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嵌入式以太网接口的智能变电站监控系统
    技术领域：

    本发明涉及的是变电站监控系统，具体是一种嵌入式以太网接口的智能变电站监控系统。

    背景技术：

    变电站自动化技术来源于在变电站中对电能的生产、传输、应用实现全过程自动化的思想。变电站自动化系统通常具有以下几个功能：数据采集、监视和控制功能；故障定位、隔离和自动恢复送电；无功补偿和电压调节；现场设备管理；远方抄表和电能计量及负荷控制和管理等。目前在我国电力行业实际使用的RTU有多种类型，但主要有以下几类：一种是集中式微机控制型RTU，属于第二代RTU产品，有些地方仍在使用这种产品。其主要特点是用一个CPU管理所有RTU的工作，价格便宜，但有严重缺陷，如：①标准化程度低，很难与其他厂家的产品兼容；②结构单一，扩展性差；③CPU负担重，因而容易造成系统瘫痪，可靠性差；④实时响应性差，遥信分辨率低；⑤调试复杂，维护困难。由于集中式RTU所存在的上述缺点，已经不能适应现代电力系统自动化对实时性、扩展性、准确性及可靠性的要求。另一种为分布式、多CPU的RTU，功能分布、多CPU、模块化的RTU具有如下一些特点：①采集数据对象的不同，将不同地功能(如遥测、遥信、开关量、脉冲量等)分配在不同的模块上完成。各个模块均有单独的CPU控制，并可通过信道与其他模块联系；②功能可以根据需要进行扩展；③由于多个CPU共同负担RTU的工作，提高了系统的数据处理能力，响应速度加快，分辨率提高；④抗干扰能力提高，可靠性增强；调试简单，维护容易。分布式RTU与集中式RTU相比，在功能和性能上都有质的飞跃，但仍有不足，主要体现在以下几个方面：标准化程度低，兼容性差，稳定性和抗干扰能力还不够。目前应用较多的是现场总线型结构的RTU，通过引入开放式网络总线，将RTU分布在现场的各个模块联系起来。它有以下几个特点：①利用串行总线可以实现测控模块的就近安装，减少布线；②由于总线的开放性，因而组网灵活，产品标准化程度高，可实现方便互联；③容易与变电站自动化系统组成一体。但现场总线技术在其发展过程中也存在许多不足，具体表现为：①现有的现场总线标准过多，仅国际标准IEC 61158就包含了8个类型，未能统一到单一标准上来；②不同总线之间不能兼容，不能真正实现透明信息互访，无法实现信息的无缝集成；③由于现场总线是专用实时通信网络，成本较高；④现场总线的速度较低，支持的应用有限，不便于和Internet信息集成。

    发明内容：

    本发明的目的是提供一种嵌入式以太网接口的智能变电站监控系统。本发明可实时远程监控变电站的所有运行数据。本发明由键盘开关量模拟量输入输出电路1、显示电路2、中心处理器3、数字通信电路4、频率整形电路5、监控存储芯片6组成；键盘开关量模拟量输入输出电路1的输入输出端连接中心处理器3的输出输入端，中心处理器3的显示输出端连接显示电路2的输入端，中心处理器3的通信端口连接数字通信电路4的数据输入输出端，数字通信电路4的以太网接口端连接在以太网上，交流电网的频率信号输入到频率整形电路5的输入端，频率整形电路5的信号输出端连接中心处理器3的频率检测输入端，中心处理器3的存储端口连接监控存储芯片6的输入输出端上。工作原理：通过键盘开关量模拟量输入输出电路1、频率整形电路5对电站各项参数进行检测，其参数包括：电压、电流、频率、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数，并把上述参数输入到中心处理器3中，经过中心处理器3的综合处理后通过数字通信电路4、以太网传输到远端的计算机上进行远端时实监控。本发明能实时远程监控变电站的所有运行数据，并同时具有通信线路大为简化、可靠性大幅提高、网络层次分明、软件坚固、可维护性能好、高速传输、并行处理、实时性高、设备增减灵活、主备监控计算机切换方便的优点。

    附图说明：

    图1是本发明的整体结构示意图，图2是键盘开关量模拟量输入输出电路1的电路结构示意图，图3是数字通信电路4的电路结构示意图，图4是频率整形电路5的电路结构示意图。

    具体实施方式：

    结合图1、图2、图3、图4说明本实施方式，本实施方式由键盘开关量模拟量输入输出电路1、显示电路2、中心处理器3、数字通信电路4、频率整形电路5、监控存储芯片6组成；键盘开关量模拟量输入输出电路1的输入输出端连接中心处理器3的输出输入端，中心处理器3的显示输出端连接显示电路2的输入端，中心处理器3的通信端口连接数字通信电路4的数据输入输出端，数字通信电路4的以太网接口端连接在以太网上，交流电网的频率信号输入到频率整形电路5的输入端，频率整形电路5的信号输出端连接中心处理器3的频率检测输入端，中心处理器3的存储端口连接监控存储芯片6的输入输出端上；所述键盘开关量模拟量输入输出电路1由高速静态RAM1-1、第一可编程逻辑器件1-2、D/A转换器1-3、放大器IC1、A/D转换器1-4、八选一数据开关1-5、驱动器1-6、继电器1-7、高速光耦1-8、开关(S1～S4)、电阻(R1～R4)组成；高速静态RAM1-1的一个数据输入输出端连接中心处理器3的数据输出输入端，高速静态RAM1-1的另一个数据输出输入端连接第一可编程逻辑器件1-2的数据输入输出端，第一可编程逻辑器件1-2的数据输出端连接D/A转换器1-3的数据输入端，D/A转换器1-3的两路模拟信号输出端通过放大器IC1放大后输出控制模拟信号，交流电网的电压、电流模拟信号通过八选一数据开关1-5输入到A/D转换器1-4中，A/D转换器1-4的数据输出端连接第一可编程逻辑器件1-2的一个数据输入端，第一可编程逻辑器件1-2的驱动控制输出端连接驱动器1-6的输入端，驱动器1-6的输出端连接继电器1-7的输入端，开关量和脉冲量通过高速光耦1-8连接到第一可编程逻辑器件1-2的另一个数据输入端，开关S1的一端、开关S2的一端、开关S3的一端与开关S4的一端相连接并接地，开关S1的另一端、电阻R1的一端与第一可编程逻辑器件1-2的脚DOWN7端相连接，开关S2的另一端、电阻R2的一端与第一可编程逻辑器件1-2的脚UP99端相连接，开关S3的另一端、电阻R3的一端与第一可编程逻辑器件1-2的脚RIGHT99端相连接，开关S4的另一端、电阻R4的一端与第一可编程逻辑器件1-2的脚LEFT31端相连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端与电阻R4的另一端相连接并接电源+Vcc端；数字通信电路4由数字信号处理器4-1、第二可编程逻辑器件4-2、以太网控制器4-3、滤波变压器4-4、以太网接头4-5组成；中心处理器3的通信端口连接数字信号处理器4-1的一个数据输入输出端，数字信号处理器4-1的另一个数据输出输入端连接第二可编程逻辑器件4-2的一个数据输入输出端，第二可编程逻辑器件4-2的另一个数据输出输入端连接以太网控制器4-3的一个数据输入输出端，以太网控制器4-3的另一个数据输出输入端连接滤波变压器4-4的一个数据输入输出端，滤波变压器4-4通过以太网接头4-5与以太网相连接；频率整形电路5由放大器IC2、放大器IC3、二极管(D1～D4)、电阻(R5～R8)、电容C1组成；二极管D1的阳极、二极管D2的阴极与放大器IC2的同相输入端相连接，二极管D1的阴极、二极管D2的阳极、电阻R5的一端与放大器IC2的反相输入端相连接，放大器IC2的输出端、电阻R5的另一端、电容C1的一端与电阻R6的一端相连接，电容C1的另一端接地，电阻R6的另一端、电阻R7的一端与放大器IC3的同相输入端相连接，放大器IC3的反相输入端接地，电阻R7的另一端、放大器IC3的输出端与电阻R8的一端相连接，二极管D3的阴极接电源+Vcc端，二极管D4的阳极接地，电阻R8的另一端、二极管D3的阳极、二极管D4的阴极与中心处理器3的频率检测输入端相连接。显示电路2选用的型号是QPY-ENH6255，中心处理器3选用的型号是TMS320LF2407，监控存储芯片6选用的型号是X25045，高速静态RAM1-1选用的型号是IS61LV6416，第一可编程逻辑器件1-2选用的型号是MAX7128STC100-6，D/A转换器1-3选用的型号是MX7545，放大器IC1选用的型号是OP07，A/D转换器1-4选用的型号是AD1674，八选一数据开关1-5选用的型号是LF13508，驱动器1-6选用的型号是MC1413，高速光耦1-8选用的型号是HCPL2631，数字信号处理器4-1选用的型号是TMS320VC5402，第二可编程逻辑器件4-2选用的型号是XC95144x1，以太网控制器4-3选用的型号是RTL8019AS，滤波变压器4-4选用的型号是HR61101G，以太网接口4-5选用的型号是RJ45，放大器IC2选用的型号是OP07，放大器IC3选用的型号是OP07。