数据，并控制功能单元执行相应动作，避免核心处理单元对每个功能单元的原始数据进行收集，提高了核心处理单元的反应速度；每个功能单元CPU通过通讯总线与核心处理单元通讯连接，大大减少了整个系统的信号线数量，降低了信号线之间的互相干扰，增强了整个系统的抗干扰能力；各功能单元与核心处理单元内部双网通讯，一个主通讯网，一个备用通讯网，主通讯网出现故障时立刻启用备用通讯网，提高系统抗故障通讯能力；每个功能单元均配置大容量铁电存储器，对数据、SOE、事件等独立保存，掉电不丢失；各功能单元利用内配的CPU自动识别总线板上的地址编码，实现地址自适应，使每种功能单元通用，简化设计，同时节约生产成本；各功能单元通过双网通讯建立数据交换通道，使整个配网自动化终端的配线网络更简洁，整个配网自动化终端的体积可以做得更小，满足各种场合的使用要求。
附图说明
图1是本发明中配网自动化终端的功能单元连接示意图。
图2是本发明中电源单元与总线板连接示意图。
图3是本发明中核心处理及对外通讯单元与总线板连接示意图。
图4是本发明中人机交互单元与总线板连接示意图。
图5是本发明中开关量输入单元与总线板连接示意图。
图6是本发明中模拟量采集单元与总线板连接示意图。
图7是本发明中开关量输出单元与总线板连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本配网自动化终端包括总线板、电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元，所述总线板上设置有多个功能单元接口，功能单元接口处固化不同的地址编码，用于各功能单元自动识别地址；所述总线板上还集成有通讯总线和电源总线；所述电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元分别安装在总线板的功能单元接口上，电源单元通过电源总线与核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元连接，为各功能单元提供电源；所述人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元均独立配置CPU，核心处理及对外通讯单元通过通讯总线与各功能单元的CPU实现双网通讯连接：人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元安装在相应的功能单元接口后，其内配的CPU自动识别功能单元接口处固化的地址编码，再把地址编码传输至核心处理及对外通讯单元，核心处理及对外通讯单元根据该地址编码与各个功能单元准确通讯；人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元整理、分析并存储各自的原始数据，通过内配的CPU把原始数据下发到核心处理及对外通讯单元，同时接受核心 处理及对外通讯单元的数据，并执行相应动作。
各个功能单元与核心处理及对外通讯单元通过通讯总线实现双网通讯连接，而电源单元则通过电源总线与核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元连接提供电源，这样，通过在人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元内独立配置CPU，利用通讯总线和电源总线的设置，避免了每个功能单元都直接与核心处理及对外通讯单元信号连接，大大减少了整个系统的信号线数量，降低了信号线之间的互相干扰，增强了整个系统的抗干扰能力；而且各个功能单元内配的CPU先对各自功能单元内的原始数据进行整理、分析并存储，再把原始数据下发到核心处理及对外通讯单元，这样就避免了核心处理及对外通讯单元对每个功能模块的原始数据进行收集，提高核心处理及对外通讯单元的处理效率；各功能单元利用内配的CPU自动识别总线板上的地址编码，实现地址自适应，使整个配网自动化终端的配线网络更简洁；各功能单元与核心处理单元内部双网通讯，一个主通讯网，一个备用通讯网，主通讯网出现故障时立刻启用备用通讯网，提高系统抗故障通讯能力。
其中，所述人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元均配置有大容量铁电存储器，所述铁电存储器与内配的CPU连接：人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元整理、分析并存储各自的原始数据，通过内配的CPU把原始数据下发到核心处理及对外通讯单元，同时接受核心处理及对外通讯单元的数据，并执行相应动作；各功能单元的大容量铁电存储器对数据、SOE、事件等数据各自保存，掉电不丢失，对原始数据储存一定时间(该储存时间可设)，这样，即使核心处理及对外通讯单元出现故障需要更换，保存在内的数据全部丢失，只要把存储在各功能单元铁电存储器内的原始数据调取出来，完成数据完整对接，核心处理及对外通讯单元就把数据链重新无缝建立，把 系统故障的影响减到最低。
为了避免某一功能单元出现故障时，必须关闭整个配网自动化终端，才能把故障功能单元拉出维修或更换，严重影响整个系统的运行，所述核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元内均配设有热插拔电路，所述热插拔电路与各功能单元内的CPU和电源总线连接，这样，更换某一故障功能单元时，整个配网自动化终端仍可正常运行，把系统故障的影响减到最低。
所述模拟量采集单元内配设有高精度互感器，所述高精度互感器使模拟量采集单元得模拟量采集免于校准调试。
本实施例中，所述电源单元、核心处理及对外通讯单元、人机交互单元、开关量输入单元、模拟量采集单元和开关量输出单元分别通过欧式插座安装在总线板的功能单元接口上。总线板上的功能单元接口采用上下错位设计，防止功能单元插错位置。
为了方便对配网自动化进行控制，所述人机交互单元上设置有液晶显示区、LED显示区和按键区，所述液晶显示区、LED显示区和按键区都与人机交互单元内配的CPU连接，由CPU控制动作。
本配网自动化的各功能单元分工明确：
1.电源单元(如图2所示)：内设过流保护，当电源输入出现故障时，可以保护电源单元不被损坏；对输入电源进行高强度抗扰处理，抑制浪涌和高低频脉冲信号的危害；对输入的电源进行降压，分压输出，使输出的电源适用于配网自动化终端，同时对配网自动化终端输出短路、过流、过温保护，把经过滤波、稳压处理后的电源送到总线板的电源总线上，为整个配网自动化终端提供干净、稳定、可靠的电源。
2.核心处理及对外通讯单元(如图3所示)：采集8路开关量输入，分辨率可达到1ms，生成SOE事件信息，并整理为原始数据存储；具备开关量采集防抖处理，防抖时间可设；自动识别总线板地址编码，通过内部 双网通讯总线建立系统通讯系统；收集其他功能单元的原始数据，整理、分析并存储；逻辑判断、分析后，下发数据到其他功能单元；进行系统校时；可实现带电热拔插；配置2路独立的以太网通讯接口，1路RS485通讯接口，1路RS232通讯接口，提供MODBUS RTU、IEC60870-5-101、00003-IEC60870-5-104、DNP3.0等多种通信协议。
3.人机交互单元(如图4所示)：自动识别总线板地址编码，通过内部双网通讯总线接入系统通讯系统；整理、分析并存储模块的原始数据；下发数据到核心处理模块；接受核心处理模块的数据，并执行相应动作；可实现带电热拔插。
4.开关量采集单元(如图5所示)：采集36路开关量输入，分辨率达到1ms，生成SOE事件信息，并整理为原始数据存储；开关量采集防抖处理，防抖时间可设；自动识别总线板地址编码，通过内部双网通讯总线接入系统通讯系统；整理、分析并存储模块的原始数据；下发数据到核心处理模块；接受核心处理模块的数据；可实现带电热拔插。
5.模拟量采集单元(如图6所示)：采集1路4-20mA直流电流，精度达到2‰；采集1路0-60V直流电压，精度达到2‰；采集9路0-6A交流电流，精度达到2‰；采集3路0-120V交流电压，精度达到2‰；自动识别总线板地址编码，通过内部双网通讯总线接入系统通讯系统；整理、分析并存储模块的原始数据；下发数据到核心处理模块；接受核心处理模块的数据；计算有功和无功功率、功率因数等多种电量，并整理为原始数据存储；三段式电流保护、反时限电流保护(三种曲线)、两段式零序电流保护，所有保护生成SOE事件信息，并整理为原始数据存储；所有保护参数均有防纠错处理，即本模拟量采集单元上电时，保护参数与核心处理及对外通讯单元的对应存储数据比较，如果不一致，报警提醒；可实现带电热拔插。
6.开关量输出单元(如图7所示)：提供12路继电器空接点输出，输 出最大切换电流达到31A，容量达到7750VA，介质耐压触电间达到2500V1min；自动识别总线板地址编码，通过内部双网通讯总线接入系统通讯系统；整理、分析并存储模块的原始数据；下发数据到核心处理模块；接受核心处理模块的数据，并执行相应动作；继电器电源两级控制，防止误动；动作确认两级控制，防止误动；可实现带电热拔插。
本整个配网自动化终端的各功能单元分工明确，配线网络简洁，整个配网自动化终端的体积可以做得更小，满足各种场合的使用要求。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。