智能變電站繼電保護現場調試移動終端的製作方法
2023-05-16 09:07:56 3
本發明涉及一種智能變電站繼電保護現場調試移動終端。
背景技術：
現有智能變電站現場調試工作流程較為複雜，所使用到的各類用於繼電保護現場調試的裝置種類較多，調試過程中，因試驗流程環環相扣，試驗內容造成設備需求種類過多，平凡倒用裝置進行試驗工作，給現場工作人員帶來極大不便。如果智能化變電站工程調試過程中所遇到的設計問題不能及時進行技術交流，會嚴重影響工程進度。另外因工程開展過程中，各個專業施工進度互相制約、技術標準執行力不夠等所導致現場工作協調會議較多，重要會議精神無法及時下達及上報問題，影響工程調試質量。而技術宣貫、技術交流、技術學習不及時不到位，導致的工學矛盾問題突出。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種攜帶和現場使用都很方便並且功能齊全的智能變電站繼電保護現場調試移動終端。
一種智能變電站繼電保護現場調試移動終端，其特別之處在於：包括外殼，在該外殼內固定安裝有終端集成底板和主板，在該主板上安裝有微處理器，在該外殼上安裝有與該終端集成底板固定連接的觸控螢幕，該觸控螢幕與前述的微處理器連接；其中在該外殼內還固定安裝有與該微處理器連接的開關量板、集成式光功率測試及顯示模塊、集成式電源板卡和存儲卡卡槽。
其中還包括與微處理器連接的hdmi高清數據接口模塊和充電模塊。
其中還包括與微處理器連接的嵌入式高清攝像頭、藍牙模塊、無線wifi模塊、usb接口模塊、rj45模塊、內存模塊和硬碟。
其中在該外殼上分別設有手持把手和防盜鎖孔位。
其中存儲卡卡槽採用sdxc卡槽。
其中開關量板採用基於sfpci-6311pci總線的開關量輸入輸出接口卡。
其中集成式光功率測試及顯示模塊採用tam8701系列光功率計專用模塊。
其中集成式電源板卡採用dc-dc降壓電源模塊。
本發明解決了因智能化變電站調試的繼電保護試驗設備過多，攜帶不方便等問題，集多種技術應用功能為一體，並在設備外觀上做了人體工學設計。解決了智能變電站核心配置描述文本「scd」管理混亂問題，保證智能變電站scd文本的唯一性，杜絕多版本問題的出現，從而保證工程調試質量。可以快速便捷的獲取智能變電站典型報文，即mms、goose、smv報文，從而更快分析現場技術故障，加快故障處理能力。可以實現快速便捷的進行光功率測試工作，對繼電保護裝置、測控裝置、合併單元、智能終端等二次設備進行光口功率收發檢測。
解決了原始試驗報告整理不規範問題，將電力公司正式標準文件《智能變電站繼電保護標準化試驗報告範本》作為模板嵌入，使得現場原始記錄得以規範保存，為後期調試依據提供便利。可以快速便捷的進行試驗所需數字量(電壓、電流、功率、相位)輸出問題，從而快速完成試驗調試項目，提高工作效率，解決了工程進度上報、工程會議紀要、工程日誌、工作筆記統一匯總及整理問題。解決了工學矛盾突出問題，隨時隨地播放視頻課件進行學習，隨時隨地進行技術宣貫工作。
解決了工程技術資料調閱不方便，重要標準規範、參考文獻不完整、搜集工作不到位等問題。解決了現場核查二次圖紙時，發現設計問題不能直接進行標註，不能直接進行反饋等問題。解決了現場環境幹擾、噪音大，不利於技術學習和試驗工作等問題，還解決了項目部提供自檢驗收報告時所附加的工作流程，造成時間、精力、紙張浪費等問題。解決了現場工作方案編寫、表格繪製、匯報工作ppt製作不方便等問題，解決了重要電子郵件不能及時發送問題，解決了現場設備容易損壞或丟失問題。
附圖說明
附圖1為本發明的邏輯原理框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明提供了一種智能變電站繼電保護現場調試移動終端，包括外殼，在該外殼內固定安裝有終端集成底板和主板，在該主板上安裝有微處理器cpu，在該外殼上安裝有與該終端集成底板固定連接的觸控螢幕，該觸控螢幕與前述的微處理器連接；其中在該外殼內還固定安裝有與該微處理器連接的開關量板、集成式光功率測試及顯示模塊、集成式電源板卡和存儲卡卡槽。
其中還包括與微處理器連接的hdmi高清數據接口模塊和充電模塊。其中還包括與微處理器連接的嵌入式高清攝像頭、藍牙模塊、無線wifi模塊、usb接口模塊、rj45模塊、內存模塊和硬碟。其中在該外殼上分別設有手持把手和防盜鎖孔位。其中存儲卡卡槽採用sdxc卡槽。其中開關量板採用基於sfpci-6311pci總線的開關量輸入輸出接口卡。其中集成式光功率測試及顯示模塊採用tam8701系列光功率計專用模塊。其中集成式電源板卡採用dc-dc降壓電源模塊。
本發明終端中採用的軟體及其實現的功能均為現有常規技術。
實施例1：
考慮到終端集成空間有限，故將底板、主板以及開關量板進行了組合設計，即第一層底板，第二層主板，第三層開關量板。因考慮到現場工作環境複雜，裝置會受到震蕩或碰撞，所以為使接觸牢固，防止接觸扭曲變形，在底板、主板、開關量板周邊特設計了固定插槽。
固定插槽點焊在底板、主板、開關量板周邊，純物理連接。考慮到靜電影響，故採用橡皮墊作為插槽母體，插針使用塑料長柱體，完成三板固定。
底板、主板與開關量板均採用現有常規產品。
終端集成底板主要作用為10寸電子觸屏固定、光功率電子顯示器固定、usb數據口固定、電池及電源輸入外圍接口等。
主板是保證cpu正常運行的物理平臺，負責數據運算、信息處理與信號接收與發送。光功率校驗功能集成於主板中，延伸光纖藉口等。另外，主板集成sdxc卡槽，任意更換存儲卡，解決系統及數據空間不足問題。卡槽集成於主板之上，能與sdxc卡進行通信，此卡不但擁有超大的容量，而且其數據傳輸速度也不俗，其最大的傳輸速度預期能夠達到300mb/s。
開關量板核心技術為基於sfpci-6311pci總線的開關量輸入輸出接口卡，可以方便應用於pci總線插槽的微機。輸出、輸入通道分別有128路。安裝和使用均很方便，程序編制也相對簡單。使用時只需將接口卡插入主板總線插槽中即可。輸入輸出信號由卡上的37芯d型插座和40芯插座與外部設備的信號連接。開關量主要負責硬接點的輸入與輸出。它與底板、主板物理組合，共同嵌入至終端機箱內。
集成式光功率測試及顯示模塊採用tam8701系列光功率計專用模塊，獨到的通用接口設計，使得fc/sc/st等接口通用，無需複雜轉換。通過測量發射端機或光網絡的絕對功率，就能夠實現評價光端設備的性能。如能夠測量連接損耗、檢驗連續性，並幫助評估光纖鏈路傳輸質量。該模塊與主板連接，由主板對其進行供電。
集成式電源板卡採用集成電源模塊即dc-dc降壓電源模塊，主要功能為利用主板提供的+5v電源供電完成usb充電及數據傳輸的。2a的輸出電流能力，足夠滿足各種usb設備，電壓非常穩定。本模塊默認d+d-短接，，預留了各種設備識別電阻安裝位置，如果需要加入識別電阻，只需將連接d+d-的導線切斷，自行加入即可。
另外，hdmi高清數據接口模塊為主板自帶。用於連接投影儀進行ppt預覽、演練。
本發明運行所需的軟體部分主要分為兩個系統，freertos系統平臺和xp系統平臺。其中freertos系統平臺相關軟體為各類專業軟體功能整合。細節如下。均為現有常規技術手段。
a、scd組態管理工具(scd管理、scd可視化、虛端子可視化)；
b、報文分析工具(mms、goose、smv報文獲取與分析)；
c、光功率測試工具；
d、電流、電壓量採集工具(9-2\ft3、波形分析、一、二次值轉換)；
e、試驗報告生成工具(原始試驗報告整理及自檢報告自動生成)；
f、瀏覽工具(標準、規範、參考文獻及施工圖紙)。
另外，考慮到現場工作的方便，決定將xp系統作為移動終端的輔助系統。xp系統平臺下所對應的功能應用軟體細節如下。
a、scd組態工具(scd管理與分析)；
b、報文獲取及分析工具(mms、goose、smv報文獲取與分析)；
c、工程日誌(工程會議紀要、工程日誌、工作筆記整理)；
d、現場方案(現場調試方案模板)；
e、ppt製作與匯報；
f、電子郵件。
其中工程日誌、現場方案、ppt製作與匯報、電子郵件等軟體均可利用現有軟體，如word。scd組態工具、報文獲取分析工具則集成現有專業軟體即可實現。
實施例2：
本發明的智能變電站繼電保護現場調試移動終端主要分硬體設計和軟體設計兩部分。硬體設計主要包括設備外觀、終端設備機身硬體功能及分布設計、終端設備集成底板、主板、開關量板、集成光功率測試及顯示插件、集成式電源板卡、感應電容式觸摸電子屏、sdxc插槽、高清數據接口、充電系統、終端設備三角支架等組成。軟體設計主要分兩個系統平臺，包括freertos系統平臺和xp系統平臺下所開發的功能應用軟體。下面結合附圖和具體實施實例對本發明進行詳細說明。
本發明的智能變電站繼電保護現場調試移動終端機箱尺寸為30cmx25cm，正面主要由人性化手持把手以及10寸液晶顯示屏組成。人性化手持把手尺寸為7cmx3cm，顯示屏幕為電子觸屏，尺寸為25.4cmx20.3cm。整體機身厚2.5cm。
本發明的智能變電站繼電保護現場調試移動終端機身硬體功能細節如下：
⑴人性化手持把手：
此設計理念，使得現場工作時不宜脫手，攜帶方便；
⑵防盜鎖孔位：
防盜鎖孔位預留便於現場隨時進行設備防盜處理，避免因現場工作環節較多，思維混亂時造成設備丟失問題；
⑶嵌入式高清攝像頭：
便於開展二次設備監護，工程進度照片採集、定值清單採集工作。
⑷防反光屏幕：
因戶外工作頻繁，造成日照光纖強烈，反光問題影響對設備的使用及技術參數的讀取。
⑸電源插板及充電電池兩路供電系統：
大容量電池使得不間斷工作待機時間達到3小時以上。
⑹藍牙功能：
增加藍牙功能，佩戴藍牙，解決現場工作環境嘈雜，噪音過大影響視頻課件學習。
⑺無線wifi：
解決重要工作任務下達、重要會議、工作方案的上報及審批、電子郵件發送等問題。
⑻復位按鈕：
防止死機。
⑼usb2.0數據通信：
隨時上傳或下載技術資料、學習資料、自檢驗收報告等文件。
⑽rj45網口：
典型報文獲取專用接口。
⑾hdmi多媒體高清數據接口：
實現高畫質電視、顯示器播放功能。附帶hdmi轉vga轉接線，滿足投影儀連結。
⑿128g硬碟、4g內存：
處理速度較快，足夠大的存儲空間。
⒀光功率校驗：
隨時進行光功率校驗，並配有液晶顯示面板，便於讀取。
⒁觸屏筆：
用於電子觸屏操作，靈敏度較高，操作方便。
⒂散熱孔：
降低cpu熱量，保護設備。
重要硬體設計細節如下：
⑴終端集成底板：
終端集成底板主要作用為10寸電子觸屏固定、光功率電子顯示器固定、usb數據口固定、電池及電源輸入外圍接口等。
⑵主板：
主板是保證微處理器(cpu)正常運行的物理平臺，負責數據運算、信息處理與信號接收與發送。光功率校驗功能集成於主板中，延伸光纖藉口等。另外，主板集成sdxc卡槽，任意更換存儲卡，解決系統及數據空間不足問題。
⑶開關量板：
開關量板核心技術為基於sfpci-6311pci總線的開關量輸入輸出接口卡，可以方便應用於pci總線插槽的微機。輸出、輸入通道分別有128路。安裝和使用均很方便，程序編制也相對簡單。使用時只需將接口卡插入主板總線插槽中即可。輸入輸出信號由卡上的37芯d型插座和40芯插座與外部設備的信號連接。開關量主要負責硬接點的輸入與輸出。它與底板、主板物理組合，共同嵌入至終端機箱內。
⑷其他主要硬體：
集成式光功率測試及顯示插件。
②集成電源模塊
集成電源模塊dc-dc卡降壓電源模塊，主要功能為利用主板提供的+5v電源供電完成usb充電及數據傳輸的。2a的輸出電流能力，足夠滿足各種usb設備，電壓非常穩定。本模塊默認d+d-短接，，預留了各種設備識別電阻安裝位置，如果需要加入識別電阻，只需將連接d+d-的導線切斷，自行加入即可。
③感應電容式觸摸式電子屏。
感應電容式觸控螢幕的原理主要是通過測量各電極之間的電容量的變化來確定觸控點的位置，當手指觸摸到屏時，手指和屏表面之間形成耦合電容，這時手指從接觸點吸走一部分電流，通過檢測電路來測量電流的變化，以確定感觸手指的位置。屏幕主要材質為玻璃。
④適應插接sdxc存儲卡卡槽。
卡槽集成於主板之上，能與sdxc卡進行通信，此卡不但擁有超大的容量，而且其數據傳輸速度也不俗，其最大的傳輸速度預期能夠達到300mb/s。
⑤hdmi高清數據接口插件。
⑥充電系統：
考慮到持久性工作，終端設備採用了電源供電及電池供電兩個系統。充電系統主要是由cpu、led指示燈、max1898充電晶片、蜂鳴器等及部分組成。
電源供電系統採用220v交流電對系統直接供電，先使用交流變壓器將220v交流電轉換成12v的交流電，通過橋式整流電路進行整流後，接1隻1000微伏/25伏的電解電容和一個104的陶瓷電容，再經過濾波後的輸出直接接到7805集成穩壓電路，為系統提供電源。
充電控制電路採用美信半導體單個鋰電池，充電晶片為max1898。充電時間和定時電容的關係式滿足：c(nf)＝34.33xt(充電時間，單位小時)。
充電原理為：終端設備充電系統使用了max1898和89c51，直接控制電池的充電過程。當沒有電源和電池輸入時max1898的chg引腳為高電平，將chg引腳連接到外部終端into，監測chg的輸出信號。當充電開始時，單片機的into引腳接收到中斷信息，產生中斷並使單片機的t1計數器進行計數，如果預充出錯則將max1898的en/ok引腳置低停止充電並驅動蜂鳴器報警。
考慮到終端設備的體積問題，上述硬體均進行改良，目前全部嵌入至終端設備機殼之內。
具體如下：
移動終端主要由兩個系統平臺支持，分別為嵌入式實時作業系統freertos和嵌入式xp系統。
考慮到系統內核資源問題、系統可靠性與穩定性，移動終端設備主要應用軟體使用rtos，即實時作業系統。使用rtos的最大好處在於驅動程序的可互操作性，可重複利用性和可移植性。基於上述技術，freertos平臺下所開發的功能應用軟體細節如下。
a、scd組態管理工具(scd管理、scd可視化、虛端子可視化)；
b、報文分析工具(mms、goose、smv報文獲取與分析)；
c、光功率測試工具；
d、電流、電壓量採集工具(9-2\ft3、波形分析、一、二次值轉換)；
e、試驗報告生成工具(原始試驗報告整理及自檢報告自動生成)；
f、瀏覽工具(標準、規範、參考文獻及施工圖紙)；
考慮到現場工作的方便，決定將xp系統作為移動終端的輔助系統。xp系統平臺下所對應的功能應用軟體細節如下。
a、scd組態工具(scd管理與分析)；
b、報文獲取及分析工具(mms、goose、smv報文獲取與分析)；
c、工程日誌(工程會議紀要、工程日誌、工作筆記整理)；
d、現場方案(現場調試方案模板)；
e、ppt製作與匯報；
f、電子郵件。