一种组合式就地模块及变电站监测系统

技术领域

本发明涉及一种组合式就地模块及变电站监测系统，属于变电站监测领域。

背景技术

目前智能变电站在线监测系统采用的是三层两网架构，如图1所示，三层包括过程层、间隔层和站控层，两网包括间隔层网络和站控层网络。其中，过程层与间隔层设备一般通过屏蔽电缆连接，采用Modbus-RTU通信协议。为了实现全站的深度监控，过程层设备越来越多，造成了智能变电站建设所需要的通信电缆大幅增多，存在接线复杂和成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合式就地模块及变电站监测系统，以解决现有变电站接线复杂和成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种组合式就地模块，包括：传感器接入单元，用于连接变电站过程层的传感器；主控单元，与所述传感器接入单元相连，用于获取传感器接入单元的监测数据，并对监测数据进行处理；物联接入单元，与所述主控单元相连，用于将处理后的监测数据通过光纤接入变电站间隔层。

有益效果是：本发明组合式就地模块中的物联接入单元通过光纤的方式接入间隔层，替代了原过程层通过通信电缆与间隔层进行数据交互的方式，减少了通信电缆的使用，解决了现有变电站接线复杂和成本高的问题。

进一步的，还包括边缘处理单元，边缘处理单元与所述主控单元相连，用于对监测数据进行边缘计算。

有益效果是：基于边缘处理单元，组合式就地模块可以进行一定的边缘计算，降低间隔层设备配置。

进一步的，还包括人机交互单元，人机交互单元与所述主控单元相连，用于本地数据的就地查询及配置。

有益效果是：组合式就地模块集成人机交互界面，可提高系统调试及运维检修效率。

进一步的，还包括协议适配单元，协议适配单元设置在传感器接入单元与主控单元之间，用于实现传感器身份信息的识别及监测数据解析。

进一步的，还包括电源管理单元，电源管理单元用于为各单元提供电源。

另外，本发明还提出一种变电站监测系统，包括过程层、间隔层，所述过程层包括传感器，过程层还包括组合式就地模块，组合式就地模块包括：传感器接入单元，连接过程层的传感器；主控单元，与所述传感器接入单元相连，用于获取传感器接入单元的监测数据，并对监测数据进行处理；物联接入单元，与所述主控单元相连，用于将处理后的监测数据通过光纤接入间隔层。

有益效果是：本发明变电站监控系统的物联接入单元通过光纤的方式接入间隔层，替代了原过程层通过通信电缆与间隔层进行数据交互的方式，减少了通信电缆的使用，解决了现有变电站接线复杂和成本高的问题。

进一步的，还包括边缘处理单元，边缘处理单元与所述主控单元相连，用于对监测数据进行边缘计算。

有益效果是：基于边缘处理单元，组合式就地模块可以进行一定的边缘计算，降低间隔层设备配置。

进一步的，还包括人机交互单元，人机交互单元与所述主控单元相连，用于本地数据的就地查询及配置。

有益效果是：组合式就地模块集成人机交互界面，可提高系统调试及运维检修效率。

进一步的，还包括协议适配单元，协议适配单元设置在传感器接入单元与主控单元之间，用于实现传感器身份信息的识别及监测数据解析。

进一步的，所述间隔层包括通信网关，所述物联接入单元通过光纤接入所述通信网关。

附图说明

图1为现有技术中变电站监测系统的结构示意图；

图2为本发明变电站监测系统实施例中变电站监测系统的结构示意图；

图3为本发明变电站监测系统实施例中组合式就地化模块的结构示意图；

图4为本发明变电站监测系统实施例中组合式就地化模块的柔性总线接口示意图。

具体实施方式

变电站监测系统实施例：

如图2所示，本实施例的变电站监测系统包括过程层、间隔层和站控层，过程层包括传感器和组合式就地模块，间隔层包括通信网关，过程层的组合式就地模块通过电缆连接传感器，由此可以获取传感器的监测数据；组合式就地模块通过光纤连接间隔层的通信网关，由此就可以实现过程层与间隔层之间的信息交互。

如图3所示，本实施例的组合式就地模块包括传感器接入单元、协议适配单元、主控单元、边缘处理单元、电源管理单元、人机交互单元和物联接入单元，其中传感器接入单元通过协议适配单元连接主控单元，主控单元还分别与边缘处理单元、人机交互单元和物联接入单元连接。

上述各单元的功能如下：传感器接入单元提供传感器RS-485信号接入接口，同时具备RS-485网段分割及故障自动隔离功能，可采用ISO3082DWR芯片、EP4CE10F17C8芯片、ADM2587E数据收发器；协议适配单元集成Modbus-RTU通信协议库，用于实现传感器身份信息的识别及数据解析，可采用STM32F103VCT6芯片；主控单元用于系统资源分配、总线维护及各单元状态监视，可采用STM32F429IGT6芯片；边缘处理单元用于传感器数据分析、轻量边缘计算及传感器算法配置，可采用M6G2C-256LI核心板；电源管理单元提供系统电源，同时具备浪涌防护、脉冲群干扰防护、电压及电流检测等功能，可采用LTC1421控制器；人机交互单元具备高防护显示模组，用于本地数据的就地查询及基本配置，可采用STM32F103C8T6芯片和1.3寸OLED显示屏；物联接入单元在内部实现信息硬件加密后与间隔层设备进行数据交互，可采用E32-433T30S芯片、SC1704Y终端安全芯片、MD-149产品和ADM2587E数据收发器。

除电源管理单元和主控单元外，组合式就地模块其它各单元均具备电源管理和数据监视功能，可以实现本单元的热投退，便于不停电更换或增减。

本实施例的组合式就地模块由必要的单元通过柔性总线接口组合而成，每个单元包含4个冗余设计的柔性总线接口。组合式就地模块中单元之间通过总线端子连接，取消了传统的固定式背板设计，功能适配、组合和扩展更加灵活。

本实施例的柔性总线接口实现原理如图4所示，柔性总线接口包括驱动支持层、硬件支持层和物理接口层。其中在硬件支持层：热投退电源控制回路通过控制正负电压升降速率，防止电压产生高频震荡，同时向驱动支持层提供故障电流检测通道；浪涌吸收回路用于吸收和抑制总线电源的浪涌电流，防止损坏物理接口；数据及时钟总线开关通过检测总线电源状态，进行数据及时钟总线的独立投退控制；在驱动支持层：故障自动检测单元通过检测硬件支持层故障电流，分析、诊断热投退电源工作状态并提供故障状态下的辅助控制及状态指示；系统容错单元通过提供数据及时钟容错机制、数据缓存及校核机制，实现总线热投退的数据容错，提高热投退稳定性；自动重构单元支持程序元素的内联、移动、抽取及更新等功能，辅助系统容错单元实现热投退过程中的数据安全重构。

本实施例由于组合式就地模块实现了传感器数据的边缘处理，因此间隔层仅采用通信网关进行简单的数据交互，减少了间隔层设备功能、性能及资源的浪费，减轻了间隔层设备的计算负荷。

本实施例中组合式就地模块的单元数量可以根据工程具体需求增减，如减少人机交互单元或边缘处理单元等。

组合式就地模块实施例：

本实施例的组合式就地模块包括：传感器接入单元，用于连接变电站过程层的传感器；主控单元，与所述传感器接入单元相连，用于获取传感器接入单元的监测数据，并对监测数据进行处理；物联接入单元，与所述主控单元相连，用于将处理后的监测数据通过光纤接入变电站间隔层。

本实施例的组合式就地模块已经在变电站监测系统实施例中进行了介绍，此处不再赘述。