專利名稱：廠站數(shù)據(jù)接入pi系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)備，用來實(shí)現(xiàn)各種智能電子設(shè)備IED (Intelligent Electronic Device)的數(shù)據(jù)釆集、規(guī)約轉(zhuǎn)換和傳輸，并滿足電力二次安全防護(hù)體 系的要求。背景技術(shù)：
目前，在電力系統(tǒng)中，PI實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)正在逐步推廣和應(yīng)用， 將PI實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與其它系統(tǒng)(包括SCADA/EMS、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、 電能量采集系統(tǒng)、配變監(jiān)測系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、變電站設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)等) 進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。
變電站內(nèi)正D設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)中存在大量的準(zhǔn)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息， 如電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息、變電站直流系統(tǒng)監(jiān)測信息、蓄電池監(jiān)測信息、主設(shè)備 狀態(tài)監(jiān)測信息等，上述信息的異常情況需要被及時(shí)反映到相關(guān)專業(yè)部門及專業(yè)管 理人員， 一般都需要靠數(shù)據(jù)采集設(shè)備或系統(tǒng)采集正D設(shè)備的數(shù)據(jù)然后傳至PI數(shù) 據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。但是現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都是根據(jù)各自系統(tǒng)的專業(yè)應(yīng)用需求建立 的，采集的數(shù)據(jù)是各自系統(tǒng)所關(guān)心的部分，而并非正D設(shè)備所能提供的所有數(shù) 據(jù)，接入PI數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是有限，可靠性和完整性差。
此外，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多不具有有效的數(shù)據(jù)安全隔離措施，在數(shù)據(jù)傳 輸過程中存在許多無法預(yù)知的安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種廠站數(shù)據(jù)接入PI系 統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，用以采集、處理正D設(shè)備的數(shù)據(jù)后上傳電力信息網(wǎng)，以確保 能向PI數(shù)據(jù)庫提供準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)，并提高系統(tǒng)的安全性。
為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其 特征在于它包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)發(fā)的若干采集板和對(duì)采集板所采集到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理的管理板，采集板和管理板上分別設(shè)有物理隔離通道，所述的管理板 連有人機(jī)交互模塊，所述的采集裝置還包括給上述的采集板、管理板和人機(jī)交互 模塊進(jìn)行供電的電源模塊。采集板用以完成對(duì)正D的通信、數(shù)據(jù)采集、規(guī)約解 析與轉(zhuǎn)發(fā)，各個(gè)采集板之間相互獨(dú)立采集信息，并且只能把采集到的信息單向轉(zhuǎn)發(fā)給管理板進(jìn)行處理。物理隔離通道從物理上限制了數(shù)據(jù)只能單向傳輸，保證了 系統(tǒng)的安全性。管理板塊主要實(shí)現(xiàn)IED的數(shù)據(jù)服務(wù)層功能，包括數(shù)據(jù)處理、規(guī) 約轉(zhuǎn)換、人機(jī)界面管理、上行通信處理等高級(jí)功能。本發(fā)明的采集板與正D子 系統(tǒng)進(jìn)行信息交互后能取得完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，從而保證了 PI數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù) 的可靠性。人機(jī)交互模塊便于在當(dāng)?shù)孬@取終端參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置情況及設(shè)備 的運(yùn)行狀態(tài)等信息并進(jìn)行設(shè)置修改，操作維護(hù)方便。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本發(fā)明進(jìn)一步采用如下技術(shù)措施各個(gè) 采集板與管理板通過獨(dú)立的單向串行總線相連?？偩€模塊為整個(gè)裝置的各個(gè)功能 部件提供統(tǒng)一的電氣連接標(biāo)準(zhǔn)，并負(fù)責(zé)各個(gè)部件之間的通訊及數(shù)據(jù)傳輸。
所述的采集板包括通過采集板總線相連的采集板CPU、采集板系統(tǒng)存儲(chǔ)器、 采集板時(shí)鐘電路和采集板邏輯控制模塊，采集板設(shè)有兩個(gè)以太網(wǎng)接口、六個(gè)擴(kuò)展 串口、 一個(gè)CAN接口和一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口，兩個(gè)以太網(wǎng)接口、五個(gè)擴(kuò)展 串口和一個(gè)CAN接口形成IED裝置接入通道， 一個(gè)擴(kuò)展串口則形成物理隔離通 道并與管理板相連， 一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口形成采集板硬對(duì)時(shí)通道，該擴(kuò)展 串口只能向管理板發(fā)送而不能從管理板接收數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)單向傳輸。
所述的管理板包括通過管理板總線相連的管理板CPU、管理板系統(tǒng)存儲(chǔ)器、 管理板時(shí)鐘電路、管理板邏輯控制模塊和電子硬盤，管理板設(shè)有三個(gè)以太網(wǎng)接口、 十四個(gè)擴(kuò)展串口、 一個(gè)CAN接口和一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口，十二個(gè)擴(kuò)展串口 形成物理隔離通道并與采集板相連，這些擴(kuò)展串口只能從采集板接收而不能向采 集板發(fā)送數(shù)據(jù)，三個(gè)以太網(wǎng)接口、兩個(gè)擴(kuò)展串口和一個(gè)CAN接口則形成數(shù)據(jù)上 傳通道， 一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口形成硬對(duì)時(shí)通道。電子硬盤用以提供大容量 的儲(chǔ)存空間。
雙電源模塊包括兩個(gè)采用冗余設(shè)計(jì)互為熱備用的電源模塊。
所述的人機(jī)交互模塊包括、鍵盤、USB電路和復(fù)位電路，這些設(shè)備都與管 理板的總線相連。顯示器主要顯示本地裝置的本身參數(shù)和現(xiàn)場設(shè)備的信息及其相 關(guān)運(yùn)行狀態(tài)，鍵盤用以進(jìn)行本地控制，在必要時(shí)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù)。
裝置有一個(gè)總復(fù)位電路，能復(fù)位裝置內(nèi)的管理板和所有采集板；管理板和每 個(gè)采集板都有一個(gè)獨(dú)立的復(fù)位電路，能復(fù)位本插件而不影響其它插件。
有益效果本發(fā)明通過設(shè)置單向物理隔離的采集板和管理板，既確保了數(shù)據(jù)
4采集的準(zhǔn)確性和完整性，又提高了系統(tǒng)的安全性，使用維護(hù)方便。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的背板示意圖。
圖3為本發(fā)明的人機(jī)交互模塊面板示意圖。
圖4為本發(fā)明管理板原理示意圖。
圖5為本發(fā)明采集板原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)釆集裝置，采集板、管理板和電源 模塊通過總線模塊相連，管理板連有人機(jī)交互模塊。裝置外殼采用6U機(jī)箱，管 理模塊、采集模塊、電源模塊都是采用背插式結(jié)構(gòu)，采集裝置背板示意圖如圖2 所示。
管理板包括通過管理板總線相連的管理板CPU、管理板系統(tǒng)存儲(chǔ)器、管理 板時(shí)鐘電路、管理板邏輯控制模塊和電子硬盤(圖4)，他們通過管理板總線相 連。通用鍵盤LCD接口用以連接人機(jī)交互模塊，管理板CPU采用基于X86處 理器的PC104模塊，該P(yáng)C/104模塊與PC/104總線相連。管理板設(shè)有三個(gè)10/100M 以太網(wǎng)接口、十四個(gè)擴(kuò)展串口、 一個(gè)CAN接口和一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口，十 二個(gè)擴(kuò)展串口 RS232/485形成物理隔離通道并與采集板相連，三個(gè)以太網(wǎng)接口、 兩個(gè)擴(kuò)展串口和一個(gè)CAN接口則形成數(shù)據(jù)上傳通道，用以連接遠(yuǎn)方控制中心， 一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口形成硬對(duì)時(shí)通道。
采集板包括通過采集板總線相連的采集板CPU、釆集板系統(tǒng)存儲(chǔ)器、采集 板時(shí)鐘電路和采集板邏輯控制模塊(圖5)，采集板CPU可采用32位高性能單 片機(jī)Coldfire5272。采集板設(shè)有兩個(gè)以10/100M太網(wǎng)接口、六個(gè)擴(kuò)展串口 RS232/485、 一個(gè)CAN接口和一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口，兩個(gè)以太網(wǎng)接口、五 個(gè)擴(kuò)展串口和一個(gè)CAN接口形成正D裝置接入通道， 一個(gè)擴(kuò)展串口則形成物理 隔離通道并與管理板相連， 一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口形成采集板硬對(duì)時(shí)通道。 管理板的擴(kuò)展串口只用到接收口，而采集板的擴(kuò)展串口只用到發(fā)送口，數(shù)據(jù)只能 單向傳輸。
人機(jī)交互模塊的面板如圖3所示，可包括鍵盤、顯示器、USB電路、復(fù)位
5電路及指示燈，指示燈包括電源指示燈、運(yùn)行指示燈、告警指示燈、復(fù)位指示燈，
鍵盤可根據(jù)需要設(shè)置上、下、左、右、力n、減、確認(rèn)、退出等鍵。
電源模塊為整個(gè)裝置提供必要的工作電源。電源輸入為AC220V，提供兩組 DC24V直流電源輸出，各電源輸出之間相互隔離。電源輸出功率不低于IOOW， 電源輸出通過總線模塊引出。裝置采用了雙電源設(shè)計(jì)思路，具有主備雙電源功能， 并可在主電源失電時(shí)自動(dòng)投入后備電源，從而保證裝置的正常工作。
權(quán)利要求
1、廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于它包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)發(fā)的若干采集板和對(duì)采集板所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的管理板，采集板和管理板上分別設(shè)有物理隔離通道，所述的管理板連有人機(jī)交互模塊，所述的采集裝置還包括給上述的采集板、管理板進(jìn)行供電的雙電源模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于 所述的各個(gè)采集板與管理板通過獨(dú)立的單向串行總線相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于 所述的采集板包括通過采集板總線相連的采集板CPU、采集板系統(tǒng)存儲(chǔ)器、采 集板時(shí)鐘電路和釆集板邏輯控制模塊，采集板設(shè)有兩個(gè)以太網(wǎng)接口、六個(gè)擴(kuò)展串 口、 一個(gè)CAN接口和一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口，兩個(gè)以太網(wǎng)接口、五個(gè)擴(kuò)展串 口和一個(gè)CAN接口形成正D裝置接入通道， 一個(gè)擴(kuò)展串口則形成物理隔離通道 并與管理板相連， 一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口形成釆集板硬對(duì)時(shí)通道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于 所述的管理板包括通過管理板總線相連的管理板CPU、管理板系統(tǒng)存儲(chǔ)器、管 理板時(shí)鐘電路、管理板邏輯控制模塊和電子硬盤，管理板設(shè)有三個(gè)以太網(wǎng)接口、 十四個(gè)擴(kuò)展串口、 一個(gè)CAN接口和一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口，十二個(gè)擴(kuò)展串口 形成物理隔離通道并與采集板相連，三個(gè)以太網(wǎng)接口、兩個(gè)擴(kuò)展串口和一個(gè)CAN 接口則形成數(shù)據(jù)上傳通道， 一個(gè)GPS秒脈沖對(duì)時(shí)接口形成硬對(duì)時(shí)通道。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于 所述的雙電源模塊包括兩個(gè)采用冗余設(shè)計(jì)互為熱備用的電源模塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于 所述的人機(jī)交互模塊包括液晶顯示器、鍵盤、USB電路和復(fù)位電路，這些設(shè)備 都與管理板的總線相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征 在于采集裝置包括有一個(gè)總復(fù)位電路，管理板和每個(gè)采集板各設(shè)有一個(gè)獨(dú)立的 復(fù)位電路。
全文摘要
廠站數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，涉及電力系統(tǒng)設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)存在可靠性和完整性差的缺陷，本發(fā)明包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)發(fā)的若干采集板和對(duì)采集板所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的管理板，采集板和管理板上分別設(shè)有物理隔離通道，所述的管理板連有人機(jī)交互模塊，所述的采集裝置還包括給上述的采集板、管理板進(jìn)行供電的雙電源模塊。通過設(shè)置單向物理隔離的采集板和管理板，既確保了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性，又提高了系統(tǒng)的安全性，使用維護(hù)方便。
文檔編號(hào)G08C19/00GK101488281SQ200810059409
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者婁堯林, 湯東亮, 祥 沈, 沈水明, 蔡永梁, 舫 趙, 金乃正, 源 陳, 良 陳, 陳幸幸, 黃春光 申請(qǐng)人:紹興電力局